Brevet FR2876944A1 — publié le 20060428

La présente invention concerne la fabrication de pièces rigides à structure en sandwich, par un procédé comprenant une séquence particulière d'étapes, ainsi que les pièces obtenues par sa mise en oeuvre. On sait déjà réaliser des pièces rigides à structure en sandwich comprenant des couches extérieures rigides séparées par une ou plusieurs couches intermédiaires. Par exemple, le document US-A-6 214 456 décrit une structure en sandwich comprenant une couche intermédiaire d'une mousse de résine époxyde ou de polyuréthanne, entourée de deux couches externes aiguilletées formées d'un mélange de fibres de matière plastique. La structure est fabriquée par une opération de thermoformage qui ne donne qu'une liaison peu résistante entre les couches, car celles-ci ont des natures chimiques différentes. Le document FR-2 640 738 décrit une autre structure en sandwich dans laquelle deux couches externes à base de polyimide entourent une couche interne d'un feutre de polyimide. Dans une telle structure, la liaison entre les couches externes rigides et la couche interne est bonne. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser un adhésif pour les solidariser. Cependant, une telle structure est limitée à l'utilisation d'un feutre. L'invention concerne la fabrication de pièces rigides à structure en sandwich dont l'objet est d'assurer une bonne isolation acoustique, supérieure à celle sui peut être obtenue avec une construction du type décrit dans le document précité FR-2 640 738. A cet effet, la structure en sandwich contient, dans la couche intermédiaire, un gaz, tel que l'air, et cette couche intermédiaire est constituée d'un polymère expansé. La structure obtenue combine les avantages des couches externes aiguilletées avant thermoformage du premier document à ceux de la nature chimique analogue des couches externes et de la couche centrale du second document pour la réalisation d'une structure en sandwich ayant à la fois de très bonnes propriétés de résistance mécanique et d'isolation acoustique. 2876944 2 En outre, pour que la résistance mécanique de ces pièces soit encore accrue, les couches externes peuvent être formées non uniquement de fibres de polymère, mais d'un mélange de fibres de verre et de fibres de polymère. Pour l'obtention de ces caractéristiques, selon l'invention, le thermoformage n'est pas exécuté en une seule étape, mais en deux étapes. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce rigide à structure en sandwich, du type qui comprend la formation d'un ensemble comprenant deux couches externes formées d'un mélange de fibres de verre et de fibres de matière plastique, et une couche intermédiaire, l'aiguilletage de l'ensemble comprenant les deux couches externes et la couche intermédiaire, et le thermoformage de la pièce. Selon l'invention, la couche intermédiaire est composée d'une matière plastique qui peut présenter une expansion par chauffage, la matière plastique de la couche intermédiaire est de même nature que certaines des fibres du mélange des couches externes, et le thermoformage comporte une étape de chauffage qui provoque l'expansion de la couche intermédiaire, puis une étape de compression qui provoque la densification de la pièce, si bien que les matières plastiques de même nature chimique de la couche intermédiaire et de certaines des fibres du mélange des couches externes présentent une fusion. Dans un mode d'exécution, la couche intermédiaire est constituée de billes de polymère expansé. Dans un autre mode d'exécution, la couche intermédiaire est une feuille de matière plastique expansée De préférence, la matière plastique du mélange de fibres de verre et de fibres de matière plastique, et celle de la couche intermédiaire sont le polypropylène. Il est avantageux que le mélange contienne environ 50 % de fibres de verre et 50 % de fibres de matière plastique. Dans un mode de réalisation avantageux, l'étape de chauffage qui précède le thermoformage est exécutée par maintien de l'ensemble entre des parties chauffantes de moule de thermoformage, avant le thermoformage. 2876944 3 L'invention concerne aussi une pièce rigide à structure en sandwich, qui comprend deux couches externes rigides formées d'un mélange de fibres de verre et de matière plastique, et une couche intermédiaire d'une matière plas- tique expansée, la matière plastique expansée de la couche intermédiaire étant de même nature chimique que la matière plastique des fibres des couches externes. De préférence, dans cette pièce, la matière plastique du mélange de fibres de verre et de fibres de matière plas- tique et la matière plastique expansée de la couche intermédiaire sont le polypropylène. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un ensemble constitué de deux feutres de mélange de fibres de verre et de matière plastique, entourant des billes de matière plastique susceptibles de présenter une expansion, sous forme d'un ensemble aiguilleté ; la figure 2 illustre une étape intermédiaire du procédé de fabrication selon l'invention dans laquelle les billes de la couche intermédiaire subissent une expansion; et la figure 3 représente la structure rigide obtenue par thermoformage après expansion. On considère d'abord la pièce rigide à structure en sandwich que l'on veut obtenir et qui est représentée sur la figure 3. Cette pièce comporte une couche intermédiaire 10 qui contient de l'air piégé, qui donne de bonnes propriétés d'isolation acoustique à la pièce rigide obtenue, et des couches externes 12 et 14 qui sont formées d'un liant polymère armé de fibres de verre, et qui ont donc une grande résistance mécanique. Cette pièce est fabriquée par les opérations suivantes. D'abord, on prépare un ensemble comprenant deux couches externes 16 formées chacune d'un mélange de fibres de verre et de fibres de matière plastique, par exemple de polypropylène, et une couche intermédiaire 18 constituée de billes 2876944 4 de la même matière plastique, du polypropylène dans ce cas. Ces billes peuvent subir une expansion lorsqu'elle sont chauffées. L'ensemble est alors soumis à un aiguilletage qui le 5 rend bien cohérent, afin qu'il puisse être découpé à la forme voulue. L'ensemble est alors disposé entre deux parties de moule 22 et 24 qui sont chauffées. Cependant, contrairement au procédé classique, le moule n'est pas fermé. La couche intermédiaire ainsi chauffée présente une expansion, et c'est seulement lorsque l'expansion a atteint le degré voulu que le moule est fermé pour le thermoformage. Bien qu'on ait indiqué que l'ensemble aiguilleté était chauffé entre les deux parties chauffantes du moule, ce chauffage peut être effectué par tout autre moyen, par exemple par passage dans un four. Les caractéristiques importantes sont d'une part le fait que la couche intermédiaire est composée d'une matière plastique qui peut présenter une expansion par chauffage, et d'autre part le fait que la matière plastique de la couche intermédiaire est de même nature que certaines des fibres du mélange des couches externes. Dans le cas de la pièce fabriquée, pour un poids analogue à celui d'une pièce classique, la rigidité obtenue est considérablement accrue. Pour une rigidité analogue à celle d'une pièce classique, le poids de la pièce est notablement réduit. On obtient des résultats particulièrement avantageux lorsque la matière plastique des fibres du mélange de fibres du mélange de fibres de verre et de fibres de matière plastique et la matière plastique des billes sont le polypropylène. Bien qu'on ait décrit un exemple dans lequel des billes de matière plastique sont placées entre deux feutres, ces billes peuvent être remplacées par une feuille de polypro- pylène expansé. Dans ce cas, l'étape initiale qui précède le thermoformage proprement dit est une étape d'expansion de la 2876944 5 feuille intermédiaire. La structure rigide obtenue est pratiquement analogue à celle qui est obtenue avec les billes. Le procédé selon l'invention, grâce à la plus grande rigidité qu'il donne, permet d'éviter une augmentation d'épaisseur des pièces lorsqu'elles doivent supporter des charges accrues, et permet donc une réduction du poids et ainsi du coût des pièces réalisées. Ainsi, comme la couche intermédiaire est expansée avant la compression qui assure le collage pendant le thermofor- mage et grâce à la nature spécifique du matériau utilisé pour les couches externes (mélange de fibres de verre et de polypropylène), les matières plastiques des couches externes et de la couche intermédiaire étant de nature chimique identique, on obtient à la fois les caractéristiques de résis- tance données par l'armature de fibres de verre et les caractéristiques de solidarisation de la pièce dues à l'intégration des matières plastiques identiques dans les différentes couches. L'obtention de ces caractéristiques nécessite la division de l'étape classique de thermoformage en une première étape d'expansion et une seconde étape de compression. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés et pièces qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 2876944 6 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce rigide à structure en sandwich, qui comprend: - la formation d'un ensemble comprenant deux couches externes (16) formées d'un mélange de fibres de verre et de fibres de matière plastique, et une couche intermédiaire (18), - l'aiguilletage de l'ensemble comprenant les deux couches externes (16) et la couche intermédiaire (18), et - le thermoformage de la pièce, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (18) est composée d'une matière plastique qui peut présenter une expansion par chauffage, la matière plastique de la couche intermédiaire (18) est de même nature chimique que certaines des fibres du mélange des couches externes, et le thermoformage comporte - une étape de chauffage qui provoque l'expansion de la couche intermédiaire (18), puis - une étape de compression qui provoque la densification de la pièce, si bien que les matières plastiques de même nature chimique de la couche intermédiaire et de certaines des fibres du mélange des couches externes présentent une fusion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (18) est constituée de billes de polymère expansé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 que la couche intermédiaire est une feuille de matière plastique expansée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique du mélange de fibres de verre et de fibres de matière plastique et celle de la couche intermédiaire sont le polypropylène. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange de fibres de 2876944 7 verre et de fibres de matière plastique contient 50 de fibres de verre et 50 de fibres de matière plastique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de chauffage qui précède le thermoformage est exécutée par maintien de l'ensemble entre des parties chauffantes du moule de thermoformage, avant le thermoformage. 7. Pièce rigide à structure en sandwich, caractérisée en ce qu'elle comprend deux couches externes rigides (12, 14) formées d'un mélange de fibres de verre et de matière plastique, et une couche intermédiaire (10) d'une matière plastique expansée, la matière plastique expansée de la couche intermédiaire étant de même nature chimique que la matière plastique des fibres des couches externes. 8. Pièce selon la revendication 7, caractérisée en ce que la matière plastique du mélange de fibres de verre et de fibres de matière plastique et la matière plastique expansée de la couche intermédiaire sont le polypropylène.