Brevet FR2804363A1 — publié le 20010803

PIECE STRUCTURELLE EN MATIERE PLASTIQUE, MUNIE DTUN CORPS DE BASE EN UNE MOUSSE RIGIDE La présente invention se rapporte à une pièce struc- turelle en matière plastique munie d'un corps de base en une mousse rigide. De telles pièces structurelles en matière plastique sont connues, par exemple, d'après l'article "EPE und EPP: Eigenschaftsprofile und aktuelle Anwendungen in Europa", paru sous la plume de E. Meier dans "Thermoplastische Par- tikelschaumstoffe - aktueller Stand und Perspektiven", VDI- Verlag, DUsseldorf, 1996, pp. 27 à 51. Certes, les pièces structurelles en matière plastique antérieurement connues, dotées d'un corps de base en une mousse rigide se présentant comme un matériau à pores ouverts ou fermés répartis dans la masse totale, peuvent être produites en tant que corps rela- tivement légers, mais néanmoins rigides et absorbant l'éner- gie; toutefois, en cas de ruptures, il est à craindre que des parties des pièces structurelles en matière plastique se rompent et mettent les occupants en péril, par les fragments qu'elles constituent, par exemple dans une réalisation des- dites pièces structurelles en tant que planches de bord pour véhicules automobiles. L'invention a pour objet de fournir une pièce struc- turelle en matière plastique du type mentionné en intro- duction, qui se singularise par un risque de rupture par- ticulièrement faible, moyennant un mode de réalisation relativement léger, et néanmoins rigide. Conformément à l'invention, dans une pièce structu- relle en matière plastique du genre cité en introduction, cet objet est atteint par le fait que le corps de base est relié, au moins sur une face, à une structure réticulaire du type entrelacs; et par le fait que la structure réticulaire présente un noyau résistant à la déchirure et entouré par une matière d'enveloppement, ladite matière d'enveloppement étant reliée mécaniquement à la mousse du corps de base. Du fait qu'il est prévu, dans la pièce structurelle en matière plastique conforme à l'invention, une structure réticulaire du type entrelacs composée d'un noyau résistant à la déchirure, et d'une matière d'enveloppement qui entoure ledit noyau et peut être reliée mécaniquement au corps de base, la liaison mécanique de ladite matière d'enveloppement avec ledit corps de base, et la stabilisation de la struc- ture réticulaire à l'aide dudit noyau résistant à la déchi- rure, ont pour effet d'interdire la projection de fragments. De préférence, la mousse et la matière d'enveloppe- ment consistent en un polypropylène, et présentent des points de fusion pour l'essentiel identiques. En outre, il est commode que le noyau possède une température de fusion supérieure vis-à-vis du point de fu- sion de la mousse et de la matière d'enveloppement. Cela confère une solidarisation mécanique particulièrement bonne. La structure réticulaire est préférentiellement cons- tituée par des brins individuels tissés en croix. Eu égard à une certaine stabilité propre, il est alors judicieux que la matière d'enveloppement soit solidarisée, par exemple par fusion, dans des zones de croisement de brins individuels. Concernant une résistance particulièrement élevée à la déchirure, il est par ailleurs commode que le noyau soit réalisé muni d'un grand nombre de fibres. En vue d'un prémoulage de la structure réticulaire, il est judicieusement prévu que la matière d'enveloppement soit une matière thermoplastique. Pour des pièces structurelles en matière plastique résistant particulièrement bien à la rupture, il est ration- nellement prévu que le corps de base soit relié, sur deux faces tournées à l'opposé, à une structure réticulaire res- pective. Dans un perfectionnement, il est prévu une couche dé- corative reliée à une structure réticulaire, directement ou par l'intermédiaire d'un agent d'adhérence. Dans un autre perfectionnement, il est prévu un corps élastique, une structure réticulaire étant reliée mécanique- ment audit corps élastique. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective, avec coupe partielle, d'un fragment d'un dispositif de moussage de par- ticules associé à une pièce structurelle en matière plasti- que conforme à l'invention, selon une première réalisation; la figure 2 est une coupe de la pièce structurelle en matière plastique conforme à la première réalisation illus- trée sur la figure 1; et la figure 3 est une coupe d'une pièce structurelle en matière plastique conforme à l'invention, d'après une se- conde réalisation. La figure 1 montre en perspective, partiellement en coupe, un fragment d'un dispositif 1 de moussage de particu- les qui est équipé d'un outil femelle 2, et d'un outil mâle 3 situé en vis-à-vis dudit outil femelle 2. Les outils femelle 2 et mâle 3 délimitent une cavité 4 dans laquelle est fabriquée une pièce structurelle en matière plastique conforme à l'invention et revêtant, dans cet exemple de réa- lisation, la forme d'une planche de bord 5 pour véhicules automobiles. L'outil mâle 3 dispose d'un certain nombre d'orifices 6 d'entrée de particules par l'intermédiaire desquels, en vue de former un corps de base 7 en une mousse ferme, pré- sentant des pores ouverts et/ou fermés répartis dans la masse totale, des particules ouvertes ou fermées, sphériques ou cylindriques, peuvent être introduites dans la cavité 4 par l'intermédiaire d'un dispositif d'amenée de particules, non illustré sur la figure 1. L'outil mâle 3 est équipé, par ailleurs, d'un grand nombre de buses de vapeur 8 agencées avec espacement amplement régulier et au moyen desquelles, pour solidifier les particules individuelles en vue d'obte- nir une mousse ferme, de la vapeur chaude peut être admise dans la cavité 4 avec une température supérieure au point de fusion du matériau particulaire. -- Dans la réalisation conforme à la figure 1, la plan- che de bord 5 est en outre munie d'une couche décorative 9 reliée au corps de base 7, sur toute sa surface, directement ou par l'intermédiaire d'un agent d'adhérence. Ladite plan- che 5 est par ailleurs pourvue par zones, sur son côté tourné à l'opposé de la couche décorative 9, d'une structure réticulaire 10 qui est constituée d'un noyau résistant à la déchirure et d'une matière d'enveloppement entourant ledit noyau, et qui est reliée mécaniquement au corps de base 7. La structure 10 consiste, de préférence, en des brins indi- viduels tissés en croix, le noyau étant formé d'un grand nombre de fibres individuelles douées d'une plus grande ré- sistance à la traction que la matière d'enveloppement, et que le corps de base 7. La figure 2 illustre, en coupe, la planche de bord 5 en tant que pièce structurelle en matière plastique conforme à la première réalisation représentée sur la figure 1. La planche 5 est fixée à des supports 11 et est dotée d'une structure réticulaire 10 qui est prémoulée en porte-à-faux dans des zones de fixation 12, afin de recevoir lesdits sup- ports 11, et est par exemple disposée dans la région d'un canal 13 d'expulsion d'un coussin de sécurité gonflable. Une ligne 14 destinée à la rupture est empreinte, par exemple par découpage au laser du corps de base 7, dans les faces marginales dudit canal d'expulsion 13 et également, si né- cessaire, dans la couche décorative 9. La structure 10 est discontinue sur une face marginale, tandis qu'elle est de préférence retroussée, sur l'autre face marginale, et agit comme une charnière. La figure 3 représente, en coupe, une planche de bord 15 en tant que pièce structurelle en matière plastique conforme à l'invention, d'après une seconde réalisation. Tout comme la planche de bord 5 selon les figures 1 et 2, la planche de bord 15 selon la figure 3 dispose d'un corps de base 16 qui est respectivement relié par voie mécanique, sur des faces 17, 18 tournées à l'opposé l'une de l'autre, à une première structure réticulaire 19 et à une seconde structure réticulaire 20. Dans la seconde réalisation, les structures 19, 20 sont d'une organisation structurelle correspondant à la structure 10 conforme à la première réalisation. La pre- mière structure 19 est prémoulée en porte-à-faux dans des zones de fixation 21, afin de recevoir des supports 22, tan- dis que la seconde structure 20 est intégralement appliquée contre le corps de base 16. Du coté tourné à l'opposé dudit corps 16, la seconde structure 20 est reliée mécaniquement, par l'intermédiaire de la matière d'enveloppement remplis- sant la fonction d'un agent d'adhérence, à un corps élasti- que 23 qui, à son tour, est extérieurement en liaison avec une couche décorative 24, par l'intermédiaire d'un agent d'adhérence. Dans la région d'un canal 25 d'expulsion d'un coussin de sécurité gonflable de la planche de bord 15, une première ligne 26 destinée à la rupture est formée, sur une face mar- ginale, par un rétrécissement de matière le long duquel les deux structures réticulaires 19, 20 sont discontinues. Il est prévu sur l'autre face marginale, grâce à un rétrécisse- ment de matière, une seconde ligne 27 destinée à la rupture et dont le tracé marque une discontinuité de la seconde structure 20, interposée entre le corps de base 16 et la couche décorative 24, tandis que la première structure 19 s'étend d'un trait, dans cette région, et est de réalisation saillante en agissant comme une charnière. Les corps de base 7, 16 des réalisations de pièces structurelles en matière plastique conformes à l'invention, mentionnées ci-avant, sont par exemple produits en utili- sant, en tant que matériaux du type mousses, un polypropy- lène expansible qualifié de "mousse PP-E", ou un polystyrène expansible renfermant des oxydes de polyphénylène et quali- fié de "mousse EPS/PPO". La pression de vapeur de l'appa- reillage de soudage est respectivement comprise entre envi- ron 200 kilopascals et environ 500 kilopascals dans le cas de "mousses d'autoclave", et entre environ 200 kilopascals et environ 700 kilopascals dans le cas de "mousses d'extru- sion". Dans la cavité 4, la température de la vapeur est gé- nérée par la pression de la vapeur. Les densités des mousses sont comprises entre environ 15 grammes par litre et environ grammes par litre et sont également supérieures, en par- tie, pour obtenir de plus grandes stabilités thermiques et de plus grandes rigidités. Les couches décoratives 9, 24 peuvent être structu- rées en une ou en plusieurs strate(s). Dans une réalisation, en présence d'une structure à plusieurs strates, la strate supérieure extrême, tournée à l'opposé du corps de base 7, 16, est conçue comme un décor à double strate comprenant, par exemple, un feuil d'une polyoléfine thermoplastique désigné par "feuil TPO", ainsi qu'une mousse de PP partiellement réticulée. Dans une autre réalisation, en présence d'une structure à plusieurs stra- tes, la strate supérieure extrême est conçue comme un décor à triple strate comprenant, par exemple, un feuil TPO, une mousse de PP partiellement réticulée, ainsi qu'un feuil PP. Dans le cas d'une structure à plusieurs strates, la strate inférieure extrême, tournée vers le corps de base 7, 16, est préférentiellement conçue comme un agent d'adhérence. Dans d'autres réalisations, les couches décoratives 9, 24 sont formées par une "pellicule pâteuse" comprenant des polyoléfines thermoplastiques (TPO), du polychlorure de vinyle (PVC) ou des polyuréthannes thermoplastiques (TPU), qui peut être structurée en une strate, ou également en deux strates. Dans le cas d'une structure à deux strates, la strate tournée vers le corps de base 7, 16 est réalisée sous la forme d'une mousse présentant des propriétés d'adhérence vis-à-vis du matériau dudit corps de base 7, 16 constitué, par exemple, d'une mousse PP-E. La matière d'enveloppement des structures réticulai- res 10, 19, 20 est une mousse PP-E, ou du polypropylène pour la liaison avec des mousses PP-E, voire une mousse EPS/PPO ou un EPS pour la liaison avec des mousses EPS/PPO. Les ma- tières d'enveloppement ont, à chaque fois, un point de fu- sion offrant une similitude avec celui du matériau des corps de base 7, 16. De préférence, le noyau des structures réticulaires , 19, 20 consiste par exemple en des fibres de polyester, d'aramide (Kevlar), de polyamide, de polyacrylonitrile, de polyuréthanne, de polyoléfines, comme du polypropylène par exemple; en des fibres de carbone; en des fibres EVA; ou en des fibres PES. De façon judicieuse, le point de fusion des matériaux considérés est nettement supérieur au point de fusion de la matière d'enveloppement, afin d'éviter un af- faiblissement de la structure réticulaire au stade de la liaison avec le corps de base 7, 16 considéré. La solidari- sation mécanique des structures réticulaires 10, 19, 20 a lieu par fusion avec le corps de base 7, 16 considéré, par fusion de la matière d'enveloppement obtenue par frittage ou, respectivement, après fabrication du corps de base 7, 16, par soudage par friction ou par soudage aux ultrasons à l'extérieur d'un moule de moussage. Outre la configuration de pièces structurelles en ma- tière plastique, conformes à l'invention, en tant que plan- ches de bord 5, 15 d'après la première ou la seconde réali- sation respective, il est prévu conformément à l'invention, pour des applications dans l'industrie de l'automobile, de concevoir en outre des pièces structurelles en matière plas- tique revêtant, par exemple, la forme d'habillages de por- tes, d'habillages de longerons, de genouillères protectri- ces, de réceptacles d'outillage, de garnitures pour coffres à bagages, de dossiers, d'appuis-tête, d'accoudoirs et ob- jets similaires. D'autres réalisations de pièces structurelles en ma- tière plastique, conformes à l'invention, se présentent par exemple comme des conteneurs d'emballage et de transport pour pièces techniques, casques de protection pour cyclistes ou boîtiers réfrigérants, et objets analogues. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la pièce structurelle décrite et représen- tée, sans sortir du cadre de l'invention. -R E V E N D I C A T I ON S- 1. Pièce structurelle en matière plastique munie d'un corps de base en une mousse rigide, pièce caractérisée par le fait que ledit corps de base (7; 16) est relié, au moins sur une face (17, 18), à une structure réticulaire (10; 19, ) du type entrelacs; et par le fait que la structure ré- ticulaire (10; 19, 20) présente un noyau résistant à la dé- chirure et entouré par une matière d'enveloppement, ladite matière d'enveloppement étant reliée mécaniquement à la mousse du corps de base (7; 16). 2. Pièce structurelle selon la revendication 1, ca- ractérisée par le fait que la mousse et la matière d'enve- loppement consistent en un polypropylène, et présentent des points de fusion pour l'essentiel identiques. 3. Pièce structurelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le noyau possède une tempéra- ture de fusion supérieure vis-à-vis du point de fusion de la mousse et de la matière d'enveloppement. 4. Pièce structurelle selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la struc- ture réticulaire (10; 19, 20) est constituée par des brins individuels tissés en croix. 5. Pièce structurelle selon la revendication 4, ca- ractérisée par le fait que la matière d'enveloppement est solidarisée dans des zones de croisement de brins indivi- duels. 6. Pièce structurelle selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le noyau est réalisé muni d'un grand nombre de fibres. 7. Pièce structurelle selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la matière d'enveloppement est une matière thermoplastique. 8. Pièce structurelle selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisée par le fait que le corps de base (16) est relié, sur deux faces (17, 18) tournées à l'opposé, à une structure réticulaire respective (19, 20). 9. Pièce structurelle selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisée par la présence d'une cou- che décorative (24) reliée à une structure réticulaire (20), directement ou par l'intermédiaire d'un agent d'adhérence. 10. Pièce structurelle selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 9, caractérisée par la présence d'un corps élastique (23) , une structure réticulaire (20) étant reliée mécaniquement audit corps élastique (23).