Brevet FR2806350A1 — publié le 20010921

La présente invention concerne la fabrication de pièces en matière plastique renforcée, notamment des pièces structurelles de véhicule automobile. Il est connu d'utiliser, notamment pour réaliser des poutres pour parechocs de véhicule automobile, des nappes de fibres imprégnées de matière thermoplastique. De telles nappes sont par exemple connues sous les dénominations TRE ou TWINTEX. Le TRE (Thermoplastique Renforcé Estampable) est constitué de polypropylène renforcé de fibres de verre. Le TWINTEX (marque déposée de la société VETROTEX) est un tissu de fils constitués de fibres de verre noyées dans du polypropylène. Le TEPEX (marque déposée de la société DU PONT DE NEMOURS) est une matière thermoplastique drapable à fibres continues, tout comme le TWINTEX. Il est encore connu d'utiliser des nappes multicouche obtenues par superposition de feuilles de TRE et de feuilles de type TWINTEX ou TEPEX. De telles nappes nécessitent d'être chauffées pour être mises en forme. On connaît par la demande internationale WO 98/52793 un procédé de fabrication de pièces structurelles dans lequel on commence par mettre en place une nappe comprenant des fibres de renfort imprégnées de matière thermoplastique dans un moule ouvert, puis on ferme le moule et l'on injecte de la matière thermoplastique sous pression dans le moule. Il existe un besoin pour intégrer à la pièce structurelle des renforts locaux, afin par exemple d'améliorer la résistance mécanique de certaines zones. Dans la demande internationale WO 98/52793 précitée, les renforts locaux sont emprisonnés entre deux nappes extérieures, ce qui complique la fabrication et oblige à utiliser plus d'une nappe. La présente invention vise à faciliter la fabrication d'une pièce structurelle à partir d'une ou plusieurs nappes comprenant des fibres imprégnées de matière thermoplastique, par exemple des nappes de TWINTEX ou tout autre matériau similaire. L'invention y parvient grâce au fait que: - l'on superpose au moins une nappe et un renfort local dans un moule avant la fermeture de celui-ci, l'un au moins de la nappe et du renfort local étant constitué de fibres de renfort et de matière thermoplastique, le moule comportant du côté -2- du renfort local une empreinte plus large que celui-ci, - puis on introduit de la matière thermoplastique dans l'empreinte de manière à créer dans cette dernière une pression permettant de compacter le renfort local et la région sous-jacente de la nappe, le moule étant conformé pour comprimer lors de sa fermeture la nappe de part et d'autre du renfort local. Grâce à l'invention, la mise en place de renforts locaux est relativement facile à effectuer, car il n'est pas nécessaire de positionner très précisément le ou chaque renfort local dans le moule. En effet, dans l'invention, l'empreinte précitée n'est pas destinée à appliquer directement la pression nécessaire au compactage des fibres du renfort local et/ou de la région sous-jacente de la nappe, cette pression étant obtenue par l'intermédiaire de matière plastique déposée avant la fermeture du moule au droit de l'empreinte ou injectée dans cette dernière après la fermeture du moule. Si la pression nécessaire au compactage devait au contraire être obtenue directement par serrage du renfort local entre les deux parties du moule à sa fermeture, le renfort local devrait alors être positionné très précisément, ce qui engendrerait des difficultés. Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, la nappe et/ou le renfort local, de préférence les deux, sont constitués par un tissu de fils constitués de fibres de verre et de matière thermoplastique du genre TWINTEX. L'introduction de la matière thermoplastique dans l'empreinte associée au renfort local s'effectue de préférence par injection sous pression après fermeture du moule. En variante, l'introduction de la matière thermoplastique dans l'empreinte s'effectue avant la fermeture du moule et c'est cette dernière qui produit au sein de l'empreinte la pression nécessaire au compactage du renfort local et de la nappe sous- jacente. De préférence, la profondeur de l'empreinte est légèrement supérieure à l'épaisseur du renfort local. Avantageusement, on fait déborder la nappe du moule et l'on découpe, après la fermeture du moule, les portions de la nappe qui débordent de celui-ci. Ainsi, le positionnement de la nappe dans le moule peut s'effectuer sans trop 3- de contraintes. L'invention a encore pour objet une pièce en matière plastique renforcée obtenue par la mise en oeuvre du procédé tel que défini plus haut. L'invention a encore pour objet une pièce en matière thermoplastique renforcée, caractérisée par le fait qu'elle comporte une nappe non plane d'un tissu de fils constitués de fibres de renfort et de matière thermoplastique, doublée localement par un renfort local sur lequel est surmoulée une masse de matière thermoplastique débordant légèrement de part et d'autre de ce renfort local sur la nappe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente, de manière schématique, un moule fermé sur une nappe supportant un renfort local. On a représenté sur la figure 1 un moule 1 comportant une partie inférieure la et une partie supérieure lb, mobiles l'une par rapport à l'autre. Dans l'exemple décrit, la partie inférieure la est fixe et la partie supérieure lb est déplaçable verticalement. Le moule 1 est à plan de joint positif, c'est à dire que la partie mobile lb ne vient pas directement en appui sur la partie la lors du moulage, de sorte que l'on peut exercer une pression sur une nappe 2 disposée entre les deux parties de moule, la pression appliquée sur cette nappe 2 étant proportionnelle à la poussée exercée vers le bas par la partie supérieure lb. Dans l'exemple de réalisation décrit, la nappe 2 à conformer au moyen du moule 1 est constituée d'un tissu de fils constitués de fibres de verre et de matière thermoplastique, du genre TWINTEX. La nappe 2 sert de support à au moins un renfort local 3. La partie supérieure lb comporte au-dessus du renfort local 3 une empreinte 4, plus large que le renfort local 3. La profondeur de l'empreinte 4 est supérieure à l'épaisseur du renfort local 3, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1. L'empreinte 4 est réalisée en creux sur la face intérieure de la partie lb du moule. Un canal 5 d'injection de matière thermoplastique est ménagé dans la partie -4- supérieure lb et débouche dans le fond de l'empreinte 4. Ce canal 5 permet d'injecter de la matière thermoplastique sous pression, à l'état fluide, dans l'empreinte 4 après la fermeture du moule, pour compacter le renfort local 3 et la région sous-jacente de la nappe 2. En dehors de l'empreinte 4, la nappe 2 est compactée par le serrage des deux parties la et lb du moule 1. La présence de l'empreinte 4, plus large que le renfort local 3, autorise une certaine tolérance sur le positionnement du renfort local 3 par rapport à la nappe 2, sans qu'il y ait à craindre que le renfort local 3 soit écrasé de manière non homogène entre les deux parties la et lb du moule 1. Le moule 1 comporte avantageusement un outil de découpe 6 qui est descendu après la fermeture du moule 1 pour sectionner des portions de la nappe 2 débordant du moule 1. Pour réaliser une pièce structurelle non plane, à section ouverte, telle qu'une poutre pour pare-chocs, on dispose la nappe 2 sur la partie inférieure la avec le renfort local 3 déjà en place, puis on ferme le moule en descendant la partie supérieure lb contre la nappe 2 et l'on injecte de la matière thermoplastique sous pression à l'état fluide par le canal d'injection 5 pour remplir l'empreinte 4 et compacter localement le renfort local 3 et la région sous-jacente de la nappe 2. Une fois l'opération de compactage effectuée, on ouvre le moule 1 et après refroidissement de la pièce, on l'extrait de la partie inférieure la. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. On peut notamment, au lieu d'injecter de la matière thermoplastique à l'état fluide sous pression par un canal d'injection, déposer par extrusion une quantité appropriée de matière thermoplastique au-dessus du renfort local et profiter de la pression engendrée par la fermeture du moule pour compacter le renfort local 3. On peut encore disposer plusieurs renforts locaux 3, le moule étant agencé en conséquence. -5- REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce en matière plastique renforcée, notamment une pièce structurelle de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes: - superposer dans un moule avant la fermeture de celui-ci au moins une nappe (2) et up renfort local (3), l'un au moins de la nappe (2) et du renfort local (3) étant constitué de fibres de renfort et de matière thermoplastique, le moule comportant du côté du renfort local (3) une empreinte (4) plus large que celui-ci, introduire de la matière thermoplastique dans l'empreinte (4) de manière à compacter le renfort local et la région sous-jacente de la nappe (2), le moule étant conformé pour comprimer lors de sa fermeture la nappe (2) de part et d'autre du renfort local (3). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le compactage du renfort local (3) et de la région sous-jacente de la nappe (2) s'effectue par injection de matière thermoplastique dans l'empreinte (4) après la fermeture du moule. 3. Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que le compactage du renfort local et de la région sous-jacente de la nappe s'effectue par dépôt de matière thermoplastique au droit de l'empreinte (4) puis fermeture du moule. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la nappe et/ou le renfort local, de préférence les deux, sont constitués par un tissu de fils constitués de fibres de verre et de matière thermoplastique, du genre TWINTEX. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est utilisé pour fabriquer une poutre pour pare-chocs de véhicule automobile. 6. Pièce en matière thermoplastique renforcée obtenue par la mise en oeuvre du procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Pièce en matière thermoplastique renforcée, caractérisée par le fait qu'elle comporte une nappe non plane d'un tissu de fils constitués de fibres de verre et de matière thermoplastique, doublée localement par un renfort local sur lequel est surmoulée une masse de matière thermoplastique débordant légèrement de part et d'autre de ce renfort local sur la nappe.