Brevet FR2981879A1 — publié le 20130503

Elément de garnissage comprenant un élément de renfort noyé La présente invention concerne un élément de garnissage de véhicule, du type comprenant au moins une couche comprenant au moins un matériau polymère et au moins un élément de renfort noyé dans ladite couche, ledit élément étant réalisé sous la forme d'une grille s'étendant à l'intérieur du matériau polymère de la couche. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un tel élément de garnissage. Un tel élément de garnissage est par exemple destiné à habiller l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile ou d'un autre type de véhicule. A titre d'exemple, un tel élément de garnissage est par exemple réalisé sous la forme d'un panneau de porte ou d'habillage d'une planche de bord ou autre. On cherche généralement à réaliser un élément de garnissage le plus fin et léger possible tout en lui conférant des caractéristiques de résistance aux chocs afin de limiter l'encombrement de l'élément dans l'habitacle et de réduire la masse générale de l'habitacle tout en conservant des propriétés mécaniques adaptées à la fonction de l'élément de garnissage. Pour ce faire, l'élément de garnissage comprend des moyens de renforcement, par exemple formés par des fibres renforçant localement la couche formant le corps de l'élément de garnissage ou par un jeu de nervures s'étendant sur une face de l'élément de garnissage et permettant de renforcer cet élément. Cependant, de tels moyens de renforcement ne sont pas satisfaisants car ils n'offrent pas un rapport entre les coûts de réalisation et les performances mécaniques et la gain de masse obtenus intéressant. Le document WO-2005/049391 propose un élément de garnissage comprenant un élément de renfort réalisé sous la forme d'une grille noyée dans une couche de matériau polymère formant le corps de l'élément de garnissage. Cependant, la cohésion entre l'élément de renfort et la couche de matériau polymère n'est pas satisfaisante, le matériau enrobant la grille mais n'étant pas lié intimement avec celle-ci. Ainsi, l'élément de garnissage obtenu est fragilisé, la couche de matériau étant susceptible de se désolidariser de l'élément de renfort, avec l'usure ou suite à des contraintes exercées sur l'élément de garnissage. L'un des buts de l'invention est de pallier les inconvénients ci-dessus en proposant un élément de garnissage robuste d'encombrement et de masse réduits. A cet effet, l'invention concerne un élément de garnissage du type précité, dans lequel l'élément de renfort est imprégné par un matériau thermodurcissable, ledit matériau thermodurcissable étant polymérisé au contact du matériau polymère de la couche. La polymérisation du matériau imprégnant l'élément de renfort grâce à l'apport de chaleur dû au contact avec le matériau polymère formant la couche de l'élément de garnissage permet d'assurer une liaison intime entre la couche et l'élément de renfort, ce qui rend l'élément de garnissage particulièrement robuste tout en permettant une réduction de la masse et de l'épaisseur de la couche. Par liaison intime, on entend que des liaisons chimiques entre le matériau imprégnant l'élément de renfort et le matériau polymère formant la couche de l'élément de garnissage se créent au cours de la polymérisation du matériau imprégnant l'élément de renfort au contact du matériau polymère. Selon d'autres caractéristiques de l'élément de garnissage : - l'élément de renfort est constitué de fibres imprégnées par le matériau thermodurcissable ; - les fibres sont des fibres de carbone, de basalte et/ou des fibres naturelles ; - au moins une partie des fibres présente une longueur supérieure ou égale à 100 mm ; - les fibres sont liées entre elles par maillage ; - le matériau thermodurcissable présente une température de polymérisation sensiblement supérieure à 40 °C ; et - l'élément de renfort est assemblé avec une couche de matériau textile non tissé, noyé dans la couche avec l'élément de renfort. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un élément de garnissage tel que décrit ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : - préparer un élément de renfort en formant une grille imprégnée avec un matériau thermodurcissable, - disposer ledit élément de renfort dans un outil de formage de l'élément de garnissage, - noyer l'élément de renfort dans un matériau polymère mis en contact avec le matériau thermodurcissable de l'élément de renfort à une température de transformation supérieure ou égale à la température de polymérisation du matériau thermodurcissable de sorte à former une couche enrobant l'élément de renfort, - sortir l'élément de garnissage de l'outil de formage. Selon d'autres caractéristiques du procédé de réalisation : - l'outil de formage est un moule d'injection, l'élément de renfort étant disposé dans la cavité dudit moule d'injection et le matériau polymère étant injecté à sa température de transformation dans ladite cavité de sorte à surmouler l'élément de renfort ; et - l'outil de formage est un moule de compression, le matériau polymère et l'élément de renfort étant disposés entre les parois dudit moule de compression, le noyage de l'élément de renfort dans la matériau polymère se faisant lors de la fermeture du moule par compression du matériau polymère à sa température de transformation. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la Fig. 1 est une représentation schématique en coupe d'une partie d'un élément de garnissage selon l'invention, et - la Fig. 2 est une représentation schématique de dessus d'une partie d'un élément de renfort utilisé dans l'élément de garnissage de la Fig. 1. En référence à la Fig. 1, on décrit un élément de garnissage 1, comprenant essentiellement une couche 2 et un élément de renfort 4. Un tel élément de garnissage 1 est par exemple destiné à habiller l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile ou d'un autre véhicule. A cet effet, l'élément de garnissage 1 peut comprendre une couche de revêtement (non représentée) disposée sur la couche 2 et agencée pour conférer un aspect particulier à l'élément de garnissage 1. L'élément de garnissage 1 peut également comprendre une couche de support (non représentée) disposée sous la couche 2 pour supporter l'élément de garnissage. La structure générale d'un tel élément de garnissage est connue et ne sera pas décrite plus en détail ici. La couche 2 comprend au moins un matériau polymère formant le corps de l'élément de garnissage 1. Le matériau polymère est par exemple en matière thermoplastique polyoléfine, homopolymère et copolymère, ou par exemple de l'acrylonitrile butadiène styrène / polycarbonate (ABS/PC) ou du polyamide (PA). L'épaisseur de la couche 2 est choisie en fonction de l'application qui sera faite de l'élément de garnissage 1. Du fait de l'élément de renfort 4, cette épaisseur peut être réduite, comme cela sera décrit ultérieurement. Ainsi, à titre d'exemple, l'épaisseur de la couche 2 est par exemple sensiblement égale à 2mm. L'élément de renfort 4 présente la forme d'une grille ou d'un treillis, comme représenté sur la Fig. 2. La grille est formée par le maillage de fibres 6 entre elles imprégnées par un matériau thermodurcissable 8. Les fibres 6 sont par exemple des fibres de carbone, de basalte et/ou des fibres naturelles. Les fibres naturelles sont de préférence choisis dans le groupe constitué par le coton, le lin, le chanvre, le bananier, le jute, la ramie, le raphia, le sisal, le genêt, la laine, l'alpaga, le mohair, le cachemire, l'angora, la soie, le bambou, le miscanthus, le kenaf, le coco, l'agave, le sorgo et le bois. Les fibres sont choisies pour leur résistance (résistance à la traction, etc.) et pour leur faible masse. Ces fibres sont généralement longues. Par longues, on entend qu'une majorité des fibres 6 présente une longueur supérieure ou égale à 100 mm. Selon un exemple de réalisation, sensiblement toutes les fibres 6 présentent une longueur supérieure ou égale à 100 mm. Le maillage des fibres entre elles est agencé pour conférer à l'ensemble des fibres une forme de grille, comme représentée sur la Fig. 2. Selon un mode de réalisation, les fibres 6 sont imprégnées avec le matériau thermodurcissable 8 avant le maillage des fibres entre elles, c'est-à-dire qu'elles sont imprégnées individuellement, ce qui assure une bonne pénétration du matériau thermodurcissable dans les fibres 6. Selon un autre mode de réalisation, les fibres 6 sont imprégnées après le maillage, c'est-à-dire que la grille déjà formée est trempée dans le matériau thermodurcissable, ce qui rend l'opération d'imprégnation particulièrement simple. Le ratio entre l'épaisseur de l'élément de renfort 4 sur l'épaisseur de l'élément de garnissage est compris entre 0.125 et 0.5 et de préférence entre 0.25 et 0.33. Le matériau thermodurcissable est agencé, de façon connue, pour durcir sous l'effet d'une température prédéterminé. Ainsi, la grille imprégnée se rigidifie lorsqu'elle est soumise à une certaine température, jusqu'à obtenir une forme stable autoportée. Selon un mode de réalisation, la température de durcissement et de polymérisation du matériau thermodurcissable 8 est sensiblement supérieure à 40°C. Selon un mode particulier de réalisation, la température de durcissement du matériau thermodurcissable 8 est sensiblement égale à 140°C. Un matériau thermodurcissable adapté pour imprégner les fibres 6 est par exemple du polyester ou de l'époxyde. L'élément de renfort 4 est noyé dans la couche 2 de sorte à former une armature interne rigide de l'élément de garnissage 1. La couche 2 est réalisée en matériau polymère et est surmoulée sur l'élément de renfort 4, de sorte à pénétrer dans les ouvertures de la grille et à enrober celle-ci. Le matériau de la couche 2 est surmoulé sur l'élément de renfort en étant injecté à une température dite « de transformation » supérieure ou égale à la température de polymérisation du matériau thermodurcissable 8 de l'élément de renfort 4. C'est-à-dire que lors de la réalisation de l'élément de garnissage 1, décrite ultérieurement, le matériau thermodurcissable 8 de l'élément de renfort 4 polymérise sous l'effet du contact avec le matériau de la couche 2, dont la température de transformation déclenche la polymérisation du matériau thermodurcissable, ce qui engendre une grande cohésion entre ces deux matériaux en créant des liaisons chimiques entre eux et donc une liaison intime entre la couche 2 et l'élément de renfort 4. La température de transformation spécifique est la température à laquelle le matériau est suffisamment fluide pour pourvoir être injecté dans une cavité (par exemple entre 220 et 250°C pour les polypropylènes et entre 250 et 280°C pour les polycarbonates (PC) et les polymères acrylonitrile butadiène styrène (ABS)). Cette température de transformation spécifique est propre à chaque matériau. Le matériau polymère de la couche 2 est donc choisi pour être compatible avec le matériau thermodurcissable 8 en ayant une température de transformation apte à déclencher la polymérisation du matériau thermodurcissable 8, c'est-à-dire supérieure à 40°C selon le mode de réalisation décrit ci-dessus. A cet effet, le matériau polymère est par exemple en matière thermoplastique polyoléfine, homopolymère et copolymère, ou par exemple de l'acrylonitrile butadiène styrène/polycarbonate (ABS/PC) ou du polyamide (PA). L'élément de renfort 4 s'étend sensiblement parallèlement aux faces supérieure et inférieure de la couche 2, c'est-à-dire que l'élément de renfort 4 adopte la forme de la couche 2 au sein de celle-ci. Si l'élément de garnissage 1 est sensiblement plan, l'élément de renfort 4 s'étend ainsi dans un plan s'étendant sensiblement à équidistance du plan dans lequel s'étend la face supérieure et du plan dans lequel s'étend la face inférieure de la couche 2, comme représenté sur la Fig. 2. L'élément de renfort 4 peut s'étendre au sein de toute la couche 2 ou d'une partie de celle-ci. Plusieurs éléments de renfort 4 peuvent être prévus au sein de la couche 2, par exemple dans des zones différentes de celle-ci nécessitant un renfort particulier. Selon un mode de réalisation, l'élément de renfort 4 est assemblé avec une couche de matériau textile non tissé (non représentée). La couche de matériau textile s'étend sur l'une des faces de l'élément de renfort 4 de sorte à former un complexe de renfort noyé dans la couche 2. Une telle couche de matériau textile permet de positionner l'élément de renfort 4 à l'intérieur de la couche.. Ainsi suivant que le matériau polymère de la couche 2, dans un état fluide, contacte l'élément de renfort 4 sur la face contre laquelle une couche de matériau textile non tissé est assemblée à l'élément de renfort 4 ou sur l'autre face opposée à la précédente, l'élément de renfort 4 est alors positionné respectivement soit sur la face de l'élément de garnissage 1 opposée à la couche de matériau textile soit sur la face de l'élément de garnissage 1 en regard de la couche de matériau textile. La couche de matériau textile présente par exemple une densité surfacique sensiblement égale à 200 g/m2. Le procédé de réalisation de l'élément de garnissage 1 décrit ci-dessus va à présent être décrit. L'élément de renfort 4 est réalisé en effectuant le maillage et l'imprégnation des fibres 6 de sorte à former une grille, comme décrit précédemment. Préalablement à son utilisation, l'élément de renfort 4 est stocké à une faible température, de sorte à éviter le durcissement du matériau thermodurcissable 8. A titre d'exemple, l'élément de renfort 4 est stocké à une température comprise entre -10°C et -20°C, de préférence égale à -18°C préalablement à son utilisation. A cet température de stockage, l'élément de renfort 4 est souple. Lorsque l'élément de renfort 4 doit être assemblé avec la couche 2, l'élément de renfort 4 est préalablement chauffé à une température inférieure à la température de durcissement et de polymérisation du matériau thermodurcissable 8, par exemple une température sensiblement égale à 30°C. A cet température, l'élément de renfort 4 se rigidifie, tout en conservant une certaine malléabilité, ce qui permet de faciliter son positionnement dans un outil de formage de l'élément de garnissage. Selon un mode de réalisation, l'élément de renfort 4 peut avoir été préalablement assemblé avec une couche de matériau textile non-tissé, comme cela a été décrit précédemment. L'élément de renfort 4 est ensuite positionné dans un outil de formage de l'élément de garnissage afin d'y être noyé dans la couche de matériau polymère 2, l'outil de formage peut contenir des dispositifs de maintien de l'élément de renfort 4 à l'intérieur de la cavité, tel que des doigts connus en tant que tel par l'homme du métier, de manière à positionner l'élément de renfort dans l'épaisseur de la couche 2 et notamment au milieu.. L'élément de renfort 4 s'étend dans tout ou partie de cet outil de formage, selon la position que doit occuper l'élément de renfort 4 dans la couche 2 et l'étendue de la zone de l'élément de garnissage 1 qui doit être renforcée. Plusieurs éléments de renfort 4 peuvent être disposés dans l'outil de formage si plusieurs éléments de renfort 4 sont prévus dans la couche 2. Selon un mode de réalisation, l'outil de formage est un moule d'injection définissant une cavité de moulage présentant la forme de l'élément de garnissage à réaliser. Une fois que l'élément de renfort 4 a été positionné dans la cavité de moulage, le matériau polymère formant la couche 2 est injecté dans la cavité de sorte à enrober l'élément de renfort 4. L'injection se fait à la température de transformation du matériau polymère de la couche 2 au moins égale à la température de polymérisation du matériau thermodurcissable 8 de l'élément de renfort 4, de sorte que la polymérisation et le durcissement de matériau thermodurcissable interviennent lors de cette injection. Selon un mode de réalisation, la polymérisation est achevée en moins de 40 secondes. L'élément de garnissage 1 ainsi obtenu est sorti de la cavité de moulage. Il peut éventuellement être mis en forme au cours d'une étape supplémentaire de maintien de l'élément de garnissage dans un conformateur, de façon connue. Selon un autre mode de réalisation, l'outil de formage est un moule de compression, agencé pour compresser l'élément de garnissage 1 selon la forme voulue. Dans ce cas, le matériau polymère 2 se présente sous la forme d'une pâte malléable. Le matériau polymère 2 et l'élément de renfort sont placés entre les parois du moule de compression et le noyage de l'élément de renfort 4 dans la matériau polymère se fait lors de la fermeture du moule par compression du matériau polymère. Les parois du moule sont chauffées à la température de transformation du matériau polymère de la couche 2, de sorte que la polymérisation et le durcissement de matériau thermodurcissable interviennent lors de la compression. L'élément de garnissage 1 ainsi obtenu est sorti du moule de compression. Il peut éventuellement être mis en forme au cours d'une étape supplémentaire de maintien de l'élément de garnissage dans un conformateur, de façon connue. De façon connue, la réalisation de l'élément de garnissage 1 dans l'outil de formage peut également comprendre une étape de disposition d'une couche de revêtement et/ou d'une couche de support contre l'une et/ou les deux parois de l'outil de formage de sorte à obtenir un élément de garnissage 1 comprenant une couche de revêtement et/ou de renfort en sortie de l'outil de formage. On obtient ainsi un élément de garnissage présentant une grande cohésion du fait de la liaison intime entre l'élément de renfort 4 et la couche 2 ce qui rend l'élément de garnissage particulièrement robuste tout en permettant une réduction de la masse et de l'épaisseur de la couche 2. A titre d'exemple, l'élément de garnissage obtenu présente une épaisseur inférieure ou égale à 2 mm, alors que cette épaisseur était de 2,2 mm à 2.7 mm voire 3 mm de façon classique. Le procédé de réalisation de l'élément de garnissage est mis en oeuvre de façon simple et peu coûteuse et permet d'obtenir l'élément de garnissage en une seule étape d'injection ou de compression. REVENDICATIONS1.- Elément de garnissage (1) de véhicule comprenant au moins une couche (2) comprenant au moins un matériau polymère et au moins un élément de renfort (4) noyé dans ladite couche (2), ledit élément étant réalisé sous la forme d'une grille s'étendant à l'intérieur du matériau polymère de la couche (2), caractérisé en ce que l'élément de renfort (4) est imprégné par un matériau thermodurcissable (8), ledit matériau thermodurcissable (8) étant polymérisé au contact du matériau polymère de la couche (2). 2.- Elément de garnissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de renfort (4) est constitué de fibres (6) imprégnées par le matériau thermodurcissable (8). 3.- Elément de garnissage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres (6) sont des fibres de carbone, de basalte et/ou des fibres naturelles. 4.- Elément de garnissage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que au moins une partie des fibres (6) présente une longueur supérieure ou égale à 100 mm. 5.- Elément de garnissage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les fibres (6) sont liées entre elles par maillage. 6.- Elément de garnissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau thermodurcissable (8) présente une température de polymérisation sensiblement supérieure à 40°C. 7.- Elément de garnissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément de renfort (4) est assemblé avec une couche de matériau textile non tissé, noyé dans la couche (2) avec l'élément de renfort (4). 8.- Procédé de réalisation d'un élément de garnissage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant les étapes suivantes : - préparer un élément de renfort (4) en formant une grille imprégnée avec un matériau thermodurcissable (8), - disposer ledit élément de renfort (4) dans un outil de formage de l'élément de garnissage, - noyer l'élément de renfort (4) dans un matériau polymère mis en contact avec le matériau thermodurcissable de l'élément de renfort (4) à une température de transformation supérieure ou égale à la température de polymérisation du matériau thermodurcissable (8) de sorte à former une couche (2) enrobant l'élément de renfort (4), - sortir l'élément de garnissage de l'outil de formage. 9.- Procédé de réalisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'outil de formage est un moule d'injection, l'élément de renfort (4) étant disposé dans la cavitédudit moule d'injection et le matériau polymère étant injecté à sa température de transformation dans ladite cavité de sorte à surmouler l'élément de renfort (4). 10.- Procédé de réalisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'outil de formage est un moule de compression, le matériau polymère et l'élément de renfort (4) étant disposés entre les parois dudit moule de compression, le noyage de l'élément de renfort (4) dans la matériau polymère se faisant lors de la fermeture du moule par compression du matériau polymère à sa température de transformation.10