Brevet FR2775214A1 — publié le 19990827

La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une pièce de carrosserie de véhicule automobile par injection d'une matière plastique, un procédé d'injection séquentielle de matière plastique, un moule pour mettre en oeuvre ces procédés, et les pièces en matière plastique ainsi obtenues. Les ailes et les panneaux de portières de véhicules automobiles constituent des pièces particulièrement difficiles à réaliser en matière plastique du fait qu'elles doivent à la fois présenter un très bon état de surface, posséder de bonnes propriétés mécaniques et résister au traitement de cataphorèse indispensable aux parties métalliques de la carrosserie et au châssis du véhicule. De plus, en raison de leur faible épaisseur, soit environ 2 à 3 mm, pour une surface de l'ordre du m2, ces pièces ont une géométrie qui se prête mal à l'injection, ce qui oblige à une bonne maitrise des conditions d'injection, sauf à tolérer des défauts de surface traduisant notamment un fluage irrégulier de la matière plastique dans le moule. Ce phénomène est d'autant plus marqué que pour obtenir les propriétés mécaniques requises, on réalise la plupart des pièces de carrosserie en un alliage de polyamide et de polyphénylène-éther qui est une matière qui s'injecte à haute température, de préférence à 3100C, qui est très sensible aux écarts de température et qui durcit très rapidement juste après son injection. En particulier, si cet alliage est injecté dans un moule à travers des canaux froids, c'est-à-dire des canaux d'alimentation qui ne sont pas préchauffés au moment de l'injection, il se forme à l'intérieur de chaque canal une gaine de viscosité plus élevée que le reste de l'alliage fondu, laquelle gaine pénètre dans l'empreinte du moule à une vitesse inférieure à celle de l'alliage fondu, ce qui se traduit par des défauts de surface qui peuvent entrainer le rejet de la pièce si celle-ci ne satisfait pas les conditions minimales de qualité de surface. La présente invention vise à proposer de nouveaux procédés permettant de résoudre ces inconvénients. La présente invention a d'abord pour objet un procédé de réalisation d'une pièce de carrosserie de véhicule automobile par injection d'une matière plastique dans un moule alimenté par un ou des canaux froids, caractérisé par le fait qu'il consiste à remplir d'abord une première région d'extrémité du moule, puis une deuxième région adjacente à la première, et à répéter l'opération consistant à remplir toujours une nouvelle région adjacente à la précédente, jusqu'à atteindre une dernière région d'extrémité du moule, opposée à la première région. Les inventeurs à la base de la présente invention ont en effet constaté que, contrairement à toute attente, les défauts de surface observés auparavant notamment dans le cas d'une injection en plusieurs points à travers des canaux froids, disparaissent si l'on remplit le moule en commençant par une extrémité de celui-ci, en progressant jusqu'à son extrémité opposée. La présente invention est en particulier intéressante lorsqu'il s'agit d'injecter une matière plastique à haute température, comme l'alliage de polyamide et de polyphénylène-éther précité, dont l'injection se fait au-dessus de 2900C de préférence 3lO0C. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, la matière plastique utilisée est donc un alliage du type devant être injecté à plus de 2900C, notamment un alliage de polyamide et de polyphénylène-éther, tel que l'alliage commercialisé sous la marque NORYL GTX de la Société GENERAL ELECTRIC PLASTICS B.V.. Pour procéder à l'injection de la matière plastique par remplissage de régions contiguës du moule en partant d'une extrémité de ce dernier, on peut, selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, utiliser un moule comportant plusieurs canaux froids pour acheminer la matière plastique dans l'empreinte du moule, et obturer ces canaux froids au début de l'injection puis les ouvrir séquentiellement pour injecter la matière plastique dans chaque région successive du moule. Dans une variante particulière de ce mode de mise en oeuvre, après avoir ouvert un canal froid, on le referme individuellement avant d'ouvrir le canal froid suivant, puis on ouvre tous les canaux froids pour compacter la matière plastique et la maintenir sous pression lors de son refroidissement. On réalise ainsi une injection séquentielle en plusieurs points. Etant donné que les canaux d'alimentation de l'empreinte sont des canaux froids, on s'attend à ce que le fait d'y faire stagner de la matière plastique fondue ait tendance à figer cette dernière dans les canaux mais les essais réalisés par les inventeurs ont montré que l'on peut ouvrir, fermer et à nouveau ouvrir chaque canal sans occasionner de défaut dans la pièce obtenue. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on obture chaque canal froid à l'aide d'un tube axialement mobile dans un alésage interceptant le canal froid, la section longitudinale du tube recouvrant la section transversale du canal. Du fait de la caractéristique géométrique qui vient d'être énoncée, le tube engagé en travers du canal froid l'obture complètement et en empêche le passage de la matière plastique. Dans une variante préférée, le tube utilisé comme obturateur sert également d'éjecteur pour démouler la grappe de matière plastique provenant des canaux froids lors du moulage de la pièce en matière plastique. La présente invention a également pour objet un procédé d'injection séquentielle de matière plastique dans un moule alimenté par des canaux froids, en vue d'obtenir une pièce de carrosserie de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il consiste à disposer des obturateurs sur les canaux froids, à fermer les canaux froids au début de l'injection, et à les ouvrir individuellement, puis éventuellement à refermer individuellement chaque canal froid, puis à les réouvrir tous pour terminer l'injection par compactage et maintien sous pression de la matière plastique. Ce procédé présente l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre d'une manière simple, en évitant d'avoir recours à des busettes à obturateur. En outre, le procédé selon l'invention permet d'exécuter des injections séquentielles dans des moules dont l'empreinte ne permettrait pas de loger des busettes à obturateur. Comme exemple d'application de l'injection séquentielle, on peut citer le procédé déjà décrit consistant à remplir le moule en partant d'une de ses extrémités en direction de son extrémité opposée, mais il est clair que le procédé d'injection séquentielle selon l'invention n'est pas limité à cette application. L'invention a également pour objet un moule d'injection pour mettre en oeuvre les procédés décrits ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comporte une empreinte, des canaux froids pour alimenter cette empreinte et des obturateurs placés sur les canaux froids. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le moule comporte, comme obturateur d'un canal froid, un tube dont la section longitudinale recouvre la section transversale du canal froid, le tube étant axialement mobile dans un alésage interceptant le canal froid entre une position de fermeture dans laquelle il se trouve en travers du canal froid et une position d'ouverture dans laquelle il se trouve en retrait du canal froid et laisse libre la section transversale de ce dernier. Dans une variante préférée, le tube sert également d'éjecteur pour démouler la grappe de matière plastique provenant des canaux froids lors du démoulage de la pièce en matière plastique. Dans un mode de réalisation particulier, le tube est monté sur un vérin autonome qui lui permet de se déplacer dans l'alésage et de venir obturer le canal froid alors que le moule est fermé. En d'autres termes, ce vérin permet au tube de réaliser les deux fonctions d'obturateur et d'éjecteur, la fonction d'obturateur étant remplie lorsque le moule est fermé et que le vérin autonome enfonce le tube dans l'alésage pour intercepter le canal froid, la fonction d'éjecteur étant remplie lorsqu'après l'injection, le tube ramené en position normale par le vérin autonome sert à éjecter la grappe résultant du remplissage des canaux froids au moment du démoulage de l'ensemble de la pièce. La présente invention a également pour objet les pièces en matière plastique obtenues par mise en oeuvre des procédés décrits ci-dessus. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente schématiquement le principe d'injection de la matière plastique dans le moule, - la figure 2 est une vue en perspective d'un moule ouvert, - la figure 3 est une section selon III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue à plus grande échelle de la partie IV de la figure 3 après fermeture du moule, - la figure 5 est une vue en coupe selon V-V de la figure 4. La pièce de carrosserie 1 représentée à la figure 1 est une aile avant gauche de véhicule automobile. Pour fabriquer cette aile, on a utilisé le dispositif 2 représenté aux figures 2 à 5. Ce dispositif comprend un moule 3 en deux parties, l'une 3a fixe, l'autre 3b mobile, et une plaque d'éjection 4 également mobile grâce à deux gros vérins hydrauliques 5. Sur les figures 1 et 2, l'aile 1 est représentée dans l'état où elle se trouve juste après son moulage, c'est pourquoi une grappe d'injection 6 est solidarisée à son bord replié vers l'intérieur 7 qui délimite le passage de roue. Cette grappe d'injection 6 est constituée par la matière plastique présente, à la fin de l'injection, dans les canaux froids du moule, comme cela va être expliqué plus en détail. En pratique, cette grappe 6 se détache spontanément de l'aile 1 au moment de son éjection hors du moule 3 du fait que les trois carottes 8,9,10 de la grappe, reliées à l'aile, présentent un rétrécissement de section à leur extrémité solidaire du bord replié 7 de l'aile. Chacune de ces trois carottes 8,9,10 correspond à un canal froid d'injection 11,12,13 (visibles tous les trois à la figure 5) désigné ci-après canal secondaire, les trois canaux secondaires étant collectivement alimentés par un canal principal 14, perpendiculaire aux précédents, et relié à une vis d'injection (non représenté) qui fournit la matière plastique fondue sous pression. On peut noter que les canaux secondaires 11,12,13, sont définis dans le moule d'injection, lequel ne comporte pas de moyen de chauffage de sorte que les canaux secondaires peuvent être qualifiés de canaux froids. La matière plastique présente dans le canal principal 14 au moment du refroidissement de la pièce forme une quatrième carotte 15 perpendiculaire aux carottes 8,9,10. La matière plastique utilisée pour réaliser l'aile de carrosserie décrite ici est le produit connu sous la marque NORYL GTX de la société GENERAL ELECTRIC PLASTICS B.V.. Ce produit a été injecté à une température de 3100C. Pour remplir le moule, on a obturé les trois canaux secondaires 11,12,13 alimentés collectivement par le canal principal 14, puis on a ouvert le canal secondaire 13 le plus proche de l'extrémité avant de l'aile pour remplir une première région du moule correspondant à la partie A de l'aile en figure 1. On a ensuite refermé ce premier canal secondaire 13 pour ouvrir le deuxième canal secondaire 11 situé sensiblement au milieu de l'aile pour remplir une deuxième région du moule correspondant à la partie B de l'aile et contiguë à la première région, puis on a refermé ce deuxième canal 11 secondaire pour ouvrir le troisième canal secondaire 12 et remplir une troisième région du moule, contiguë à la deuxième et correspondant à la partie C de l'aile située à l'opposé de sa partie avant A. On a ensuite ouvert les trois canaux secondaires pour permettre le compactage de la matière plastique injectée et son maintien en pression lors du refroidissement de la pièce. En remplissant ainsi de proche en proche tout le volume du moule à partir d'une extrémité de la pièce, on a pu obtenir des pièces ne présentant pas de défaut de surface visible et notamment pas celui résultant d'un écart de viscosité au sein de la matière plastique injectée. Les moyens utilisés pour obturer les canaux secondaires, dans le mode de réalisation décrit, vont maintenant être expliqués. L'empreinte de l'aile est définie entre les parties fixe 3a et mobile 3b du moule, lesquelles sont agencées de manière qu'après injection de la matière plastique et refroidissement de la pièce, lorsque l'on ouvre le moule en éloignant sa partie mobile de sa partie fixe, (la plaque d'éjection se déplaçant solidairement à la partie mobile), l'aile 1 et la grappe d'éjection 6 restent solidaires de la partie mobile 3b du moule. Comme on le voit à la figure 5, la section trapézoidale des canaux secondaires 11,12,13 est intégralement comprise dans l'épaisseur de la paroi de la partie mobile du moule, la partie fixe 3a du moule formant la grande base du trapèze. En revanche, le canal principal 14, qui alimente collectivement les trois canaux secondaires 11,12,13, traverse la partie fixe 3a du moule et débouche du côté de la partie mobile au point d'intersection des trois canaux secondaires. Une fois le moule ouvert, la pièce en matière plastique doit être éjectée de la partie mobile du moule, ce qui est effectué par les éjecteurs montés sur la plaque d'éjection 4. Les éjecteurs de l'aile proprement dite sont constitués par des pavés mobiles 16 (figure 3) découpés dans l'épaisseur de la partie mobile 3b et aptes à se déplacer grâce à des tiges 17 avec la plaque d'éjection 4 en direction de la partie fixe du moule, grâce aux deux gros vérins hydrauliques 5. Pour l'éjection de la grappe de matière plastique, trois tiges 18 sont montées sur la plaque d'éjection 4, chacune de ces tiges 18 traversant la partie mobile 3b du moule et débouchant dans un canal secondaire 11,12,13. Un petit vérin hydraulique individuel 19 est monté à la base de chacune des tiges pour permettre le déplacement individuel de chaque tige, indépendamment des autres tiges, par rapport à la plaque d'éjection. Comme on le voit sur la figure 5, chaque tige 18 est logée dans un alésage 19 traversant la partie mobile 3b du moule et se prolongeant dans la partie fixe 3a du moule, sur une profondeur d'environ 2 cm. Ainsi, à l'état fermé du moule, comme représenté aux figures 4 et 5, chaque tige 18 peut venir prendre une position de fermeture dans laquelle elle occupe tout l'alésage 19 en pénétrant dans la partie fixe 3a du moule et en obturant le canal secondaire 11 correspondant et une position d'ouverture dans laquelle son extrémité avant 18a se trouve en retrait du canal secondaire 11 et laisse libre la section de passage de ce dernier. On voit, sur la figure 5, que la section longitudinale de chaque tige 18 est supérieure à la section transversale de chaque cavité secondaire 11,12,13 de sorte que, lorsque la tige 18 s'étend en travers du canal secondaire, elle l'obture complètement. On comprend donc que suivant la position des tiges d'éjecteurs 18 dans le moule, la section de passage de chaque canal secondaire est libre ou obturée. Par conséquent, chaque tige 18 peut remplir, en plus de sa fonction d'éjecteur, la fonction d'obturateur du canal secondaire correspondant. Ainsi, lors de l'injection de la matière plastique pour réaliser l'aile de la figure 1, les trois tiges 18 sont tout d'abord placées en position de fermeture. La tige 18 correspondant au canal secondaire 13, qui alimente l'extrémité avant de l'aile, est ensuite placée en position d'ouverture pendant une durée de 0,7 seconde, puis placée à nouveau en position de fermeture, après quoi, la tige 18 correspondant au canal secondaire 11, qui alimente le milieu de l'aile, est placée en position d'ouverture pendant 0,7 seconde, puis est également remise en position de fermeture. Enfin, la même opération est répétée avec la tige 18 du troisième canal secondaire 12. Les trois tiges sont ensuite ramenées en position d'ouverture pour assurer le compactage de la matière plastique et son maintien sous pression lors du refroidissement. Les tiges en position d'ouverture sont ensuite aptes à faire office d'éjecteurs, comme cela a déjà été décrit. A l'ouverture du moule, il ne reste donc plus qu'à éjecter l'aile et la grappe en déplaçant la plaque d'éjection en direction de la partie mobile du moule en actionnant uniquement les gros vérins 5. I1 est bien entendu que le mode de réalisation qui vient d'être décrit ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une pièce de carrosserie (1) de véhicule automobile par injection d'une matière plastique dans un moule (3) alimenté par un ou des canaux froids (11.12.13). caractérisé par le fait qu'il consiste à remplir d'abord une première région d'extrémité (A) du moule. puis une deuxième région (B) adjacente à la première, et à répéter l'opération consistant à remplir toujours une nouvelle région adjacente à la précédente, jusqu'à atteindre une dernière région (C) d'extrémité du moule. opposée à la première région (A). 2. Procédé selon la revendication 1. caractérisé par le fait que la matière plastique est du type devant être injectée à plus de 2900C. notamment un alliage de polyamide (PA) et de polyphénylène-éther (PPE). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2. caractérisé par le fait que l'on utilise un moule (3) comportant plusieurs canaux froids (11.12.13) pour acheminer la matière plastique dans l'empreinte du moule. que l'on obture ces canaux froids au début de l'injection et qu'on les ouvre séquentiellement pour injecter la matière plastique dans chaque région (A,B.C) successive du moule. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'après avoir ouvert chaque canal froid (11,12,13), on le referme individuellement avant d'ouvrir le canal froid suivant, puis on ouvre tous les canaux froids pour compacter la matière plastique et la maintenir sous pression lors de son refroidissement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4. caractérisé par le fait que l'on obture chaque canal froid (11,12.13) à l'aide d'un tube (18) axialement mobile dans un alésage (19) interceptant le canal froid (11,12,13), la section longitudinale du tube recouvrant la section transversale du canal. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le tube (18) sert également d'éjecteur pour démouler la grappe (6) de matière plastique provenant des canaux froids lors du démoulage de la pièce en matière plastique. 7. Procédé d'injection séquentielle de matière plastique dans un moule (3) alimenté par des canaux froids (11,12,13), en vue d'obtenir une pièce de carrosserie (1) de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il consiste à disposer des obturateurs (18) sur les canaux froids. à fermer les canaux froids au début de l'injection et à les ouvrir individuellement. 8. Procédé selon la revendication 7. caractérisé par le fait qu'il consiste en outre à refermer individuellement chaque canal froid puis à les ouvrir tous pour terminer l'injection par compactage et maintien sous pression de la matière plastique. 9. Moule d'injection pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8. caractérisé par le fait qu'il comporte une empreinte. des canaux froids (11,12,13) pour alimenter cette empreinte et des obturateurs (18) placés sur les canaux froids. 10. Moule selon la revendication 9. caractérisé par le fait qu'il comporte. comme obturateur d'un canal froid. un tube 18 dont la section longitudinale recouvre la section transversale du canal froid. le tube étant axialement mobile dans un alésage interceptant le canal froid entre une position de fermeture dans laquelle il se trouve en travers du canal froid et une position d'ouverture dans laquelle il se trouve en retrait du canal froid et laisse libre la section transversale de ce dernier. 11. Moule selon la revendication 10. caractérisé par le fait que le tube (18) sert également d'éjecteur pour démouler la grappe (6) de matière plastique provenant des canaux froids lors du démoulage de la pièce en matière plastique. 12. Moule selon la revendication 11. caractérisé par le fait que le tube (18) est monté sur un vérin autonome (19) qui lui permet de se déplacer dans l'alésage et de venir obturer le canal froid alors que le moule est fermé. 13. Pièce en matière plastique obtenue par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 14. Aile de carrosserie de véhicule automobile obtenue par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 15. Panneau de portière de véhicule automobile obtenu par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.