FR2684595A1

FR2684595A1 - SUPERFICIALLY REINFORCED THERMOPLASTIC MATERIAL PLATE AND METHODS FOR MAKING SAME.

Info

Publication number: FR2684595A1
Application number: FR9210678A
Authority: FR
Inventors: Dehennau Claude
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1991-09-16
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1993-06-11
Also published as: ES2040663A1; ITMI922122A1; ITMI922122A0; BE1005387A3; DE4231008A1; GB2260100A; IT1255363B; GB2260100B; GB9219454D0; ES2040663B1

Abstract

La plaque 2 est renforcée par des portions d'un ruban 1 constitué par un assemblage de fibres continues parallèles imprégnées de matière thermoplastique qui sont positionnées de façon symétrique sur les deux faces de la plaque, la distance entre deux portions de ruban voisines étant, sur chaque face de la plaque, au plus égale à quatre fois la largeur des dites portions de ruban. La plaque renforcée peut notamment être réalisée par moulage par injection ou par thermoformage sous compression et présente notamment une rigidité notablement améliorée.The plate 2 is reinforced by portions of a tape 1 constituted by an assembly of parallel continuous fibers impregnated with thermoplastic material which are positioned symmetrically on the two faces of the plate, the distance between two neighboring tape portions being, on each face of the plate, at most equal to four times the width of said portions of tape. The reinforced plate can in particular be produced by injection molding or by thermoforming under compression and in particular exhibits significantly improved rigidity.

Description

Plaque en matière thermoplastique renforcée superficiellement et procédésPlate made of superficially reinforced thermoplastic material and processes

pour sa réalisation La présente invention concerne des plaques en matière thermoplastique renforcées superficiellement par des portions d'un ruban constitué par un ensemble de fibres continues parallèles imprégnées d'une matière thermoplastique ainsi que des procédés simples pour la réalisation de telles plaques. Par le terme plaque, la demanderesse entend désigner non seulement des plaques mais encore tout article allongé plan ou profilé dont l'épaisseur, non nécessairement uniforme, peut The present invention relates to sheets of thermoplastic material superficially reinforced by portions of a ribbon consisting of a set of parallel continuous fibers impregnated with a thermoplastic material and simple methods for producing such plates. By the term plate, the applicant intends to designate not only plates but also any flat or profiled elongated article whose thickness, which is not necessarily uniform, may

varier entre l et 20 mm et plus.vary between 1 and 20 mm and more.

Il est bien connu actuellement de produire des rubans ou bandes constitués par un ensemble de fibres continues parallèles imprégnées d'une matière thermoplastique De tels produits ainsi que leur mode de production sont décrits notamment dans le brevet européen EP-B-274 464 et dans le brevet britannique It is currently well-known to produce ribbons or strips consisting of a set of parallel continuous fibers impregnated with a thermoplastic material. Such products as well as their method of production are described in particular in the European patent EP-B-274 464 and in US Pat. British patent

BR-B-1 259 085 Ces produits peuvent notamment être avantageu- BR-B-1 259 085 These products can in particular be advantageously

sement utilisés pour produire, par enroulement, des articles creux et allongés, tels que des tuyaux, présentant des propriétés used to produce, by winding, hollow and elongated articles, such as pipes, having

mécaniques remarquables.remarkable mechanicals.

La demanderesse a envisagé d'exploiter des portions de tels rubans pour renforcer superficiellement des plaques en matière thermoplastique lors de leur moulage mais elle a constaté que les plaques renforcées ainsi obtenues ont généralement tendance à se The applicant has considered exploiting portions of such ribbons to superficially strengthen thermoplastic plates during molding, but found that the reinforced plates thus obtained generally tend to

déformer lors de leur démoulage.deform during their demolding.

Après de nombreuses tentatives décevantes, la demanderesse a néanmoins réussi à réaliser des plaques renforcées qui ne présentent plus de tendance à la déformation lors de leur démoulage. La présente invention concerne, dès lors, à titre principal une plaque en matière thermoplastique éventuellement chargée renforcée superficiellement par des portions d'un ruban constitué 2 - par un ensemble de fibres continues parallèles imprégnées d'une matière thermoplastique qui se caractérise en ce que les portions de ruban sont positionnées de façon symétrique sur les deux faces de la plaque, la distance entre deux portions de ruban voisines étant, sur chaque face de la plaque, au plus égale à quatre fois After many disappointing attempts, the plaintiff nevertheless managed to make reinforced plates that no longer exhibit a tendency to deformation during their demolding. The present invention therefore relates, primarily, to a plate of optionally filled thermoplastic material superficially reinforced by portions of a ribbon constituted by a set of parallel continuous fibers impregnated with a thermoplastic material which is characterized in that the portions of ribbon are symmetrically positioned on both sides of the plate, the distance between two adjacent ribbon portions being, on each face of the plate, at most four times

la largeur des dites portions de ruban. the width of said ribbon portions.

Il a, en effet, été constaté qu'en respectant les conditions susexposées, il est possible d'obtenir des plaques renforcées d'excellentes qualités et présentant des propriétés mécaniques, It has indeed been found that, by respecting the above-mentioned conditions, it is possible to obtain reinforced plates of excellent quality and having mechanical properties,

en particulier une rigidité en flexion, qui sont remarquables. in particular flexural stiffness, which are remarkable.

La matière thermoplastique constitutive de la plaque peut être quelconque et à titre exemplatif on peut notamment faire mention des résines vinyliques, oléfiniques, acryliques etc. La matière thermoplastique imprégnant les portions de ruban est, de préférence, choisie en fonction de celle constituant les The thermoplastic material constituting the plate may be any and by way of example, mention may be made of vinyl, olefinic and acrylic resins, and the like. The thermoplastic material impregnating the ribbon portions is preferably chosen according to that constituting the

plaques Il est, en effet, préférable que ces matières thermo- It is indeed preferable that these thermo

plastiques soient compatibles et puissent adhérer fermement entre elles sous l'action de la chaleur Dans un mode de réalisation qui est préféré, les matières thermoplastiques constitutives des plastics are compatible and can adhere firmly to each other under the action of heat. In one embodiment which is preferred, the thermoplastics constituting the

plaques et celles imprégnant les rubans sont identiques. plates and those impregnating the ribbons are identical.

Les fibres continues noyées dans les portions de ruban peuvent être de nature quelconque et sont choisies en fonction des propriétés mécaniques recherchées A titre d'exemples, on peut citer les fibres végétales, les fibres synthétiques et les fibres minérales telles que les fibres de verre, de métal, de carbone, de céramique, de quartz, etc, les fibres minérales et, The continuous fibers embedded in the ribbon portions may be of any type and are chosen according to the mechanical properties desired. For example, mention may be made of vegetable fibers, synthetic fibers and mineral fibers such as glass fibers. metal, carbon, ceramic, quartz, etc., mineral fibers and,

en particulier, les fibres de verre étant souvent préférées. in particular, glass fibers are often preferred.

Les portions de ruban peuvent avoir une longueur quelconque qui est tributaire des dimensions des plaques et leur section est généralement rectangulaire La largeur des portions de ruban peut varier entre 0,5 et 5 cm, une largeur plus élevée n'étant pas exclue et leur épaisseur peut varier entre 0,1 et l cm, une épaisseur plus élevée pouvant être envisagée dans des cas particuliers. En règle générale, les portions de ruban sont disposées sur The ribbon portions may be any length that is dependent on the dimensions of the plates and their section is generally rectangular The width of the ribbon portions may vary between 0.5 and 5 cm, a greater width is not excluded and their thickness can vary between 0.1 and 1 cm, a higher thickness can be considered in special cases. As a general rule, the ribbon portions are arranged on

les deux faces de la plaque parallèlement à l'un de ses bords. both sides of the plate parallel to one of its edges.

-3- Toutefois une disposition en oblique d'une partie ou de la totalité des portions de ruban n'est nullement exclue De même, dans la plaque conforme à l'invention une partie des portions de ruban peut être disposée parallèlement à un bord de la plaque et le reste parallèlement au bord adjacent de la plaque. La plaque conforme à l'invention peut encore être renforcée However, an oblique arrangement of part or all of the ribbon portions is in no way excluded. Similarly, in the plate according to the invention, a part of the ribbon portions may be arranged parallel to an edge of the ribbon. the plate and the remainder parallel to the adjacent edge of the plate. The plate according to the invention can be further reinforced

sur une ou sur ses deux faces par des portions de ruban supplé- on one or both sides with additional ribbon

mentaires disposées symétriquement entre elles entre des portions arranged symmetrically between each other between

de ruban voisines.neighboring ribbon.

La plaque conforme à l'invention peut enfin être ensuite recouverte, sur une ou sur ses deux faces, par une pellicule de revêtement quelconque de façon à masquer les portions de ruban si The plate according to the invention may finally be then covered, on one or on both sides, with a film of any coating so as to mask the ribbon portions if

cela se revèle nécessaire.it turns out to be necessary.

La plaque conforme à l'invention est, en outre, illustrée par la figure l des dessins annexés dans laquelle on montre diverses possibilités en ce qui concerne la disposition des portions de ruban l sur une plaque thermoplastique 2 représentée The plate according to the invention is furthermore illustrated in FIG. 1 of the accompanying drawings, in which various possibilities are shown with regard to the arrangement of the ribbon portions 1 on a thermoplastic plate 2 shown in FIG.

en coupe.sectional.

Dans cette figure, les variantes de dispositions A, C, E, H, I, J et L, qui ne font pas partie du cadre de l'invention, conduisent à des plaques qui se déforment durant le démoulage tandis que les variantes de dispositions B, D, F, G et K, qui font partie du cadre de l'invention, conduisent à des plaques qui In this figure, the variants of arrangements A, C, E, H, I, J and L, which are not part of the scope of the invention, lead to plates that deform during demolding while the variations of provisions. B, D, F, G and K, which are part of the scope of the invention, lead to plates which

ne se déforment pas.do not deform.

En particulier, les variantes A, C, E, H et L ne respectent pas la condition de symétrie sur les deux faces de la plaque, la variante E en plus ne respecte pas la condition d'écartement maximum entre des portions symétriques de ruban voisines et les variantes I et J ne respectent pas la condition de symétrie sur In particular, variants A, C, E, H and L do not respect the condition of symmetry on both sides of the plate, variant E additionally does not respect the condition of maximum spacing between symmetrical portions of neighboring ribbon and variants I and J do not respect the condition of symmetry on

une face pour des portions de ruban supplémentaires. one side for additional ribbon portions.

L'invention concerne également des procédés pour réaliser économiquement une plaque en matière thermoplastique renforcée The invention also relates to methods for economically producing a plate made of reinforced thermoplastic

telle que décrite ci-avant.as described above.

Selon un premier procédé, on réalise la plaque par la According to a first method, the plate is produced by

technique de moulage par injection.injection molding technique.

Dans ce cas, les portions de ruban sont prélablement fixées, 4 - de façon provisoire, sur les parois de l'empreinte du moule In this case, the ribbon portions are pre-fixed, 4 - temporarily, on the walls of the mold cavity

d'injection avant sa fermeture en vue du moulage de la plaque. injection before closing to mold the plate.

La fixation provisoire des portions de ruban peut notamment être obtenue par des adhésifs double face disposés aux extrémités ou sur toute la longueur des portions de ruban Il a, en effet, été constaté avec surprise qu'un tel mode de fixation provisoire suffit pour empêcher tout déplacement non désirable des portions The provisional fixing of the ribbon portions may in particular be obtained by double-sided adhesives arranged at the ends or along the entire length of the ribbon portions. It has, in fact, been surprisingly found that such a temporary method of fixing is sufficient to prevent any unwanted portion displacement

de ruban durant l'opération subséquente de moulage par injection. ribbon during the subsequent injection molding operation.

Après refroidissement et démoulage de la plaque, les adhésifs After cooling and demolding the plate, the adhesives

double face peuvent être facilement arrachés de la plaque moulée. double-sided can be easily torn off the molded plate.

Il est toutefois bien évident que d'autres modes de fixation provisoire peuvent être envisagés sans pour autant sortir du However, it is quite obvious that other methods of temporary fixation can be envisaged without departing from

cadre de la présente invention.of the present invention.

Il a été constaté qu'en utilisant la technique sus-décrite, les portions de ruban adhèrent parfaitement et de façon définitive sur la surface de la plaque Un tel résultat est en soit étonnant puisqu'en principe la matière thermoplastique constitutive des portions de ruban mise en contact avec la matière thermoplastique fondue injectée dans le moule n'atteint It has been found that by using the above-described technique, the ribbon portions adhere perfectly and permanently to the surface of the plate. Such a result is in itself surprising since, in principle, the thermoplastic material constituting the ribbon portions in contact with the molten thermoplastic material injected into the mold does not reach

pas une température suffisante pour fondre. not a temperature sufficient to melt.

Selon un second procédé, qui peut être avantageusement exploité lorsque la plaque est appelée à devoir subir un traitement de thermoformage, on profite de cette opération pour According to a second method, which can be advantageously used when the plate is called to undergo a thermoforming treatment, we take advantage of this operation to

réaliser la plaque conforme à l'invention. to make the plate according to the invention.

Dans ce cas, les portions de rubans sont préalablement fixées, de façon provisoire, sur les parois des matrices de thermoformage. Selon une variante de réalisation avantageusement exploitable dans ce dernier procédé, au moins une partie des portions de ruban peut être disposée sur la plaque en matière thermoplastique avant ou pendant son préchauffage en vue de son thermoformage. La plaque renforcée conforme à l'invention et ses procédés de réalisation sont, en outre, illustrés dans les exemples de réalisations pratiques qui vont suivre et dans lesquels on se référera notamment à la figure 2 des dessins annexés qui donne - vue en coupe schématique d'un dispositif de thermoformage par compression. In this case, the ribbon portions are pre-fixed, temporarily, on the walls of the thermoforming matrices. According to a variant of embodiment advantageously exploitable in the latter method, at least a portion of the ribbon portions may be disposed on the thermoplastic plate before or during its preheating for thermoforming. The reinforced plate according to the invention and its production methods are furthermore illustrated in the following examples of practical embodiments and in which reference will be made in particular to FIG. 2 of the attached drawings which gives a diagrammatic sectional view of FIG. a compression thermoforming device.

Exemple 1Example 1

On réalise une plaque conforme à l'invention à partir de polypropylène de la marque ELTEX P HY 202 en utilisant la technique de moulage par injection L'ELTEX P HY 202 est un A plate according to the invention is made from polypropylene of the ELTEX P HY 202 brand using the injection molding technique. The ELTEX P HY 202 is a

polypropylène commercialisé par la demanderesse. polypropylene marketed by the applicant.

A cet effet, on utilise une presse à injecter BATTENFELD BMT 240 et un moule pour injection de plaques de dimensions For this purpose, we use a BATTENFELD BMT 240 injection press and a mold for injection of size plates

350 X 110 mm sous une épaisseur de 3 mm. 350 X 110 mm under a thickness of 3 mm.

Les portions de ruban utilisées pour renforcer la plaque ont une longueur de 295 mm et sont découpées dans un ruban d'une largeur de 10 mm et d'une épaisseur de 0,4 mm constitué d'un ensemble de fibres de verre continues et parallèles imprégnées par du polypropylène ELTEX P HY 202, la teneur en fibres du ruban The ribbon portions used to reinforce the plate are 295 mm long and are cut into a 10 mm wide, 0.4 mm thick ribbon consisting of a set of continuous and parallel glass fibers. impregnated with polypropylene ELTEX P HY 202, the fiber content of the ribbon

étant de 50 X en poids.being 50% by weight.

Afin de réaliser une plaque renforcée selon la variante K de la fig 1 annexée, on fixe, sur les parois de l'empreinte du moule d'injection ouvert et maintenu à 301 C, 10 portions de ruban aux endroits appropriés et ce à l'intervention d'un ruban adhésif In order to produce a reinforced plate according to the variant K of the attached FIG. 1, 10 portions of ribbon are fixed at the appropriate places on the walls of the cavity of the injection mold opened and held at 30 ° C. intervention of an adhesive tape

double face.double sided.

Après fermeture du moule ainsi garni, on injecte le poly- After closure of the mold thus filled, the poly-

propylène fondu, les températures de consigne des 10 zones de molten propylene, the set temperatures of the 10 zones of

régulation de l'extrudeuse étant respectivement 200-200-200- control of the extruder being 200-200-200-

200-200-200-240-250-255 et 2550 C et la température de consigne du canal d'amenée de la matière fondue vers le moule étant de 2551 C. Après refroidissement et ouverture du moule d'injection, on obtient une plaque renforcée qui ne présente aucune tendance à la déformation En outre, après arrachement des adhésifs double face, on constate que les portions de ruban ne se sont nullement déplacées dans le moule durant son remplissage et que celles-ci sont noyées, aux endroits appropriés, dans les deux surfaces de 200-200-200-240-250-255 and 2550 C and the set temperature of the supply channel of the melt to the mold being 2551 C. After cooling and opening of the injection mold, a plate is obtained reinforced, which has no tendency to deformation In addition, after tearing double-sided adhesives, it is found that the ribbon portions have not moved in the mold during its filling and that they are embedded in the appropriate places in the mold. the two surfaces of

la plaque, l'adhérence étant irréprochable. the plate, the adhesion being irreproachable.

Enfin, si cela se révèle nécessaire, l'aspect extérieur de la plaque ainsi renforcée peut être sensiblement amélioré en appliquant une pellicule de couverture sur une ou sur ses deux 6 - faces, une telle pellicule pouvant notamment être appliquée par Finally, if this proves necessary, the external appearance of the plate thus reinforced can be appreciably improved by applying a covering film on one or on both its faces, such film being able to be applied in particular by

la technique de co-injection.the co-injection technique.

Exemple 2Example 2

Dans cet exemple, qui se réfère à la fig 2, on réalise, par thermoformage sous compression, un élément renforcé de garnissage In this example, which refers to FIG. 2, a reinforced lining element is produced by thermoforming under compression.

interne pour une tablette arrière de véhicule automobile. internal for a rear shelf of a motor vehicle.

A cet effet, on met en oeuvre une plaque 6 réalisée à partir d'un mélange 50-50 de polypropylène et de sciure de bois et commercialisée, sous la marque déposée VOOD STOCK, par la Société G O R APPLICAZIONI SPECIALI S p A. Sur le bord opposé aux points de fixation de la plaque au véhicule et sur la surface supérieure de la plaque, on fixe, en des endroits prédéterminés et par l'intermédiaire d'un adhésif double face, quatre portions parallèles 7 d'un ruban selon l'exemple 1, espacées de 2 mm puis on introduit la plaque ainsi garnie dans un four classique, non représenté, en vue de son For this purpose, a plate 6 made from a 50-50 mixture of polypropylene and sawdust and marketed under the trademark VOOD STOCK by the company GOR APPLICAZIONI SPECIALI S p A is used. opposite edge to the attachment points of the plate to the vehicle and on the upper surface of the plate is fixed, in predetermined locations and by means of a double-sided adhesive, four parallel portions 7 of a ribbon according to the Example 1, spaced 2 mm and then introduced the plate thus packed in a conventional oven, not shown, for its

préchauffage à la température de thermoformage. preheating to the thermoforming temperature.

Sur la matrice inférieure 3 d'un moule de thermoformage sous compression, on place ensuite, en des endroits appropriés et prédéterminés, quatre portions parallèles 5 également espacées de 2 mm d'un ruban selon l'exemple 1, la fixation en place étant On the lower die 3 of a compression thermoforming mold, then, at appropriate and predetermined locations, four parallel portions 5, equally spaced 2 mm apart, of a tape according to Example 1 are placed, the fastening in place being

également assurée par un adhésif double face - also provided by a double-sided adhesive -

La plaque préchauffée 6 est ensuite positionnée entre les matrices 3 et 4 de l'installation de thermoformage maintenues à 250 C, de façon telle que les portions de ruban 5 et 7 soient disposées en regard les unes des autres, une garniture de finition 8 constituée par un textile maintenu par un cadre 9 étant disposée entre la plaque préchauffée 6 et la matrice The preheated plate 6 is then positioned between the dies 3 and 4 of the thermoforming installation maintained at 250 ° C., so that the ribbon portions 5 and 7 are arranged facing each other, a finishing gasket 8 consisting of by a textile held by a frame 9 being disposed between the preheated plate 6 and the matrix

supérieure 4.superior 4.

On procède ensuite au thermoformage sous compression de la The thermoforming is then carried out under compression of the

plaque selon la méthode classique.plate according to the classical method.

Après démoulage, on obtient un élément de tablette arrière renforcé, sur le bord profilé opposé à ses points de fixation, After demolding, a reinforced rear shelf member is obtained on the profiled edge opposite its fixing points,

par les portions symétriques de ruban 5 et 7. by the symmetrical portions of ribbon 5 and 7.

On constate, en outre, que la garniture de finition 8 masque parfaitement les portions de ruban 7 et que la face visible de 7 - l'élément de garnissage ainsi produit ne présente, dès lors, Moreover, it can be seen that the finishing lining 8 perfectly hides the ribbon portions 7 and that the visible face of the lining element thus produced does not, therefore,

aucun défaut inesthétique.no unsightly defects.

On constate enfin que les portions de ruban apparentes 5 Finally, it can be seen that the portions of visible tape 5

adhèrent parfaitement sur l'élément de garniture. adhere perfectly to the trim element.

On soumet un élément de garniture ainsi obtenu à un essai de flexion entre points d'appui et sous une charge de 4 Kg à 801 C et A lining element thus obtained is subjected to a test of bending between points of support and under a load of 4 Kg at 801 C and

on constate après 96 heures une flèche centrale de 7 mm. after 96 hours, a central arrow of 7 mm is noted.

Par comparaison, on soumet à un même essai un élément de garniture identique mais non équipé de portions de ruban 5 et 7 By comparison, one identical test piece but not equipped with ribbon portions 5 and 7 is subjected to the same test.

et on constate, après 96 heures, une flèche centrale de 60 mm. and after 96 hours a center arrow of 60 mm is found.

Il apparaît donc que l'élément de garniture obtenu selon le It therefore appears that the filling element obtained according to the

procédé de l'invention présente une rigidité nettement améliorée. method of the invention has a significantly improved rigidity.

8 -8 -

Claims

CLAIMS Plate thermoplastic optionally filled superficially reinforced by portions of a ribbon consisting of a set of parallel continuous fibers impregnated with a thermoplastic material characterized in that the ribbon portions are positioned symmetrically on both sides of the plate, the distance between two adjacent portions of ribbon being, on each side of the plate, at most equal to four times the width of said ribbon portions.

2 thermoplastic plate according to claim 1 characterized in that it further comprises, on one or on both sides, additional ribbon portions arranged

symmetrically between them between adjacent ribbon portions.

Thermoplastic plate according to claim 1, characterized in that the thermoplastic used to impregnate the ribbon is chosen so as to be compatible with the

thermoplastic material constitutive of the plate.

Thermoplastic plate according to claim 1, characterized in that the thermoplastic used to impregnate the ribbon is identical to the thermoplastic material.

constituent of the plate.

Plate of thermoplastic material according to claim 1 characterized in that it is then covered on one or

on both sides by a covering film.

6 Process for producing a plate made of thermo

superficially reinforced plastic according to any one of

claims i to 5 characterized in that the plate is made

by molding in an injection mold and in that the ribbon portions are temporarily fixed, temporarily, on the

walls of the impression of the injection mold.

7 Process for producing a plate made of thermo

superficially reinforced plastic according to any of the 9 -

Claims 1 to 5, wherein the plate made of

plastic is called to undergo thermoforming between dies characterized in that the ribbon portions are previously fixed temporarily on the walls of the thermoforming matrices.

8 Process for producing a plate made of thermo

surface reinforced plastic according to claim 7 characterized in that at least a portion of the ribbon portions are disposed on the thermoplastic plate before or

during its preheating for thermoforming.