Brevet FR3073169A1 — publié le 20190510

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE PLASTIQUE MOULEE A SURFACE EXTERNE GRAINEE DE QUALITE SUPERIEURE. Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce plastique moulée à surface externe grainée. Elle vise également un élément d'habillage intérieur de véhicule automobile obtenu par un tel procédé. Arrière-plan de l'invention L'habillage intérieur des véhicules automobiles (et plus particulièrement celui des tableaux de bord et des portières) est généralement assuré par des éléments d'habillage en matière plastique de grandes dimensions comportant un support rigide leur conférant leur forme ainsi qu'une peau de revêtement grainée définissant la surface extérieure d'aspect (notamment, la couleur, la texture et la sensation au toucher). Cette peau, colorée dans la masse et reproduisant par exemple l'aspect du cuir ou un motif géométrique, doit présenter en outre une bonne résistance aux agressions extérieures qu'elle peut subir (rayures, exposition aux agents chimiques tels que les solvants, rayonnement UV, variations de températures, etc...). Dans certains véhicules haut de gamme, un tel élément d'habillage comprend également une couche de mousse en matière plastique interposée entre la peau de revêtement et le support rigide pour apporter des propriétés de souplesse et d'isolation phonique et thermique. Lorsqu'une telle couche de mousse est présente, la peau doit être réalisée indépendamment du support rigide, dans une matière compatible d'une part avec la mousse ultérieurement injectée entre la peau et le support, et d'autre part avec les laques de finition déposées sur la surface externe de cette même peau. 2 De manière connue, la peau est par exemple obtenue par un procédé de « slush-molding » consistant à déposer, sur une matrice couverte d'une couche de nickel appliquée par électrodéposition et préalablement chauffée, de la poudre en élastomère thermoplastique 5 (TPE) ou en polychlorure de vinyle (PVC) qui, au contact de la surface chaude de la matrice, va fondre et recouvrir celle-ci. Il est également connu de réaliser cette peau par un procédé PU spray consistant à pulvériser un film mince de polyuréthane élastomère sur la surface d'un moule, ce film étant ensuite décollé sous la forme 10 d'une peau après réticulation. Ces deux procédés offrent une grande précision de moulage (finesse des détails du grainage) ainsi qu'un contrôle des jeux satisfaisant (faibles rayons), ce qui permet d'obtenir d'excellents résultats du point de vue de la qualité perçue avec un ressenti visuel et 15 sensoriel particulièrement riche pour les usagers. La mise en oeuvre de ces procédés étant particulièrement coûteuse, celle-ci est généralement réservée à la fabrication de pièces de grandes dimensions telles que les panneaux porteurs de planches de bord ou d'habillage de portières. 20 Les éléments d'accastillage destinés à être rapportés sur ces panneaux porteurs (tels que par exemple, les enjoliveurs ou encore les couvercles de boîtes à gants) sont quant à eux réalisés par un procédé classique d'injection d'une résine thermoplastique en polypropylène (PP) ou en copolymère éthylène/propylène (PIE) dans un moule acier grainé 25 chimiquement. Malheureusement, le résultat obtenu en terme de précision de moulage (grainage plus grossier) et de contrôle de jeux (rayons importants) s'avère nettement inférieur à ceux offerts par les procédés de « slush-molding » ou de PU spray, ce qui donne un aspect 30 hétérogène à la planche de bord ou à l'habillage de portière et impacte négativement le niveau de qualité perçue par les usagers. La demande de brevet DE 102006024263 Al décrit un procédé de fabrication d'un corps moulé multicouches dans lequel une feuille composée d'un film en élastomère thermoplastique appliqué sur un 3 textile est positionné contre la matrice d'un moule présentant un motif décoratif grainé en négatif. La cavité de moulage du moule est ensuite refermée puis un polymère plastique est injecté dans cette cavité de sorte que le film 5 thermoplastique soit comprimé contre la matrice grainée et se déforme du fait de la chaleur transmise par le matériau injecté en adoptant le motif décoratif. Bien que le résultat obtenu en termes de précision de moulage et de contrôle de jeux soit meilleur qu'avec un procédé classique 10 d'injection mono-matière, ce dernier s'avère encore nettement inférieur à ceux offerts par les procédés de « slush-molding » ou de PU spray. Objet et résumé de l'invention L'invention vise donc à améliorer le niveau de qualité perçue des 15 éléments d'accastillage en plastique destinés à être rapportés par exemple sur les planches de bord ou les panneaux de porte d'un véhicule automobile. Elle propose à cet effet, un procédé de fabrication d'une pièce plastique moulée à surface externe grainée, caractérisé en ce qu'il 20 comporte successivement les étapes suivantes : - injection d'un premier polymère thermoplastique dans une cavité de moulage délimitée par un poinçon et une première matrice de sorte à constituer un support rigide ; - retrait de ladite première matrice et remplacement de cette 25 dernière par une seconde matrice présentant un motif décoratif grainé en négatif par incision laser directe et délimitant avec ledit poinçon et ledit support rigide une cavité de surmoulage ; - injection d'un second polymère dans ladite cavité de surmoulage de sorte à constituer une peau de revêtement surmoulée 30 contre ledit support et présentant une surface externe grainée reproduisant ledit motif ; et - retrait de la deuxième matrice et éjection de ladite pièce moulée. 4 Le procédé selon l'invention permet de réaliser pour un investissement et un coût de revient particulièrement raisonnables des éléments d'habillage intérieur pour véhicule automobile et notamment d'accastillage pour panneau porteur de planche de bord ou d'habillage 5 intérieur de portière dont la peau de revêtement présente une qualité de grainage identique ou du moins très similaire à celle de la peau de revêtement d'un tel panneau porteur obtenu par un procédé nettement plus onéreux tel que le « slush-molding » ou le PU spray. Cette qualité de grainage permet ainsi d'obtenir une homogénéité 10 visuelle d'aspect sur l'ensemble de la planche de bord ou de l'habillage intérieur de portière. En outre, ce procédé peut être mis en oeuvre dans la plupart des usines d'injection thermoplastique du monde, ce qui permet de produire les pièces localement et donc de réduire de manière conséquente les 15 frais d'acheminement. Selon des caractéristiques préférées du procédé selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - ledit premier polymère thermoplastique injecté dans ladite cavité de moulage pour constituer ledit support rigide est choisi parmi 20 le polypropylène (PP), le copolymère éthylène/propylène (PIE), l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), ou un mélange entre de l'acrylonitrile butadiène styrène et du polycarbonate (ABS/PC) ; - ledit premier polymère thermoplastique est renforcé en charges naturelles ou synthétiques ; 25 - lesdites première et seconde matrices sont réalisées dans un même bloc métallique monté pivotant à 180° ; - ledit second polymère injecté dans ladite cavité de surmoulage pour constituer ladite peau de revêtement grainée est un élastomère thermoplastique (TPE) tel que par exemple un copolyester 30 thermoplastique (TPE-E), un oléfine thermoplastique (TPE-0), un polyuréthanne thermoplastique (TPE-U) ou encore un copolymère à blocs styrèniques (TPE-S) ; - ladite étape d'injection d'un second polymère est effectuée selon une technique de moulage par injection à réaction ; 5 - ledit second polymère injecté dans ladite cavité de surmoulage pour constituer ladite peau de revêtement grainée est le polyuréthanne (PU) ; et/ou - ladite première matrice délimitant partiellement ladite cavité 5 de moulage est grainée chimiquement ou par électroérosion de sorte à améliorer la tenue mécanique de ladite peau de revêtement grainée sur ledit support ; L'invention vise également sous un second aspect un élément d'accastillage pour panneau porteur de planche de bord ou d'habillage 10 intérieur de portière obtenu par un tel procédé. Selon des caractéristiques préférées dudit élément d'accastillage, ledit support présente une épaisseur comprise entre 1 et 5 mm, tandis que celle de ladite peau de revêtement est comprise entre 0,5 et 3 mm. 15 Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : 20 - la figure 1 représente un organigramme du procédé selon l'invention de fabrication d'un corps moulé multicouches à surface externe texturée ; - les figures 2A à 2C illustrent les différentes étapes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; et 25 - la figure 3 représente une vue en coupe d'une pièce moulée obtenue par le procédé selon l'invention. Description détaillée d'un mode de réalisation Le procédé selon l'invention dont l'organigramme est représenté 30 sur la figure 1 vise en particulier à permettre la réalisation d'un élément d'accastillage en plastique (tel que par exemple un enjoliveur ou un couvercle de boîte à gants) destiné à être rapporté sur un panneau porteur de planche de bord ou d'habillage intérieur de portière d'un véhicule automobile. 6 La figure 2A illustre une première étape 100 de ce procédé au cours de laquelle un premier polymère thermoplastique est injecté à chaud et sous pression via une presse à injecter non représentée dans une cavité de moulage Cm délimitée par un poinçon P et une première 5 matrice en acier Mi, de sorte à constituer un support rigide S. Une telle presse à injecter comporte de manière classique, une trémie de collecte de granulés de résine thermoplastique et une vis sans fin motorisée et chauffée par l'intermédiaire de laquelle les granulés provenant de la trémie sont acheminés sous la forme d'un fluide 10 visqueux injectable vers une tête d'injection reliée fluidiquement à au moins une buse Bm ménagée dans le poinçon P et débouchant dans la cavité de moulage Cm. Le premier polymère thermoplastique constituant le support rigide est choisi de préférence parmi le polypropylène (PP), le 15 copolymère éthylène/propylène (PIE), l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), ou un mélange entre l'acrylonitrile butadiène styrène et le polycarbonate (ABS/PC). Afin d'améliorer la tenue mécanique de ce support, ce premier polymère thermoplastique est avantageusement renforcé en charges 20 naturelles ou synthétiques (par exemples des charges minérales lamellaires telles que le talc ou des micro-fibrilles et nano-fibrilles minérales telle que les fibres de verre, etc...), par exemple à hauteur de 10 à 35% en poids. Après cette opération de moulage du support et un temps de 25 refroidissement, la première matrice Mi montée coulissante selon la direction de fermeture du moule est retirée (figure 2B) et remplacée par une seconde matrice M2 se refermant sur le poinçon P de sorte à délimiter avec ce dernier et le support S une cavité de surmoulage Csm (étape 200). 30 La surface de cette seconde matrice M2 présente un motif décoratif D grainé en négatif par incision laser directe et imitant par exemple l'aspect de surface du cuir ou du carbone. Cette technique de grainage par un faisceau laser érodant directement la surface de la matrice M2 et dont le trajet est géré par 7 une machine cinq axes commandée numériquement, permet de produire des textures complexes avec une très grande finesse de détails et de manière reproductible. De manière avantageuse, la première et la seconde matrice Mi, M2 5 sont creusées dans un même bloc d'acier monté pivotant à 180° de sorte à simplifier le mécanisme de déplacement de ces matrices (un unique bras associé à un vérin pouvant alors assurer la fermeture ou l'ouverture de ces deux matrices). Comme montré sur la figure 2C, un second polymère est ensuite 10 injecté à chaud et sous pression dans la cavité de surmoulage Csm (étape 300) de sorte à constituer une peau de revêtement R surmoulée contre le support S et présentant une surface externe grainée reproduisant le motif décoratif D. Cette seconde étape d'injection est effectuée via une seconde 15 presse à injecter dont la tête d'injection est reliée fluidiquement à au moins une buse Bsm ménagée dans le poinçon P et débouchant dans la cavité de surmoulage Csm. Le second polymère constituant la peau de revêtement grainée R est avantageusement un élastomère thermoplastique (TPE) tel que par 20 exemple un copolyester thermoplastique (TPE-E), un oléfine thermoplastique (TPE-0), un polyuréthanne thermoplastique (TPE-U) ou encore un copolymère à blocs styrèniques (TPE-S) tel que le SEBS, cette famille de polymères présentant une bonne résistance à l'abrasion et pouvant être facilement teintée. 25 Selon des variantes de réalisation, la seconde étape d'injection peut également être effectuée selon une technique de moulage par injection à réaction (plus connue sous le terme anglais « Reaction injection molding » ou « RIM »). Cette technique connue consiste à injecter dans une cavité de 30 moulage (en l'espèce la cavité de surmoulage) et via une tête de mixage et d'injection un mélange de deux composants liquides provenant de deux unités d'alimentation distinctes et éventuellement associés à des additifs (tels que par exemple, un agent tensioactif, un catalyseur et/ou un agent moussant). 8 Lorsqu'ils entrent en contact juste avant l'injection dans la cavité, ces deux composants réagissent chimiquement de manière exothermique l'un avec l'autre pour former un polymère sous forme liquide ou mousseuse. 5 Cette réaction chimique provoque également une augmentation importante de la pression à l'intérieur de la cavité qui pousse le polymère dans toutes les parties de la cavité du moule. Ainsi, en choisissant pour les deux composants du mélange le polyisocyanate et le polyol, la réaction chimique formera du 10 polyuréthanne sous forme de mousse qui sera injecté dans la cavité de surmoulage Csm pour constituer la peau de revêtement grainée R. Après cette seconde étape d'injection et un temps de refroidissement, la seconde matrice M2 est retirée et la pièce est éjectée du moule (étape 400). 15 On peut constater sur la figure 3 représentant la pièce obtenue après éjection que la face externe de sa peau de revêtement R présente un grainage reproduisant le motif décoratif D grainé en négatif dans la seconde matrice M2. De préférence, le support S aura une épaisseur comprise entre 1 20 et 5 mm, tandis que celle de la peau de revêtement R sera comprise entre 0,5 et 3 mm. Le tableau ci-dessous présente plusieurs exemples de couples de polymères pouvant être associés pour constituer une telle pièce moulée à surface externe grainée. 25 Support : Peau de revêtement : PP TPE-0 PIE TPE-0 PIE chargé en fibres de verre TPE-0 ABS TPE-U ABS PU ABS/PC TPE-U ABS/PC PU 9 Selon des variantes de réalisation et afin d'améliorer la tenue mécanique de la peau de revêtement grainée R sur le support S, la première matrice M1 délimitant partiellement la cavité de moulage Cfri est 5 avantageusement grainée chimiquement ou par électroérosion ("Electric Discharge Machining" en anglais). On rappelle enfin que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais qu'elle englobe également toutes les variantes d'exécution à la portée de l'homme REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce plastique moulée à 5 surface externe grainée, caractérisé en ce qu'il comporte successivement les étapes suivantes : - injection d'un premier polymère thermoplastique dans une cavité de moulage (Cm) délimitée par un poinçon (P) et une première matrice (M1) de sorte à constituer un support rigide (S) (100) ; 10 - retrait de ladite première matrice (Mi) et remplacement de cette dernière par une seconde matrice (M2) présentant un motif décoratif (D) grainé en négatif par incision laser directe et délimitant avec ledit poinçon (P) et ledit support rigide (S) une cavité de surmoulage (Csm) (200) ; 15 - injection d'un second polymère dans ladite cavité de surmoulage (Csm) de sorte à constituer une peau de revêtement (R) surmoulée contre ledit support (S) et présentant une surface externe grainée reproduisant ledit motif (D) (300) ; et - retrait de la deuxième matrice et éjection de ladite pièce 20 moulée (400). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier polymère thermoplastique injecté dans ladite cavité de moulage (Cm) pour constituer ledit support rigide (S) est choisi parmi le polypropylène (PP), le copolymère éthylène/propylène (PIE), 25 l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), ou un mélange entre de l'acrylonitrile butadiène styrène et du polycarbonate (ABS/PC). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier polymère thermoplastique est renforcé en charges naturelles ou synthétiques. 30 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites première et seconde matrices (Mi, M2) sont réalisées dans un même bloc métallique monté pivotant à 180°. 11 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit second polymère injecté dans ladite cavité de surmoulage (Csm) pour constituer ladite peau de revêtement grainée (R) est un élastomère thermoplastique (TPE) tel que par exemple un copolyester thermoplastique (TPE-E), un oléfine thermoplastique (TPE-0), un polyuréthanne thermoplastique (TPE-U) ou encore un copolymère à blocs styrèniques (TPE-S). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite étape d'injection d'un second polymère (300) est effectuée selon une technique de moulage par injection à réaction. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit second polymère injecté dans ladite cavité de surmoulage (Csm) pour constituer ladite peau de revêtement grainée (R) est le polyuréthanne (PU). 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite première matrice (Mi) délimitant partiellement ladite cavité de moulage (Cm) est grainée chimiquement ou par électroérosion de sorte à améliorer la tenue mécanique de ladite peau de revêtement grainée (R) sur ledit support (S). 9. Elément d'accastillage pour panneau porteur de planche de bord ou d'habillage intérieur de portière caractérisé en ce qu'il est obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 10.Elément d'accastillage selon la revendication 9, caractérisée en que ledit support (S) présente une épaisseur comprise entre 1 et 5 mm, tandis que celle de ladite peau de revêtement (R) est comprise entre 0,5 et 3 mm.