INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’invention vise à fournir un procédé de fabrication de pièces composites à matrice en matière thermoplastique offrant une simplicité de mise en œuvre, ayant une bonne productivité et utilisant un outillage peu onéreux. Elle vise également à fournir des profilés composites à matrice en matière thermoplastique ayant de nouvelles propriétés.
Avec ces objectifs en vue, l’invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces composites à matrice de matière thermoplastique selon lequel : - on utilise une pluralité de cordons comportant une âme avec des fibres de renfort prises dans une première matrice en une première matière thermoplastique ; - dans une étape d'agglomération on chauffe la pluralité de cordons puis on agglomère les cordons en les passant ensembles dans des moyens de conformation par traction pour former la pièce, caractérisé en ce que au moins l’un des cordons parmi la pluralité de cordons comporte en outre une gaine dans une seconde matière thermoplastique autour de l’âme, le chauffage de la pluralité de cordons à l’étape d'agglomération étant fait pour atteindre une température supérieure à la température de fusion de la seconde matière thermoplastique, de telle sorte que la deuxième matière thermoplastique forme une deuxième matrice autour des âmes après agglomération et durcissement.
En dotant les cordons d’une gaine en matière thermoplastique, on fournit de la matière qui va fondre et lier ensuite les âmes des cordons entre elles en formant la deuxième matrice. Un tel assemblage permet de réaliser des pièces de sections diverses avec un outillage spécifique peu coûteux. En effet, dans le cas d’une pièce profilée, il suffit de réaliser une filière qui va permettre l’agglomération spécifique au profil et d’adapter le nombre de cordons qui alimentent la filière pour réaliser une section spécifique. On a constaté qu’une telle filière était courte et peu onéreuse. Elle génère des efforts de tirage raisonnables, ce qui permet d’utiliser des moyens de tirage simples et ne génère pas de risques de rupture des fibres ou de bourrage dans la filière. D’autres moyens de conformation sont également possibles avec par exemple une combinaison de rouleaux ou de chaînes de coquilles en boucle. Ces moyens peuvent exercer la fonction de tirage ou être complétés par des moyens de tirage dédiés qui agissent sur la pièce en aval de sa conformation et de son durcissement. En général tous les cordons comportent une gaine, même s’il est possible de mélanger des cordons avec gaine et des cordons sans gaine, l’important étant que la quantité de matière pour la deuxième matrice soit suffisante et répartie. Les cordons peuvent avoir diverses formes de section que ce soit circulaire, elliptique, oblongue, polygonale, rectangulaire, hexagonale ou une forme quelconque. Dans le cas des matières amorphes ou semi-cristallines, on entend par température de fusion, une température supérieure à la température de transition vitreuse pour obtenir un ramollissement complet de la matière. Dans le cas du PMMA par exemple, cette température est de 100 à 150K supérieure à la température de transition vitreuse.
Selon un mode de réalisation, pendant l’étape d'agglomération, on chauffe la pluralité de cordons à une température supérieure aux températures de fusion respectives de la première et de la deuxième matière. Ainsi, on peut conformer la section de l’âme pour l’adapter à la section finale à obtenir dans la pièce. Il pourrait être intéressant dans certains cas d’avoir une température de fusion de la gaine qui soit supérieure à celle de la matière thermoplastique de l’âme. Ceci peut avoir comme avantage de solidifier plus rapidement après l’agglomération la partie périphérique de la pièce produite constituée essentiellement de la matière issue de la gaine.
Selon un mode de réalisation, pendant l’étape d'agglomération, la température de fusion de la deuxième matière thermoplastique étant inférieure à celle de la première matière thermoplastique, on chauffe la pluralité de cordons à une température inférieure à la température de fusion de la première matière thermoplastique. Ainsi, les âmes des cordons restent dures et ne se déforment pas et conservent leur section, tandis que la deuxième matière thermoplastique fond pour former la deuxième matrice.
Selon un mode de réalisation, on produit les cordons en pultrusion réactive, l’âme comportant des fibres continues. Les cordons obtenus par pultrusion sont bien adaptés pour la réalisation de pièces allongées ou continues. La pultrusion réactive de matière thermoplastique a l’avantage de réaliser une excellente imprégnation des fibres par la résine avant sa transformation en matière thermoplastique. On peut ainsi obtenir des cordons avec une densité importante de fibres et une très bonne répartition de la première matière thermoplastique dans les fibres.
La pultrusion réactive produit la première matière thermoplastique choisie par exemple dans un groupe comprenant le polyamide-6, le polyamide-12, le polyméthacrylate de méthyle, le polybutylène téréphtalate et le polyéthylène téréphtalate. Les systèmes réactifs existant pour la pultrusion sont principalement basés sur des mécanismes de polymérisation par ouverture de cycle de monomères/oligomères comme l’ε-caprolactame pour le polyamide 6 (PA6), le lauryl-lactame pour le polyamide 12 (PA12), les oligomères cycliques de butylène téréphtalate pour le poly(butylène téréphtalate) (PBT) ou de polymérisation radicalaire comme pour le poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), à partir de méthacrylate de méthyle.
Selon un perfectionnement, l’étape d'agglomération est précédée d’une étape de renforcement dans laquelle une couche de renfort est déposée sur ou autour d’une partie au moins de la pluralité de cordons. On ajoute ainsi un renforcement notable de la pièce permettant de reprendre les efforts transversaux et d’augmenter la cohésion du faisceau de cordons. La couche de renfort est par exemple constituée d’une ou plusieurs bandes de textile tissé ou non-tissé, préimprégnées ou non. Ce peut être aussi un feuillard métallique ou une mèche de fibres continues, en verre ou de carbone. La couche de renfort peut être autour de la totalité de la pluralité de cordons. Elle peut être aussi autour d’une partie seulement des cordons. Elle peut être aussi appliquée en bande sans entourer complètement les cordons.
Dans un mode de réalisation, la couche de renfort est déposée par enroulement autour de la partie de la pluralité de cordons. On peut facilement adapter la densité de la couche de renfort en modulant le pas d’enroulement. Ainsi on ajuste la résistance mécanique de la pièce produite en fonction des besoins. De plus, le renforcement est continu sur toute la périphérie de la pièce, sans rupture, ce qui optimise son apport mécanique.
Selon un mode de réalisation, la pièce composite est une pièce profilée dont la section finale est supérieure ou égale à la somme des sections des cordons entrant dans les moyens de conformation. Ainsi toute la matière qui entre dans les moyens de conformation en ressort sans pertes. Lorsque les sommes des sections sont égales, les cordons sont assemblés sans ajout de matière ni reflux, en alimentant les moyens de conformation avec juste la quantité nécessaire et suffisante pour obtenir la section finale de la pièce.
Selon un perfectionnement, on réalise un apport d’une troisième matière pour obtenir la section finale de la pièce composite. On contrôle ainsi parfaitement la section de la pièce que l’on obtient, et ceci sans perte de matière et en minimisant les risques de manque de matière dans la pièce. La troisième matière complémentaire est par exemple fournie par une extrudeuse à la manière d’une coextrusion et permet aussi de monter la pression sur les cordons afin de mieux les compacter et de revêtir la pièce d’une couche superficielle, le cas échéant. Cette matière complémentaire peut être la même que celle des gaines des cordons, ou une matière distincte afin de fournir des propriétés de surface spécifiques, notamment de résistance aux environnements agressifs et d’aspect extérieur. Lors de la phase d’injection de matière, la troisième matière thermoplastique vient en outre comprimer la pluralité de cordons, ce qui garantit l’agglomération des gaines entre elles. L’apport de matière complémentaire est typiquement inférieur à 5 % du volume total de la pièce, de préférence inférieur à 2 %.
Selon une disposition constructive, les moyens de conformation comportent une filière par tirage dans laquelle l’étape d'agglomération est réalisée, la filière comportant une grille suivie par une chambre de compactage et par un calibreur, la grille permettant de guider les cordons vers la chambre de compactage, le calibreur permettant de figer la section de la pièce. La matière qui fond est ainsi enfermée dans la chambre de compactage. La section de la chambre de compactage se réduit vert l’aval afin de forcer les cordons les uns contre les autres. On réalise une fusion des gaines entre elles de telle sorte qu’elles forment une deuxième matrice unique enrobant les âmes des cordons. Le calibreur permet de conférer une section précise au profilé qu’on obtient, avec par exemple un refroidissement qui permet d’obtenir le durcissement de la matière thermoplastique.
Selon un mode de réalisation, la pièce composite est une pièce profilée dont le volume final est inférieur à la somme des volumes des cordons entrant dans les moyens de conformation, les moyens de conformation comportant des moyens de régulation pour réguler la pression en laissant fuir de la matière thermoplastique fondue. Dans ce cas, le passage des cordons dans les moyens de conformation va créer un reflux de matière fondue. De manière avantageuse, on régule le reflux de matière afin de maintenir une pression qui permet d’améliorer le compactage des cordons entre eux. Cette méthode a l’avantage de rester simple en termes d’outillage. L’excédent de matière est typiquement inférieur à 2 % de la section de la pièce.
Selon un perfectionnement, dans le cas où la pièce composite est une pièce profilée dont la section finale est supérieure à la somme des sections des cordons entrant dans les moyens de conformation, la troisième matière thermoplastique est injectée dans la chambre de compactage. On obtient ainsi une pièce profilée sans manque de matière. La troisième matière thermoplastique est par exemple injectée par une extrudeuse. Cette méthode évite d’avoir une perte de matière, ce qui optimise la consommation de matière première. L’injection peut être effectuée à différents endroits dans la chambre de compactage, soit très en amont, ou au contraire plus en aval.
Plus précisément, le récipient 1 comprend deux portions de liaison 103 qui sont en regard l’une de l’autre, et forment chacune un bord latéral du récipient 1.
En d’autres termes, les deux portions de liaison 103 sont écartées l’une de l’autre d’une largeur L définissant une largeur du récipient 1.
Tel qu’on le voit sur la , les deux portions de liaison 103 sont arquées, de sorte que la largeur L du récipient soit évolutive le long de l’axe longitudinal X.
La largeur L croît ainsi depuis le col 12 du récipient 1 en direction du fond 11 jusqu’à un plan médian M, transversal à l’axe longitudinal X, auquel la largeur L du récipient atteint sa taille maximale avant de diminuer depuis le plan médian M en direction du fond 11.
Selon une direction perpendiculaire à la largeur L et orthogonalement à l’axe longitudinal X, le récipient 1 présente une profondeur P mesurée entre la première façade 101 et la deuxième façade 102.
Cette profondeur P est également évolutive le long de l’axe longitudinal X d’une part et sur la périphérie de la paroi du corps 10, entre les deux portions de liaison 103, d’autre part.
En d’autres termes, la première façade 101 et la deuxième façade 102 présentent chacune un profil bombé qui, combiné avec la forme arquée des portions de liaison 103, fait évoluer à la fois la largeur L et la profondeur P du corps 10 du récipient 1 le long de et orthogonalement à l’axe longitudinal X.
Les récipients 1 selon l’invention sont particulièrement adaptés pour contenir de faibles volumes de produit, par exemple 50ml, 100ml ou encore 200ml.
A titre d’exemple illustratif et non limitatif, un récipient 1 présente un col 12 ayant un diamètre compris entre 8mm et 12mm pour une hauteur comprise entre 5mm et 50mm, et un corps ayant une largeur L maximale comprise entre 50mm et 54mm, et une profondeur P maximale comprise entre 16mm et 20mm. La hauteur totale du récipient 1, mesurer le long de l’axe longitudinal X est par exemple comprise entre 70mm et 90mm.
Tel que cela est schématiquement illustré par la , la première façade 101 présente une soudure S. Comme cela sera expliqué par la suite, la soudure S est issue de la réalisation d’un tube T formant une préforme pour l’obtention du récipient 1.
En référence à la , le corps 10 présente, en hauteur selon l’axe longitudinal X, une paroi dont l’épaisseur est comprise entre 0,05 mm et 0,4 mm.
Tel que cela est visible sur la , chacune de la première façade 101 et de la deuxième façade 102 présente une épaisseur décroissante depuis une portion centrale 104 vers chacune des deux portions de liaison 103.
En d’autres termes, l’épaisseur de la paroi du corps 10, va en s’épaississant depuis une première portion de liaison 103 en direction de la portion centrale 104 puis en s’amincissant depuis ladite portion centrale 104 vers la deuxième portion de liaison 103.
Le col 12 présente, quant à lui, en hauteur selon l’axe longitudinal X, une paroi dont l’épaisseur est comprise entre 0,4 mm et 0,8 mm.
En référence à la , le fond 11 présente deux panneaux 111, 112 articulés l’un par rapport à l’autre autour d’une charnière 113.
Chaque panneau 111, 112 s’étend entre la charnière 113 et l’une de la première façade 101 et de la deuxième façade 102. La charnière 113 relie en outre les deux portions de liaison 103.
Plus particulièrement, la bordure 34 n’est pas continue et est portée en partie par le premier demi-moule 30a et en partie par le deuxième demi-moule 30b.
De même, le deuxième demi-moule 30b et le premier demi-moule 30a présentent chacun une partie de la surface de découpe 35. En d’autres termes, le deuxième demi-moule 30b et le premier demi-moule 30a présentent chacun une alternance de bordures 34 et de surfaces de découpe 35.
Selon une variante non illustrée par les figures, la bordure 34 est continue et portée par l’un seulement du premier demi-moule 30a et du deuxième demi-moule 30b, et la surface de découpe 35 est également continue et portée uniquement par l’autre du deuxième demi-moule 30b et du premier demi-moule 30a.
Tel que cela est illustré par les figures 4 et 5, chaque demi-moule 30a, 30b intègre au moins un insert 32, 33 amovible et destiné à former une partie de la cavité de moulage.
Chaque insert 32, 33 porte une partie des moyens de découpe.
Plus précisément, selon le mode de réalisation illustré par les figures 4 et 5, chacun du premier demi-moule 30a et du deuxième demi-moule 30b intègre deux inserts 32, 33 amovibles.
Plus particulièrement, chaque demi-moule 30a, 30b intègre: - un premier insert 32 destiné à former une partie au moins du col 12 du récipient 1 et, - un deuxième insert 33 destiné à former une partie au moins du fond 11 du récipient 1.
Comme évoqué précédemment, chacun du premier insert 32 et du deuxième insert 33 porte une partie des moyens de découpe.
Plus précisément, le premier insert 32 et le deuxième insert 33portent chacun une partie de la bordure 34.
En outre, chacun du premier demi-moule 30a et du deuxième demi-moule 30b présente au moins un pion 36 et au moins une cavité 37, chaque pion du premier demi-moule 30a étant destiné à être reçu dans une cavité 37 du deuxième demi-moule 30b, et inversement, chaque pion du deuxième demi-moule 30b est destiné à être reçu dans une cavité 37 du premier demi-moule 30a.
La coopération entre chaque pion 36 et une cavité 37 permet d’assurer la fermeture du moule 3, et notamment la mise en position fermée du premier demi-moule 30a et du deuxième demi-moule 30b afin de former une cavité de moulage à l’empreinte du récipient 1 à obtenir.
En outre, les pions 36 et les cavités 37 permettent de guider le passage du moule 3 de sa position ou le passage du premier demi-moule 30a et du deuxième demi-moule 30b de leur position ouverte à leur position fermée.
Enfin, le premier demi-moule 30a et le deuxième demi-moule 30b peuvent être reliés à des sources fluidiques, notamment des sources de fluide caloporteur destinées à faire circuler à l’intérieur du moule 3 un fluide chaud pour permettre la chauffe du moule 3 ou, au contraire, un fluide réfrigérant permettant de refroidir le moule 3 lors de la fabrication des récipients 1. Cela permet notamment d’assurer des cadences élevées de production.
Pour cela, le moule 3 porte des raccords 35, visibles notamment sur la , permettent la communication fluidique entre la ou les sources fluidiques et le moule 3.
L’obtention d’un récipient 1 selon l’invention, au moyen d’un moule 3 tel que précédemment décrit, se fait par la mise en œuvre d’un procédé décrit ci-après.
Ce procédé comprend les étapes consistant à : - former un tube T en roulant et soudant une feuille plastique sur elle-même, - introduire le tube T dans un moule 3, - fermer le moule 3, - souffler le tube T dans le moule 3 pour obtenir un récipient 1.
Plus particulièrement, le fond 11 présente : - un premier panneau 111 s’étendant entre la charnière 113 et la première façade 101, - un deuxième panneau 112 s’étendant entre la charnière 113 et la deuxième façade 102.
Le matériau constitutif du récipient 1 présente des propriétés d’herméticité à l’oxygène. Ces propriétés sont par exemple obtenues par l’ajout d’une couche de matériau barrière (EVOH) dans la feuille de base, par exemple sous la forme d’un sandwich comprenant une couche de matériau barrière entre de couches de base.
Ce matériau de base est par exemple du polypropylène (PP) ou du polyéthylène (PE). Le sandwich peut alors comprendre une couche de polypropylène (PP) et une couche de polyéthylène (PE), ou alors deux couches de polypropylène (PP) ou de polyéthylène (PE).
Tel qu’illustré sur la , de manière schématique, grâce aux propriétés d’herméticité à l’oxygène, le récipient 1 présente un revêtement R destiné à former une barrière au passage de l’oxygène depuis l’extérieur du récipient 1 vers l’intérieur.
Sur la , la barrière à l’oxygène est schématiquement représentée par une couche de matériau barrière, vers l’intérieur du récipient 1. La barrière à l’oxygène est invisible à l’œil nu puisque présentant une épaisseur de l’ordre de 20µm à 30µm sur le tube T avant soufflage, de sorte que la barrière à l’oxygène soit formée par le récipient 1 lui-même. En réalité, la couche de matériau barrière est, comme précisé précédemment, intermédiaire, c’est-à-dire qu’elle ne forme pas une face externe ou interne du récipient 1.
Cette barrière à l’oxygène est avantageusement continue sur toute la hauteur du récipient 1.
En d’autres termes, la barrière à l’oxygène s’étend à la fois sur le col 12, l’épaule 13, le corps 10 et le fond 11.
Le produit contenu dans le récipient 1 est ainsi intégralement protégé d’une oxydation par l’air.
En référence aux figures 4 et 5, un moule 3 est à présent décrit. Ce moule 3 permet la réalisation de récipients 1 tel que précédemment décrit.
Le moule 3 comprend, tel qu’illustré par la , deux demi-moules 30a, 30b, mobiles l’un par rapport à l’autre.
Plus précisément, le moule 3 comprend un premier demi-moule 30a et un deuxième demi-moule 30b qui sont mobiles l’un par rapport à l’autre entre : - une position ouverte dans laquelle les deux demi-moules 30a, 30b sont écartés l’un de l’autre, et - une position fermée dans laquelle les deux demi-moules 30a, 30b définissant entre eux une cavité de moulage à l’empreinte du récipient 1 à obtenir.
Tel que cela est décrit par la suite, dans la position ouverte, les deux demi-moules 30a, 30b permettent l’insertion d’un tube T à souffler pour obtenir un récipient 1 ou, au contraire, le retrait d’un récipient 1 formé.
Chaque demi-moule 30a, 30b présente une réserve 31. La réunion de la réserve 31 de chacun des demi-moules 30a, 30b permet de former en partie la cavité de moulage du moule 3.
Le moule 3 comprend également des moyens de découpe de la matière constitutive du tube T formant la préforme du récipient 1.
Les moyens de découpe, tel que cela est visible sur les figures 4 et 5, comprennent une bordure 34 délimitant, au moins partiellement, un contour du récipient 1 à obtenir, et une surface de découpe 35 contre laquelle la bordure 34 vient en appui dans la position fermée des deux demi-moules 30a, 30b, pour découper et souder la matière constitutive du tube T.
Selon une forme de réalisation illustrée par les figures 4 et 5, les moyens de découpe sont portés par chacun du premier demi-moule 30a et du premier demi-moule 30b.
Le procédé proposé ne prévoit donc pas l'arrêt de la batterie 1, mais prévoit à la place un mode de fonctionnement dégradé, dans lequel la puissance maximale autorisée est réduite, via une réduction du maximum autorisé pour le courant de jonction. Le procédé est donc spécialement adapté à la fourniture électrique d'un véhicule électrique, qui ne tolère pas d'interruption de fourniture électrique. Il est à noter que si les exemples ci-dessous ne mentionnaient qu'une ouverture de fusible 30 affectant une branche 2, il est possible que plusieurs branches successives soient affectées. Dans ce cas, le procédé est réitéré et détecte chaque anomalie de fusible 30, entraînant une adaptation successive du fonctionnement du système de gestion de batterie 32. Le procédé est donc adapté pour faire face à la survenue de plusieurs ouvertures de fusible 30 successives, augmentant l'aptitude la batterie 1 à assurer la fourniture d'électricité malgré des défaillances multiples. Bien entendu, s'il n'y a plus de branches 2 disponibles, la batterie 1 est arrêtée. Il est possible de prévoir que le BMS envoie une information sur l'anomalie de fusible 30 détectée à la machine 16, de préférence identifiant la branche 2 affectée par l'anomalie.
une armature métallique de liaison à un dossier dudit siège, un premier bloc monté en coulissement vertical sur ladite armature, de manière à permettre son réglage en hauteur, un deuxième bloc monté en coulissement longitudinal sur ledit premier bloc, de manière à permettre son réglage longitudinal, ledit deuxième bloc présentant une face avant de réception de la tête d’un occupant dudit siège.
On dispose ainsi d’un appui-tête réglable en hauteur et longitudinalement.
Selon des réalisations connues, le premier bloc est actionné par un premier moteur et le deuxième bloc est actionné par un deuxième moteur, distinct dudit premier moteur.
Or, la mise en place de deux moteurs pour effectuer chacun des réglages présente les inconvénients de prendre un volume important, pas toujours disponible dans un appui-tête, et aussi de générer un surpoids et un surcoût importants dudit appui-tête.
une armature métallique de liaison à un dossier dudit siège, un premier bloc monté en coulissement vertical sur ladite armature, de manière à permettre son réglage en hauteur, un deuxième bloc monté en coulissement longitudinal sur ledit premier bloc, de manière à permettre son réglage longitudinal, ledit deuxième bloc présentant une face avant de réception de la tête d’un occupant dudit siège,
un moteur unique d’actionnement desdits blocs, ledit moteur comprenant un élément d’engrenage primaire rotatif, un dispositif d’embrayage permettant de mettre ledit moteur en prise, au choix, avec l’un ou l’autre desdits blocs.
Dans cette description, les termes de positionnement dans l’espace (hauteur, longitudinal, transversal, latéral, avant, vertical …) sont pris en référence à l’appui-tête disposé en situation d’utilisation dans le véhicule.
Avec l’agencement proposé, mettant en jeu un seul moteur au lieu de deux, on réalise une réduction de taille de la motorisation et on n’augmente que de façon modérée le poids et le coût de l’appui-tête – un servomoteur occupant usuellement moins de place qu’un moteur et présentant un moindre poids et un coût limité.
En variante, le tube T pourrait être obtenu par extrusion et serait alors dépourvu de soudure S.