Brevet FR3015339A1 — publié le 20150626

L'invention concerne le domaine de la fabrication des matériaux composites par des procédés de moulage employant des moules fermés. En particulier l'invention concerne un procédé de préformage de semi-produit en matière plastique utilisé pour fabriquer un produit en matière plastique. Dans le domaine de l'automobile par exemple, de nombreuses pièces doivent allier résistance mécanique et faible poids. Pour ce faire, il est connu de remplacer des pièces en acier par des pièces en matière plastique, thermodurcissable ou thermoplastique. On connaît différents procédés de moulage de pièce en matière plastique : - procédé par compression (pour les matières thermodurcissables telle que le SMC) ; - procédé par thermoformage (compression avec une matière thermoplastique) ; - procédé par injection (pour les matières thermoplastiques). - Procédé par transfert de résine (RTM) Il est connu d'utiliser des matières plastiques renforcées (thermodurcissables ou thermoplastiques). Ces matières sont constituées de fibres de renfort mélangées avec une résine polymère. Ces renforts comportent des fibres de verre ou de carbone par exemple. Ces fibres peuvent être coupées ou continues. Selon les matières plastiques utilisées et le procédé de moulage utilisé, il peut être nécessaire de réaliser une ébauche de la pièce par préformage du semi-produit avant son introduction dans le moule de fabrication. Par exemple, il est connu d'utiliser du SMC avec un taux de renfort élevé, notamment supérieure ou égale à 50% en masse, pour fabriquer des pièces 25 composites semi-structurelles. Cependant, ces flancs de SMC étant plus chargé en fibre que des flancs de SMC classique, la matière plastique (résine) flue moins bien dans le moule de fabrication. Il y a donc nécessité de préformer ces flancs de SMC pour réaliser des pièces de formes complexes. Ainsi, entre la découpe du flanc de SMC et le moulage pour obtenir la pièce 30 finie, on introduit une étape de préformage du flanc de SMC. Le préformage consiste à donner une ébauche de forme au semi-produit au moyen d'un équipement spécifique, différent de l'équipement nécessaire au moulage de la pièce finie. Par exemple, l'équipement de préformage n'intègre pas nécessairement les formes définitives de la pièce contrairement au moule de fabrication. De plus, 35 l'équipement de préformage fonctionne habituellement dans des conditions de pression, de température, et de temps différentes de celles utilisées pour le moulage de la pièce finie. Par exemple la température pour le préformage de la préforme est inférieure à celle utilisée lors du moulage de la pièce finie. Du fait d'une température plus faible que dans le moule de fabrication, il n'y a pas de fluage ni de polymérisation de la résine. On connaît différentes techniques de préformage. On connait par exemple un procédé de préformage dit « préformage sous vide ». Ce procédé utilise une membrane, appelée bâche à vide, placée sur le flanc de SMC. Puis on réalise le vide d'air, entrainant le plaquage de la bâche contre la paroi du moule, entrainant avec elle le flanc de SMC placé entre la bâche et le moule. On connait un autre procédé de préformage par compression (appelé estampage à froid), dans lequel on place un semi-produit en matière plastique dans un équipement de préformage de type poinçon-matrice. Puis on ferme l'équipement pour appliquer une pression sur le semi-produit, tout en restant à température modérée, telle que la température ambiante. Cependant, quel que soit le procédé utilisé, cette étape de préformage comporte un inconvénient majeur : la préforme adhère à la surface du moyen de préformage après conformage. Cette adhérence rend difficile la préhension par le robot chargé de prendre la préforme pour l'introduire dans le moule de fabrication. Cette adhérence rend difficile l'éjection de la préforme hors du moule. De plus, cette adhérence entraine un encrassement du moyen de préformage. Enfin, dans le cas du préformage au moyen d'un équipement de type poinçon- matrice, le flanc de SMC peut se déchirer. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé de préformage d'un semi-produit en matière plastique, dans lequel on insert des 25 membranes antiadhésives entre le semi-produit et les parois du moule. Le procédé selon l'invention comporte ainsi les étapes suivantes : on dispose au moins une membrane antiadhésive en regard d'une paroi d'un moule de préformage ; on dispose le semi-produit en matière plastique en regard de la membrane 30 antiadhésive, de façon à ce que la membrane antiadhésive soit positionnée entre le semi-produit et la paroi ; on applique une pression pour plaquer le semi-produit contre la paroi du moule de préformage, pour donner une forme au semi-produit ; on cesse d'appliquer la pression et l'on éjecte de la paroi la pièce ainsi préformée 35 , et on retire du moule la pièce ainsi préformée. En intercalant des membranes entre le moule et le semi-produit, on évite que le semi-produit préformé n'adhère aux parois du moule de préformage. Enfin, l'utilisation de membrane selon le procédé permet de limiter les endommagements des préformes lors de la compression. Il est également possible d'utiliser des membranes de rechange pour nettoyer ou 5 réparer les membranes usagées sans mobiliser le moule de préformage. De préférence, la membrane antiadhésive est antiadhésive vis-à-vis de la paroi du moule de préformage et vis-vis du semi-produit. La membrane peut contenir du silicone et/ou des stéarates et/ou des corps gras et/ou des anhydres maléiques. 10 On peut éjecter de la paroi du moule la pièce ainsi préformée en décollant la membrane de la paroi. Par exemple, on peut décoller la membrane de la paroi en appliquant une pression entre la membrane et la paroi. On peut aussi décoller la membrane de la paroi par reprise de forme de la membrane. 15 Selon un mode de réalisation, on réalise le vide d'air entre la membrane et la paroi avant de fermer le moule afin de plaquer la membrane sur la paroi, puis on décolle la membrane de la paroi en réintroduisant de l'air entre la membrane et la paroi. La membrane peut être plane ou avoir la forme de la paroi. Selon un mode de réalisation, on utilise un moule de préformage de type poinçon-20 matrice, la première membrane étant située entre le semi-produit et une première paroi du moule, et une seconde membrane antiadhésive étant localisée entre le semi-produit et une seconde paroi du moule. La seconde membrane peut contenir du silicone et/ou des stéarates et/ou des corps gras et/ou des anhydres maléiques. 25 Selon un mode de réalisation, la température à l'intérieur du moule de préformage est la température ambiante. Enfin, selon l'invention, on peut utiliser une matière thermodurcissable de type SMC comme matière plastique. L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies 30 à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : La figure 1 illustre, pour un premier mode de réalisation, l'introduction dans le moule de préformage (MP) du semi-produit (SP) en matière plastique et d'une membrane antiadhésive (PM). La figure 2 illustre, pour un second mode de réalisation, l'introduction dans le moule 35 de préformage (MP) du semi-produit (SP) en matière plastique et des deux membranes antiadhésives (PM, SM). La figure 3 illustre l'état fermé du moule de préformage (MP), lorsque le poinçon (PO) vient presser la matrice (MA). La figure 4 illustre le début d'ouverture du moule de préformage (MP). La figure 5 illustre la préforme (PF) sortie du moule de préformage (MP). La figure 6 illustre le mode de réalisation dans lequel on éjecte de la matrice (MA) la pièce préformée (PF) en décollant la première membrane (PM) de la matrice (MA). On se réfère maintenant à la figure 1 qui décrit les différentes étapes du procédé selon l'invention. Ce procédé de préformage d'un semi-produit (SP) en matière plastique, comporte les étapes suivantes : on dispose au moins une membrane antiadhésive (PM) en regard d'une paroi d'un moule de préformage (MP) ; on dispose le semi-produit (SP) en matière plastique en regard de la membrane antiadhésive (PM), de façon à ce que la membrane antiadhésive (PM) soit positionnée entre le semi-produit (SP) et la paroi ; on applique une pression pour plaquer le semi-produit (SP) contre la paroi du moule de préformage (MP), pour donner une forme au semi-produit (SP) ; on cesse d'appliquer la pression et l'on éjecte de la paroi la pièce (PF) ainsi préformée ; et on retire du moule la pièce ainsi préformée, et appelée préforme (PF). La membrane antiadhésive (PM) est fixée à un support (SU) de membrane. Il peut s'agir d'un cadre auquel la membrane est fixée (au moyen d'ceillets métalliques par exemple). Ce support (SU) peut être fixé sur le moule. Il peut également être mobile verticalement et/ou horizontalement. Le support (SU) peut par exemple être monté sur des moyens mobiles, pour être déplacé. Ainsi lors de la production, il est possible de charger le cadre avec un semi produit (SP) et une membrane, pendant que le moule préforme un autre flanc de semi-produit (SP). Lorsque le moule est ouvert, ou lorsque le vide d'air a cessé sous la bâche à vide, le support est déplacé de manière à retirer la préforme sur la membrane hors du moule. Un autre support comportant un flanc de semi-produit et une membrane est alors emmené pour introduire le semi-produit et la membrane dans le moule. La membrane antiadhésive (PM) peut être disposée en regard de la paroi du moule de préformage (MP) à chaque cycle de moulage, soit sur un support fixe au moule, soit 35 sur un support mobile. Selon un mode préférentiel, la membrane antiadhésive (PM) est positionnée de façon permanente sur ou au-dessus de la paroi du moule. La membrane antiadhésive (PM) peut être introduite dans le moule (MP) avec une forme plane. Elle est alors déformée lors de la mise sous pression (fermeture du moule ou lorsqu'un vide d'air est appliqué). La membrane antiadhésive (PM) peut également être introduite dans le moule (MP) 5 en ayant la même forme que celle de la paroi du moule avec laquelle elle est en contact. Selon un premier mode de réalisation (figure 1), on utilise un procédé de type « préformage sous vide », dans lequel on applique la pression en réalisant le vide d'air sous une bâche (BV) placée contre le semi-produit du côté opposé à la paroi du moule, 10 de façon à ce que la bâche plaque le semi-produit contre la paroi du moule. Selon ce mode de réalisation, on cesse d'appliquer la pression en cessant le vide d'air. La figure 1 illustre l'introduction dans le moule de préformage (MP) du semi-produit (SP) en matière plastique et de la membrane antiadhésive (PM). Selon un second mode de réalisation (figures 2 à 5), on utilise un procédé de 15 type « préformage par compression », dans lequel on applique la pression en fermant le moule de type poinçon-matrice. Selon ce mode de réalisation, on cesse d'appliquer la pression en ouvrant le moule de type poinçon-matrice. Selon ce mode de réalisation, il est également préférable d'utiliser une seconde membrane (SM) dans la mesure où chaque face du semi-produit est en contact avec 20 une paroi du moule : la première membrane (PM) étant située entre le semi-produit (SP) et une première paroi (PO) du moule (MP), et la seconde membrane antiadhésive (SM) étant localisée entre le semi-produit (SP) et une seconde paroi (MA) du moule (MP) Le procédé de préformage par compression selon ce second mode de réalisation 25 comporte ainsi les étapes suivantes : on dispose au moins la première membrane antiadhésive (PM) en regard du poinçon (PO) du moule de préformage (MP) ; on dispose au moins la seconde membrane antiadhésive (SM) en regard de la matrice (MA) du moule de préformage (MP) ; 30 on dispose le semi-produit (SP) en matière plastique en regard des deux membranes antiadhésives (PM, SM), de façon à ce que le semi-produit (SP) soit intercalé entre les deux membranes (PM, SM) ; on ferme le moule de préformage (MP) ; on ouvre le moule et l'on éjecte la pièce (PF) ainsi préformée ; et 35 on retire du moule la pièce ainsi préformée, et appelée préforme (PF). La figure 2 illustre l'introduction dans le moule de préformage (MP) du semi-produit (SP) en matière plastique et des deux membranes antiadhésives (PM, SM). Selon une variante du second mode de réalisation, la seconde membrane (SM) est introduite dans le moule de façon permanente. La seconde membrane antiadhésive (SM) est également fixée à un support (SU) de membrane, du même type que celui de la première membrane (PM). La seconde membrane antiadhésive (SM) peut être insérée entre la paroi du moule de préformage (MP) et le semi-produit (SP) à chaque utilisation du moule, soit sur un support fixe au moule, soit sur un support mobile. Selon un mode préférentiel, la seconde membrane antiadhésive (SM) est positionnée de façon permanente dans le moule. La seconde membrane antiadhésive (SM) peut être introduite dans le moule (MP) avec une forme plane. Elle est alors déformée lors de la mise sous pression (fermeture du moule). La seconde membrane antiadhésive (SM) peut également être introduite dans le moule (MP) en ayant la même forme que celle de la paroi du moule avec laquelle elle 15 est en contact. La figure 3 illustre l'état fermé du moule de préformage (MP), lorsque le poinçon (PO) vient presser la matrice (MA). La figure 4 illustre le début d'ouverture du moule de préformage (MP). La figure 5 illustre la préforme (PF) sortie du moule de préformage (MP). 20 Un moule de préformage (MP) est un équipement comportant une matrice (MA) fixe et un poinçon (PO) mobile. Un tel moule ne comporte pas nécessairement d'élément de chauffage, dans la mesure où il ne s'agit pas de mouler la pièce finie, mais de former une préforme destinée à être introduite dans un moule de fabrication. 25 Les membranes PM et SM possèdent un pourcentage d'allongement leur permettant d'épouser les formes du moule. L'utilisation de membrane ayant la capacité de s'allonger lorsqu'elle est soumise aux mêmes contraintes que le semi-produit dans l'équipement de préformage, permet de démouler plus facilement la préforme, en permettant l'éjection de la pièce après 30 ouverture du moule. De préférence, la membrane MP possède une élasticité de retour, lui permettant de reprendre sa forme initiale. Les membranes PM et SM sont des membranes antiadhésives pour des températures de préformage et des matériaux du semi-produit (SP). Ces températures 35 sont généralement comprises entre 0°C et 150°C, depréférence entre la température ambiante et 100°C et encore de préférence entre la température ambiante et 50°C). Ainsi : ces membranes n'adhèrent pas aux parois du moule ; ces membranes n'adhèrent pas au flanc de semi-produit. L'adhésion est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques qui se produisent lorsque l'on met en contact intime deux matériaux, pour créer une résistance 5 mécanique à la séparation. Une fois le contact établi, l'énergie nécessaire pour réaliser la séparation s'appelle énergie d'adhésion. De façon connue en soi, l'adhésion est gouvernée par quatre types de phénomènes : physique, mécanique, chimique et diffusif. Ainsi, le spécialiste sait, en fonction du semi-produit utilisé et de la matière formant 10 la paroi du moule, déterminer une matière permettant de répondre à ce besoin antiadhésif. Par exemple, des membranes (PM, SM) contenant du silicone peuvent être utilisées dans le procédé selon l'invention, car elles sont connues pour leurs propriétés antiadhésives vis-vis des résines plastiques et des moules de préformage de matière 15 plastique. Ces membranes peuvent également contenir comme agent antiadhésif des stéarates, des corps gras (savons...), des anhydres maléiques, ... Selon un exemple de réalisation, les membranes sont des membranes de silicone ayant une épaisseur en 1 mm et 5mm. 20 Selon un troisième mode de réalisation, on utilise la membrane PM pour éjecter la préforme (PF) du moule (MP), comme l'illustre la figure 6 pour le second mode de réalisation. Ainsi, selon ce mode réalisation, le procédé comporte une étape au cours de laquelle on éjecte de la matrice (MA) la pièce préformée (PF) en décollant la membrane 25 PM de la matrice (MA). Sur la figure 6 on observe que la première membrane (PM) est décollée de la matrice (MA), éjectant la préforme (PF). Selon un exemple de réalisation, les membranes sont des membranes contenant du silicone et possédant un pourcentage d'allongement compris entre 100 et 800%. On peut décoller cette membrane PM de la paroi du moule en appliquant une 30 pression entre la membrane (PM) et la paroi (MA, PO) avec laquelle elle est en contact. La pression peut être appliquée par des éjecteurs locaux, la membrane répartissant alors les efforts appliqués par ces éjecteurs. La pression peut également être appliquée en injectant un gaz, tel que de l'air, entre la paroi du moule et la membrane PM. Du fait de sa propriété élastique, la membrane 35 se retend, éjectant la préforme du moule. On peut également décoller cette membrane (PM) de la matrice (MA) par reprise de forme de la première membrane (PM). La membrane PM doit alors également posséder la propriété suivante : un retour au repos de la membrane permet à la membrane de retrouver sa forme initiale. Les membranes en élastomère, en silicone ou en latex, sont des membranes ayant cette propriété. Selon une variante de ce mode de réalisation, on réalise le vide d'air entre la 5 première membrane (PM) et la matrice (MA) avant de fermer le moule (MP). A la différence du procédé de préformage par vide d'air, il ne s'agit pas de déformer le semi-produit (SP) à préformer. Cette opération a pour but de plaquer la première membrane (PM) sur la matrice (MA), évitant ainsi que la pièce ne colle au moule. Dans cette variante de l'invention, cette opération permet également de prévoir l'éjection de la 10 préforme (PF). En effet, après ouverture du moule, on décolle la première membrane (PM) de la matrice (MA) en réintroduisant de l'air entre la première membrane (PM) et la matrice (MA). Selon un mode de réalisation, et en fonction du type de semi-produit (SP) en matière plastique, on conserve à l'intérieur du moule de préformage (MP) une température 15 ambiante lors du préformage de la pièce. Le semi-produit (SP) en matière plastique peut être en matière thermoplastique ou matière thermodurcissable. Par exemple, il peut s'agir de matière thermodurcissable de type SMC. Selon un mode préféré de production de préforme, on réalise les étapes 20 suivantes : i. on réalise un plan de chargement en dehors du moule, en empilant au moins un semi-produit et une première membrane antiadhésive (PM), sur un support mobile ; ii. on introduit le semi-produit et la première membrane antiadhésive (PM) en 25 déplaçant le support, de façon à ce que la première membrane antiadhésive (PM) soit positionnée entre une des parois du moule et le semi-produit ; iii. on dispose une seconde membrane antiadhésive (SM) de façon permanente entre l'autre paroi mobile du moule de préformage (MP) et le semi-produit ; iv. on ferme le moule de préformage (MP), et on réalise simultanément au moins 30 une partie d'un nouveau plan de chargement en dehors du moule sur un second support (on réalise un nouveau plan de chargement au moins partiellement en temps masqué du moulage) ; v. on ouvre le moule et l'on éjecte la pièce (PF) ainsi préformée ; vi. on retire du moule la pièce ainsi préformée, et appelée préforme (PF) ; puis 35 vii. on réitère à l'étape iii avec le second support. REVENDICATIONS1. Procédé de préformage d'un semi-produit (SP) en matière plastique, caractérisé en ce que : on dispose au moins une membrane antiadhésive (PM) en regard d'une paroi d'un moule de préformage (MP) ; on dispose le semi-produit (SP) en matière plastique en regard de la membrane antiadhésive (PM), de façon à ce que la membrane antiadhésive (PM) soit positionnée entre le semi-produit (SP) et la paroi ; on applique une pression pour plaquer le semi-produit (SP) contre la paroi du moule de préformage (MP), pour donner une forme au semi-produit (SP) ; on cesse d'appliquer la pression et l'on éjecte de la paroi la pièce (PF) ainsi préformée ; et on retire du moule la pièce ainsi préformée (PF). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la membrane antiadhésive (PM) est antiadhésive vis-à-vis de la paroi du moule de préformage et vis-vis du semi-produit. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la membrane (PM) contient du silicone et/ou des stéarates et/ou des corps gras et/ou des anhydres maléiques. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on éjecte de la paroi du moule la pièce (PF) ainsi préformée en décollant la membrane (PM) de la paroi. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on décolle la membrane (PM) de la paroi en appliquant une pression entre la membrane (PM) et la paroi. 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on décolle la membrane (PM) de la paroi par reprise de forme de la membrane (PM). 7. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on réalise le vide d'air entre la membrane (PM) et la paroi avant de fermer le moule afin de plaquer la membrane (PM) sur la paroi, puis on décolle la membrane (PM) de la paroi en réintroduisant de l'air entre la membrane (PM) et la paroi. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la membrane (PM) est plane ou a la forme de la paroi. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on utilise un moule de préformage (MP) de type poinçon-matrice, la première membrane (PM) étant située entre le semi-produit (SP) et une première paroi (PO) du moule (MP), et une seconde membrane antiadhésive (SM) étant localisée entre le semi-produit (SP) et une seconde paroi (MA) du moule (MP). 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la seconde membrane (SM) contient du silicone et/ou des stéarates et/ou des corps gras et/ou des anhydres maléiques. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la température à l'intérieur du moule de préformage (MP) est la température ambiante. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on utilise une matière thermodurcissable de type SMC comme matière plastique.