Brevet FR2901504A1 — publié le 20071130

La technique dite de l'injection sandwich consiste à injecter dans un moule simultanément ou séquentiellement deux polymères dont l'un forme la couche extérieure appelée peau et l'autre la partie centrale appelée coeur d'une pièce composite. Les polymères peuvent se présenter sous une forme solide ou une forme expansée ou sous une forme combinée. Les polymères peuvent être expansés par adjonction d'un agent porogène ou d'un gaz inerte ou par l'utilisation combinée de ces deux types de composants. Le procédé d'injection sandwich s'effectue habituellement au moyen de io presses bi-injection. Les unités d'injection sont équipées d'un bloc distributeur pourvu de canaux d'alimentation. La buse d'injection peut comporter un seul canal qui transfère les polymères à travers le même canal qui est alors équipé d'une vanne à trois voies permettant les séquences d'injection d'une pièce composite. La buse d'injection peut également comporter cieux canaux dont 15 l'ouverture et la fermeture peuvent être gérées par une commande hydraulique, (procédé dit hydraulique) ce qui autorise une grande liberté de manoeuvre dans les réglages ou dont l'ouverture et la fermeture peuvent être gérées par utilisation des pressions d'injection respectives des deux unités (procédé dit par pression). L'injection peut être séquentielle ou simultanée. Dans le cas de 20 l'injection séquentielle, on commence par injecter, au cours d'une première phase, la matière de la peau, ensuite, au cours d'une deuxième phase, on injecte la matière du coeur et finalement, au cours d'une troisième phase on injecte à nouveau la matière de la peau, notamment pour fermer la pièce et emprisonner entièrement le coeur en ne laissant apparaître extérieurement que 25 la peau. Dans le cas de l'injection simultanée, on commence par injecter, au cours d'une première phase, simultanément la matière de la peau et la matière du coeur, ensuite, au cours d'une deuxième phase, on injecte la matière du coeur et finalement, au cours d'une troisième phase on injecte à nouveau la matière de la peau pour les mêmes raisons que précédemment. 30 L'injection simultanée donne un aspect de surface plus satisfaisant que l'injection séquentielle par le fait qu'il n'y a pas d'interruption de la phase de 3 remplissage créant une marque d'hésitation sous la forme d'un défaut de brillance sur la pièce. Les procédés connus s'effectuent par une injection au moyen d'une buse d'injection des matières qui sont alimentées simultanément ou séquentiellement, comme cela a été précisé ci-dessus. Ils nécessitent une injection finale d'une matière dite de rinçage, qui est en l'occurrence la matière de la peau. Pour la réalisation de pièces minces de relativement grande surface, telles que par exemple des tapis ou des pièces d'habillage pour ro véhicules automobiles, la matière de la peau doit être un thermoplastique élastomère ayant des caractéristiques physiques spécifiques en ce qui concerne l'aspect, la consistance, la densité, la résistance mécanique, l'adhérence, la souplesse ou la rigidité, etc. qui font que cette matière est coûteuse et engendre un renchérissement de la pièce finale. En outre, les 15 exigences pour ce type de pièces peuvent être telles que le produit final devient complexe et devrait, par exemple, présenter des zones ayant des caractéristiques physiques distinctes, voire contradictoires, telles que des zones très souples et des zones rigides ou semi-rigides, des zones ayant une bonne adhérence et des zones dont la surface est lisse. Pour ces raisons, les 20 procédés d'injection connus ne se prêtent pas à la réalisation de ces pièces qui sont à la fois trop coûteuses et ne présentent pas les caractéristiques physiques requises. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en offrant un 25 procédé d'injection du type qui permet de réaliser des pièces relativement économiques pour ce qui est de leur fabrication et répondant aux exigences des utilisateurs. Ce but est atteint par le procédé tel que défini en préambule, caractérisé en 30 ce que l'on injecte simultanément ou séquentiellement dans le moule correspondant à ladite pièce au moins une première matière thermoplastique pour constituer une peau extérieure de la pièce et au moins une deuxième matière thermoplastique centrale pour constituer un coeur de la pièce entouré de ladite peau, ladite première matière étant une matière thermoplastique élastomère et ladite deuxième matière étant une matière thermoplastique de remplissage, ces matières étant injectées au moyen de buses d'injection distinctes disposées de manière à correspondre à des zones distinctes de la pièce. Ladite peau extérieure peut avantageusement être réalisée en plusieurs matières thermoplastiques élastomères ayant des caractéristiques physiques io distinctes. Ladite deuxième matière pour former ledit coeur peut avantageusement comporter plusieurs matières thermoplastiques différentes ayant des caractéristiques physiques et économiques distinctes. Parmi lesdites matières thermoplastiques différentes constituant ledit coeur, au moins une peut être expansée. Ledit coeur peut également comporter au rnoins une matière is thermoplastique élastomère. Ladite peau extérieure de la pièce peut être réalisée au cours d'au moins une première séquence d'injection d'au moins une première matière thermoplastique élastomère. Dans certains cas, ladite première séquence peut être scindée en plusieurs sous-séquences partielles. Ledit coeur extérieur de la pièce est de préférence réalisé au cours d'au moins 20 une deuxième séquence d'injection d'au moins une deuxième matière thermoplastique. Ladite peau extérieure de la pièce est avantageusement fermée au cours d'au moins une troisième séquence d'injection d'au moins ladite première matière thermoplastique élastomère. Ladite peau extérieure de la pièce peut être fermée de façon continue ou discontinue. Ladite peau 25 extérieure de la pièce est de préférence fermée et recouvre l'ensemble du coeur. Selon un mode de réalisation préféré, l'on effectue une inclusion partielle localisée d'au moins une deuxième matière thermoplastique rigide dans le moule de ladite pièce. 30 Ce but est également atteint par un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour injecter simultanément ou séquentiellement dans le moule correspondant à ladite pièce au moins une première matière thermoplastique pour constituer une peau extérieure de la pièce et au moins une deuxième matière thermoplastique centrale pour constituer un coeur de la pièce entouré de ladite peau, ladite première matière étant une matière thermoplastique élastomère et ladite deuxième matière étant une matière thermoplastique de remplissage, ces moyens comprenant des buses d'injection distinctes à commande indépendante disposées de manière à correspondre à des zones distinctes de la pièce. io Il est enfin atteint par une pièce injectée, caractérisée en ce qu'elle comporte des zones ayant des caractéristiques physiques différentes réalisées au moyen desdites matières thermoplastiques injectées. Ladite pièce peut avantageusement comporter au moins un clip de fixation et 15 ledit clip de fixation peut comporter un coeur renforcé entièrement entouré de ladite peau. Ladite pièce peut également comporter avantageusement une charnière. Pour diverses applications, la pièce peut comporter plusieurs zones ayant des colorations différentes de la peau. On peut également prévoir des boutons de commande intégrés dans la pièce. La pièce peut présenter des 20 nervures de renfort localisées. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée de plusieurs formes de mise en oeuvre du procédé, du dispositif et de la pièce obtenus selon l'invention, en référence aux dessins 25 annexés donnés à titre indicatif et non limitatif, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique et partielle représentant une première forme de réalisation d'un dispositif d'injection selon l'invention, 30 - la figure 2 est une vue schématique et partielle représentant une deuxième forme de réalisation d'un dispositif d'injection selon l'invention, la figure 3 est une vue schématique et partielle représentant une troisième forme de réalisation d'un dispositif d'injection selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique et partielle représentant une quatrième forme de réalisation d'un dispositif d'injection selon l'invention, - les figures 5A et 5B sont des vues schématiques de dessus et en coupe d'une première pièce selon l'invention, to - la figure 6 est une vue schématique représentant une coupe axiale d'une deuxième pièce selon l'invention, - les figures 7A et 7B sont des vues schématiques de dessus et en coupe d'une troisième pièce selon l'invention, les figures 8A, 8B et 8C sont des vues schématiques de dessus et en coupe transversale selon BB d'une quatrième pièce selon l'invention, et les figures 9A et 9B sont des vues schématiques en coupe d'une 20 cinquième pièce selon l'invention dans deux positions d'utilisation. En référence à la figure 1, le dispositif 10 représenté schématiquement et partiellement comporte un premier bloc d'injection 11 et un deuxième bloc d'injection 12 ayant chacun une buse d'injection respectivement 11 a et 12a qui 25 débouchent dans deux canaux chauds d'injection respectivement 11 b et 12b. Les canaux chauds d'injection 11 b et 12b sont équipés d'un dispositif d'obturation indépendant respectivement 11c et 12c qui sont agencés pour arrêter ou laisser passer la matière thermoplastique qui est alimentée par les deux blocs d'injection 11 et 12. Ces canaux chauds d'injection 11 b et 12b 30 débouchent dans un canal d'alimentation 13 des matières thermoplastiques qui est en communication avec un moule 14 en vue de la réalisation d'une pièce simple 15 comportant une peau 16 fermée et un coeur central, 17 entièrement 15 7 entouré de la peau 16. On dit que le remplissage du moule s'effectue à coeur dans le flux. Le dispositif représenté permet d'effectuer une injection dite injection sandwich séquencée dans l'outillage. L'injection par séquences permet de réaliser des pièces dont la peau, faite d'une matière thermoplastique élastomère considérée comme un matériau noble et coûteux, représente un revêtement fin et dont le coeur, fait d'une matière thermoplastique moins noble, remplit un volume important de la pièce. to En référence à figure 2, le dispositif 20 représenté schématiquement et partiellement comporte un premier bloc d'injection 21 et un deuxième bloc d'injection 22 ayant chacun une buse d'injection respectivement 21a et 22a qui débouchent dans deux canaux d'injection respectivement 21b et 22b. Les 15 canaux chauds d'injection 21b et 22b sont équipés d'un dispositif d'obturation indépendant respectivement 21c et 22c qui sont agencés pour arrêter ou laisser passer la matière thermoplastique qui est alimentée par les deux blocs d'injection 21 et 22. Ces canaux chauds d'injection 21b et 22b débouchent respectivement dans un premier canal d'alimentation 23a et un deuxième 20 canal d'alimentation 23b des matières thermoplastiques qui sont en communication avec deux zones distinctes d'un moule 24 en vue de la réalisation d'une pièce simple 25 comportant une peau 26 partielle entourant en partie un coeur central 27 localisé ou un renfort inséré dans le moule 24. Le dispositif 20 est un dispositif de rétroinjection dans laquelle bloc d'injection 25 21 remplit la cavité du moule dans un premier temps jusqu'au canal 23a et, dans un deuxième temps, lorsque toute la cavité est pleine, le bloc d'injection 22 refoule la première matière de façon adéquate. Cette méthode permet de rigidifier très localement ou d'obtenir des zones localisées ayant des caractéristiques spécifiques. 30 En référence à la figure 3, le dispositif 30 représenté schématiquement et partiellement comporte comme précédemment un premier bloc d'injection 31 et un deuxième bloc d'injection 32 ayant chacun une buse d'injection respectivement 31a et 32a qui débouchent dans deux canaux chauds d'injection respectivement 31b et 32b. Les canaux d'injection 31b et 32b sont équipés d'un dispositif d'obturation indépendant respectivement 31c et 32c qui sont agencés pour arrêter ou laisser passer la matière thermoplastique qui est alimentée par les deux blocs d'injection 31 et 32. Ces canaux chauds d'injection 31b et 32b débouchent respectivement dans un canal d'alimentation 33 des matières thermoplastiques qui est en communication avec un moule 34 en vue de la réalisation d'une pièce 35 plus complexe comportant une peau 36 ro entourant un coeur 37. La pièce 35 est pourvue d'un crochet ou clip de fixation 38 éventuellement pourvu d'un renfort qui est lié au coeur 3'7 de la pièce. Ce renfort peut être réalisé avec la même matière que le coeur ou sous la forme d'un autre composant mis en place dans le moule avant l'injection. La partie du moule qui correspond à l'extrémité du crochet est raccordée à une masselotte ts dite masselotte simple 39. Cette masselotte 39 est raccordée à une restriction qui délimite l'extrémité du moule au niveau de la tête du clip de fixation 38. La masselotte 39 génère un excédent de matière qui est ensuite éliminé après le démoulage de la pièce. Elle permet de garantir un remplissage complet de la zone de section réduite à l'extrémité du clip de fixation 38, par exemple ou de 20 tout autre composant de faible section et une meilleure répartition localisée de la matière de coeur. En référence à la figure 4, le dispositif 40 représenté schématiquement et partiellement comporte comme précédemment un premier bloc d'injection 41 et 25 un deuxième bloc d'injection 42 ayant chacun une buse d'injection respectivement 41a et 42a qui débouchent dans deux canaux d'injection respectivement 41b et 42b. Les canaux chauds d'injection 41b et 42b sont équipés d'un dispositif d'obturation indépendant respectivement 41c et 42c qui sont agencés pour arrêter ou laisser passer la matière thermoplastique qui est 3o alimentée par les deux blocs d'injection 41 et 42. Ces canaux chauds d'injection 41b et 42b débouchent respectivement dans un canal d'alimentation 43 des matières thermoplastiques qui est en communication avec un moule 44 en vue de la réalisation d'une pièce 45 plus complexe comportant une peau 46 entourant un coeur 47. Le moule est raccordé par l'intermédiaire d'un canal équipé d'un vérin d'obturation 48 à une masselotte dite masselotte obturée 49. La masselotte obturée 49 a la même fonction que la masselotte simple 39. La seule différence est que la masselotte obturée 49 est commandée par un vérin qui permet de fermer l'arrivée de la matière lorsque le processus l'exige. La particularité du procédé de l'invention et du dispositif pour le mise en oeuvre de ce procédé est liée au fait que l'injection des matières thermoplastiques peut io être commandée d'une manière indépendante dans des zones sélectionnées de la pièce. Bien que les formes de réalisation aient été représentées avec deux blocs d'injection, ce nombre n'est pas limitatif et d'autres blocs d'injection pourraient compléter le dispositif en fonction des caractéristiques recherchées pour la pièce à produire. 15 Les figures 5A et 5B sont des vues schématiques représentant respectivement des vues de dessus et en coupe d'une première pièce qui esi: un porte gobelet 50 réalisé par le procédé d'injection sandwich de l'invention. Les parois de ce porte gobelet comportent une peau 51 et un coeur 52 qui est entièrement 20 recouvert de la peau fermée. On notera que, malgré la faible épaisseur de la pièce, le coeur 52 s'étend sur quasiment toute la surface des parois, ce qui permet de réaliser un produit économique en utilisant un maximum de matière thermoplastique moins noble pour la réalisation du coeur 52. 25 La figure 6 représente une vue partielle en coupe d'un soufflet de direction 60 pourvu d'un élément de rigidification interne 61. L'élément de rigidification 61 se compose d'un coeur central 62 qui occupe une partie de la longueur de la paroi la plus épaisse du soufflet de direction 60 et d'un bouton de fixation 63. Le coeur central 62 et le bouton de fixation 63 sont entourés d'une peau 64 qui est 30 de préférence réalisée en une matière thermoplastique élastomère. io Les figures 7A et 7B représentent une vue de dessus et une vue en coupe d'un tapis ou d'une pièce d'habillage 70 réalisée par injection sandwich qui comporte une peau extérieure 71 et un coeur 72 entièrement entouré de ladite peau 71. Dans cette réalisation, la peau 71, du moins sur sa surface supérieure 73 peut présenter des caractéristiques de couleurs nuancées, comme par exemple des dégradés ou des colorations distinctes selon les zones ainsi que des caractéristiques d'aspect, comme des nervures par exemple. On notera que la peau 71 entoure complètement le coeur 72 et que le coeur 72 s'étend très largement sous la peau 71 de telle manière que le volume de la matière, qui io constitue la peau 71 et qui est coûteuse, soit réduit au maximum. Les figures 8A, 8B et 8C illustrent une vue de dessus et deux vues en coupe d'un tapis de console de frein de parc 80 pour un véhicule automobile. Ce tapis comporte par exemple une zone 81 correspondant au frein à main de parc, une 15 zone correspondant à un vide poche 82 et une zone correspondant à des boutons de commande électrique 83. La figure 8B en particulier représente la vue en coupe transversale de la zone de boutons de commande 83 et comporte une peau 83a et un coeur central 83b. La figure 8C montre une coupe transversale du tapis à travers la zone du frein de parc 81. Une partie centrale 20 81a comporte un noyau rigide 81a et deux éléments de coeur 81b et 81c disposés de part et d'autre de ce noyau 81a, l'ensemble étant entouré d'une peau 81d. Les différentes zones présentent des caractéristiques physiques différentes. L'aspect, la coloration, la rigidité sont variés selon les différentes zone. 25 Les figures 9A et 9B représentent un tapis 90 ou une pièce d'habillage pour un véhicule automobile qui présente des clips de fixation 91 et une charnière 92 qui permet d'accéder à un rangement ou un vide-poche. On notera que le tapis 90 comporte un coeur 90a qui s'étend sur toute la surface de la pièce et une 30 peau 90b fermée qui entoure complètement le coeur 90a. Les zones d'extrémité du tapis sont réalisées avec la matière de la peau 90b. En revanche, les clips de fixation 91 contiennent de la matière thermoplastique rigide dans leur partie centrale pour assurer une rigidification. Un élément de renfort peut être inclus dans les clips de fixation 91. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisations décrites, mais peut s'étendre à toutes sortes de réalisation du type pièces injectées en bimatière ou multimatière thermoplastique, notamment thermoplastique élastomère, d'une manière évidente pour l'homme du métier, sans sortir du champ de la présente invention. Les formes et les caractéristiques physiques peuvent être variées indéfiniment en fonction des besoins et des applications.10 Revendications 1. Procédé de fabrication d'une pièce injectée réalisée en au moins deux matières thermoplastiques ayant des caractéristiques physiques différentes, caractérisé en ce que l'on injecte simultanément ou séquentiellement dans le moule (14, 24, 34, 44) correspondant à ladite pièce (15, 25, 35, 45) au moins une première matière thermoplastique pour constituer une peau extérieure (16, 26, 36, 46) de la pièce et au moins une deuxième matière thermoplastique pour constituer un coeur (17, 27, 37, 47) de la pièce entouré de ladite peau, ladite lo première matière étant une matière thermoplastique élastomère et ladite deuxième matière étant une matière thermoplastique de remplissage, ces matières étant injectées par des buses d'injection (11 a,12a ; 21 a,22a : 31a,32a ; 41a,42a) distinctes à commande indépendante disposées de manière à correspondre à des zones spécifiques de la pièce. 15 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite peau extérieure est réalisée en plusieurs matières thermoplastiques élastomères ayant des caractéristiques physiques distinctes. 20 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite deuxième matière pour former ledit coeur comporte plusieurs matières thermoplastiques différentes ayant des caractéristiques physiques distinctes. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, parmi lesdites 25 matières thermoplastiques différentes constituant ledit coeur, au moins une est expansée. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, parmi lesdites matières thermoplastiques différentes constituant ledit coeur, au moins une est 30 une matière thermoplastique élastomère. 12 13 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite peau extérieure de la pièce est réalisée au cours d'au moins une première séquence d'injection d'au moins une première matière thermoplastique élastomère. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite première séquence est scindée en plusieurs sous-séquences partielles. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit coeur de la pièce est réalisé au cours d'au moins une deuxième séquence d'injection d'au 10 moins une deuxième matière thermoplastique. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite peau extérieure de la pièce est fermée au cours d'au moins une troisième séquence d'injection d'au moins ladite première matière thermoplastique élastomère. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite peau extérieure de la pièce est fermée de façon continue ou discontinue. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite peau 20 extérieure de la pièce est fermée. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue une inclusion partielle localisée d'au moins une deuxième matière thermoplastique rigide dans le moule de ladite pièce. 25 13. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour injecter simultanément ou séquentiellement dans le moule (14, 24, 34, 44) correspondant à ladite pièce (15, 25, 35, 45) au moins une première matière 30 thermoplastique pour constituer une peau extérieure (16, 26, 36, 46) de la pièce et au moins une deuxième matière thermoplastique pour constituer un coeur (17, 27, 37, 47) de la pièce entouré de ladite peau, ladite première matière 15 3o 14 étant une matière thermoplastique élastomère et ladite deuxième matière étant une matière thermoplastique de remplissage, ces moyens comprenant des buses d'injection (11 a,12a ; 21 a,22a : 31a,32a ; 41a,42a) distinctes disposées de manière à correspondre à des zones distinctes de la pièce. 14. Pièce injectée réalisée en au moins deux matières thermoplastiques ayant des caractéristiques physiques différentes, ces matières thermoplastiques comportant au moins une première matière thermoplastique élastomère pour constituer une peau extérieure de la pièce et au moins une lo deuxième matière thermoplastique de remplissage pour constituer un coeur de la pièce entouré de ladite peau, selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte des zones ayant des caractéristiques physiques différentes réalisées au moyen desdites matières thermoplastiques injectées. 15 15. Pièce selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un clip de fixation (63, 91). 16. Pièce selon la revendication 15, caractérisée en ce que ledit clip de 20 fixation (63, 91) comporte un coeur renforcé entièrement entouré de la peau. 17. Pièce selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une charnière (92). 25 18. Pièce selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un bouton (63). 19. Pièce selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un renfort spécifique sous la forme de nervures. 20. Pièce selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs zones ayant des colorations différentes de la peau.