FR2794680A1 - Procede de fabrication par thermocompression d'une piece multicouche - Google Patents

Abstract

Il s'agit de fabriquer, dans un moule d'assemblage, une pièce multicouche comprenant un insert (3) et un revêtement (7) d'habillage de cet insert. Dans ce procédé, on forme l'insert (3) pour lui donner sa forme définitive, on l'encolle avec une colle (5) activable à chaud, on réalise le revêtement d'habillage (7), que l'on chauffe d'un côté jusqu'à une température au moins égale à la température d'activation de la colle, et, dans le moule (17), on met en forme le revêtement en le pressant contre l'insert auquel il se fixe, après une activation de la colle.Application privilégiée à la fabrication de pièces intérieures d'automobile.

Description

L'invention concerne un procédé de fabrication par thermocompression d'une pièce multicouche dans un moule d'assemblage.

Le domaine d'application de l'invention est en particulier celui de l'habillage intérieur de véhicules automobiles, bien que l'habillage d'autres pièces puisse être concerné.

En particulier dans le domaine de l'habillage de véhicules automobiles, il est connu de réaliser des pièces multicouches comprenant un insert de structuration mécanique et un revêtement recouvrant au moins une face de cette pièce.

Des exemples de tels procédés peuvent être trouvés dans EP-A-759 352, EP-A-727 301 ou encore EP-A 755 769.

Malgré cela, il s'avère en pratique que des problèmes demeurent liés en particulier aux conditions de fabrication et aux coûts trop élevés. Concernant la fabrication, on note dans certains cas un nombre trop important d'étapes de mise en oeuvre (typiquement, formage d'une part d'un insert et d'autre part, du revêtement d'habillage, puis mise en place de ceux- ci dans un moule d'assemblage où les deux pièces déjà en forme sont fixées l'une à l'autre). Dans les techniques alternatives, un problème que l'on rencontre est celui d'une déformation appropriée (ni trop, ni trop peu) du revêtement, lorsqu'il n'est pas mis en forme avant l'assemblage dans le moule. Des problèmes de tractions excessives peuvent se produire, voire des froissements du revêtement dans certaines zones.

L'invention a pour objet de proposer un procédé de fabrication rapide, relativement peu onéreux et qui assure des conditions de fabrication plutôt aisées à mettre en oeuvre, permettant l'obtention de pièces ayant une belle qualité d'aspect, de toucher et une bonne tenue dans le temps.

Pour cela, le procédé de fabrication de l'invention prévoit que a) on forme l'insert pour lui donner sa forme définitive, b) on encolle cet insert avec une couche de colle activable à chaud, c) on réalise le revêtement d'habillage, d) on chauffe au moins la surface du revêtement destinée à venir au contact de la colle, à une température au moins égale à la température d'activation de cette colle, e) on place dans un moule d'assemblage le revêtement chaud et l'insert, en disposant ladite surface du revêtement face à l'insert dont la colle est alors à une température inférieure à sa température d'activation, f) on met en forme le revêtement par fermeture du moule, ce revêtement étant alors pressé contre l'insert auquel il se fixe, après une activation de la colle, g) et on fait enfin refroidir la pièce et on la démoule.

Une forte demande existant pour l'utilisation de revêtements d'habillage consistant en un complexe comprenant au moins une couche de mousse thermoplastique (ou du moins thermofusible) et une peau extérieure d'aspect (peau plastique, voire tissu, cuir, ... ), l'invention a pris en compte cette demande, de manière à proposer une solution qui permette de s'exonérer des problèmes de changement de nature de mousse demandé par le client (exonération en particulier des problèmes de retrait liés à de tels changements), avec recherche d'une épaisseur de mousse qui corresponde le plus possible à celle que le client souhaite effectivement obtenir (volonté en particulier de voir disparaître les zones où la peau extérieure d'aspect est directement au contact de l'insert, lorsque l'on souhaite y trouver une couche de mousse intermédiaire).

Dans ce but, une caractéristique de l'invention prévoit que de préférence - le revêtement d'habillage comprend au moins une couche de mousse plastique telle que précitée et la peau extérieure d'aspect, - dans le moule d'assemblage, on laisse sensiblement libre de mouvement le complexe ainsi constitué, - et lors de l'étape f), la couche de mousse plastique est à une température supérieure à sa température de "résistance continue" (cf. "Précis des Matières Plastiques", NATHAN, p. 58) de sorte qu'on favorise, sur la pièce finie, un maintien de la répartition de la mousse (dans son ensemble) sensiblement égale à celle qui existe à l'étape c).

Pour une qualité de fabrication de la pièce, et en particulier pour une qualité d'aspect extérieur du revêtement, on conseille par ailleurs que lors de l'étape d), un gradient thermique soit créé dans l'épaisseur du revêtement (du moins, lorsque celui-ci est multicouche et comprend en particulier la peau et la mousse plastique précitées), de sorte qu'alors la peau soit à une température inférieure à celle de la surface de la mousse prévue pour être disposée face à l'insert, lors de l'étape e).

Toujours pour la qualité d'aspect du produit, pour favoriser l'adhésion entre le revêtement et l'insert, ainsi que pour favoriser l'obtention d'une épaisseur de mousse "optimisée" mais correspondant le plus possible aux souhaits du client, on établira avantageusement dans le moule, lors de l'étape f), un entrefer inférieur à l'épaisseur cumulée du complexe peau + mousse et de l'insert existant avant de les mettre en place dans le moule.

Une description plus détaillée de l'invention va maintenant être fournie en référence aux dessins annexés dans lesquels les figures 1, 2, 3 4, 5 et 6 montrent successivement des étapes de fabrication de la pièce finie que l'on peut voir sur la figure 6.

Ces illustrations montrent la fabrication d'une pièce de véhicule automobile, en l'espèce, un panneau intérieur de porte repéré dans son ensemble 1 sur la figure 6 (il s'agit uniquement d'une représentation schématique, de principe).

La première étape du procédé d'obtention de cette pièce est illustrée sur la figure 1, à savoir l'obtention d'un insert 3 présentant sa forme définitive.

On définit par "insert" un panneau, ou tout support équivalent ayant une fonction mécanique de rigidification de la pièce finie, ou en d'autres termes de porteur vis-à-vis des autres éléments qui vont être rapportés contre lui.

L'insert 3 peut en particulier être en matière plastique, et plus précisément, en matière thermoplastique (polypropylène, par exemple) ou encore pièce composite (par exemple, matière thermoplastique + fibres de bois).

La pièce 3 a pu être obtenue par injection, dans un moule, ce moulage lui ayant conféré sa forme définitive qui va donc être inchangée tout au long du processus de fabrication de la pièce 1.

Une fois l'insert 3 obtenu, l'une de ses faces 3a va être revêtue d'une couche d'adhésif 5, comme illustré sur la figure 2.

La couche 5 peut en particulier être une couche de colle, déposée à chaud et activable (collante) uniquement à partir d'une température prédéterminée.

La colle choisie (en soi connue) doit assurer une adhésion tant vis- à-vis de l'insert 3 que vis-à-vis du revêtement (tel que 7) qui va recouvrir sa face encollée 3a.

Une fois l'adhésif déposé, on va laisser la colle sécher (évaporation d'éventuels solvants) sensiblement jusqu'à ce qu'elle soit réactivable.

Pendant ce temps, le revêtement 7 va être préparé, et en particulier chauffé par des moyens de chauffage schématisé en 9 sur la figure 3. II peut s'agir d'un chauffage infrarouge.

Ce revêtement se présente sous la forme d'une feuille, déformable, c'est-à-dire adaptée pour passer d'un état a priori plane (figure 3) à un état "en forme", comme sur la figure 6, c'est-à-dire présentant des creux et des bosses correspondant à la forme de l'insert 3.

<B>Il</B> comprend au moins une couche d'aspect 11, à fonction esthétique, capable de se déformer et compatible avec l'insert et son adhésif. Cette "peau" 11 peut en particulier être en matière plastique (thermoplastique oléifine (TPO), polychlorure de vinyle (PVC), ... ) voire en textile, ou encore en cuir, notamment.

En l'espèce, la peau 11 est doublée par au moins une sous-couche de mousse 13.

Cette(ou ces) couche(s) 13 est(sont) en matière expansée, telle que de la mousse de polyéthylène, ou une mousse de polypropylène et/ou de polyuréthanne.

Dans l'exemple présenté, la couche 13 (unique) est elle-même doublée (à l'opposé de la peau 11) par une feuille d'accrochage 15 dont la fonction est de favoriser l'adhésion entre le revêtement 7 et la couche de colle 5. Comme on le voit figure 3, les couches 11, 13 et 15 forment un ensemble unitaire et sont intimement liées entre elles, d'emblée. En d'autres termes, il s'agit d'une pièce finie qui a pu être livrée en rouleau, d'une seule pièce.

Le chauffage 9 chauffe au moins une des deux faces du revêtement 7. En l'espèce, on ne chauffe que l'une de ces faces, à savoir celle opposée à la face extérieure d'aspect 11a de la couche 11 (qui peut être grainée).

Ainsi, ce sont ici les couches d'accrochage 15 et de mousse 13 qui sont essentiellement chauffées.

Le chauffage est opéré jusqu'à une température supérieure ou égale à la température d'activation de la colle 5.

Par exemple, cet "envers" du revêtement 7 est chauffé aux alentours de 220 C/230 C, alors que la couche 11 n'est portée qu'à une température de 100 C à 140 C, permettant ainsi un chauffage "à coeur" de la mousse 13 aux alentours de 160 C à 170 C. En d'autres termes, par les moyens de chauffage 9, on crée avantageusement un différentiel de températures entre les côtés arrière (ARR) et avant (AVT) du revêtement 7.

On notera que l'illustration du chauffage 9 n'est que schématique, ce chauffage s'opérant en principe dans une enceinte avec une répartition appropriée des moyens de chauffage pour obtenir le résultat recherché.

On notera également que, préalablement au chauffage, le revêtement 7 aura été découpé à mesure pour satisfaire aux besoins du recouvrement de l'insert 3 et aura pu être posé sur un cadre (non représenté) pour son transfert dans le moule d'assemblage 17 montré figure 4 (le cadre peut comprendre des clous, ou équivalent (tels que serre-flans, pinces, ...), pour la tenue sur lui du revêtement 7).

Dans ce moule, ont été disposés le revêtement 7 et l'insert 3 avec la couche de colle 5 (refroidie).

La couche de colle 5 fait face à la mousse 13 et à la feuille d'accrochage 15 (si celle-ci est prévue).

De manière classique, le moule 17 comprend une matrice 17a et un poinçon supérieur 17b, ainsi que des canaux de contrôle de sa température (19, 21) dans lesquels circulent des fluides à température(s) contrôlée(s) différentes ou non, ceci étant favorable à la mise en forme de la pièce (les moyens d'alimentation et de circulation dans les canaux 19 et 21 n'ont pas été représentés).

Dans l'exemple retenu, l'insert 3 est "suspendu" sous le poinçon 17b tandis que le complexe multicouche 7 est interposé entre la matrice et le poinçon, sous l'insert. Dans cette situation, le complexe 7 pourra simplement venir se poser, de par son propre poids, sur le contour intérieur 17'a de la matrice, après avoir été correctement positionné face à l'insert.

Dans l'hypothèse où l'on placerait différemment le moule, le complexe 7 pourrait être tenu par le cadre évoqué ci-avant qui sera lui-même correctement mis en place dans le moule. L'insert 3 est ici retenu par des canaux d'aspiration 23 reliés à des moyens d'aspiration conventionnels 25.

On notera qu'il n'est pas prévu particulièrement de chauffer le moule 17, les canaux 19, 21, pouvant par exemple établir une température de l'ordre de 10 C pour la partie 17a et de l'ordre de 30 C pour la partie 17b.

Un tel différentiel de température ne peut que favoriser le déroulement de l'assemblage qui va suivre. Une fois l'insert (qui est donc à une température inférieure à sa température de ramollissement plastique et se trouve typiquement à la température ambiante) en place dans le moule, avec le revêtement 7 chaud disposé en regard, on ferme le moule, comme on le voit figure 5.

Malgré la fermeture du moule, le revêtement 7 peut se déplacer à l'intérieur de la cavité de moulage 27, dès lors que le revêtement n'est pratiquement pas retenu en place. Ce déplacement autorisé du complexe 7 qui se met en forme face à l'insert 3 est d'autant plus favorable qu'immédiatement après le premier contact entre la couche de colle 5 (à température ambiante) et les couches 13 -15 chaudes, il n'y a pas encore de réels effets de fixation, puisqu'il faut laisser le temps à la chaleur du revêtement 7 d'échauffer la couche adhésive 5. Avant cela, le revêtement 7, et donc en particulier la peau 11, peut "glisser" plus ou moins vis-à-vis de l'insert 3 et donc se positionner au mieux.

Après quelques dizaines de secondes, la température de la colle 5 s'est suffisamment élevée pour que sa température soit parvenue au-dessus de la température d'activation de la colle, la peau 11 étant toujours à une température inférieure à celle de la mousse, au moins en surface (température "arrière" pré-mentionnée), de telle sorte que l'on ne risque pas d'endommager cette peau, d'autant que la surface en regard du moule est régulée en température (typiquement, aux alentours de la température ambiante). A partir du moment où la colle est activée, la fixation entre l'insert 3 et le revêtement 7 s'opère.

Il est toutefois à noter que pendant cette étape de formage, moule fermé, on a pris soin d'établir dans le moule, une épaisseur d'entrefer e2 entre les deux parois opposées en regard de la cavité de moulage 27 légèrement inférieure â l'épaisseur nominale el du revêtement 7, avant qu'il soit placé dans le moule (voir figure 3).

En d'autres termes, lorsqu'il est dans la cavité de moulage (moule fermé), le revêtement se trouve légèrement comprimé, favorisant une conformation optimale de la pièce 1.

On notera encore que dans l'hypothèse (la plus courante) où le revêtement 7 comprend une couche de mousse 15, et en particulier une couche de mousse thermoplastique expansée, cette couche de mousse se trouvera, dans le moule, à une température supérieure (à la limite égale) à sa température maximale de "résistance continue" (de l'ordre de 85 C pour une mousse de polyéthylène PE) de sorte qu'elle pourra Huer dans un espace alors fermé, raisonnablement sans rencontrer de zone de striction imposée par un placement inapproprié de la peau 11 (dès lors que celle-ci peut se déplacer), ce qui va favoriser, sur la pièce finie, un maintien d'une épaisseur de mousse sensiblement égale à celle qui existe sur la figure 3, alors que le complexe 7 n'a pas encore été mis en forme et que donc la mousse présente son épaisseur nominale optimale.

La peau 11 non contrainte (ou pratiquement non contrainte) se trouve donc "flotter" quasi-librement sur une couche de mousse plus ou moins fluidifiée.

On laisse ainsi le moule fermé quelques minutes jusqu'à ce qu'on considère que le moule (plus froid) a absorbé suffisamment de chaleur de la pièce 1 maintenant assemblée et qu'on peut l'ouvrir et démouler la pièce.

Dans ce procédé, le moule 17a, 17b, sert avantageusement non pas de vecteur d'échauffement, mais au contraire de vecteur de refroidissement, l'échauffement de la face encollée de l'insert 5 ayant été obtenu par transfert thermique (conduction au moins essentiellement) depuis les couches 13 et/ou 15, le refroidissement ultérieur ayant figé la forme du revêtement et sa fixation à l'insert.

On peut ainsi démouler la pièce 1, tel qu'illustré sur la figure 6 et démarrer un nouveau cycle de fabrication.

Eventuellement, d'autres moyens d'activation de l'adhésif de liaison auraient pu être utilisés.

On aura également compris, dans ce qui précède, que plusieurs couches de mousse (éventuellement de natures différentes) pourraient être interposées entre l'insert et la "peau" extérieure d'aspect.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication, dans un moule d'assemblage, d'une pièce multicouche comprenant un insert (3) et un revêtement (7) d'habillage de cet insert, dans lequel procédé a) on forme l'insert (3) pour lui donner sa forme définitive, b) on encolle cet insert avec une couche de colle (5) activable à chaud, c) on réalise le revêtement d'habillage (7), d) on chauffe au moins la surface (13, 15) du revêtement destinée à venir au contact de la colle, à une température au moins égale à la température d'activation de cette colle, e) on place dans un moule d'assemblage (17) le revêtement chaud et l'insert, en disposant ladite surface du revêtement face à l'insert dont la colle est alors à une température inférieure à sa température d'activation, f) on met en forme le revêtement par fermeture du moule, ce revêtement étant alors pressé contre l'insert auquel il se fixe, après une activation de la colle, g) on fait enfin refroidir la pièce et on la démoule.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - le revêtement d'habillage comprend au moins une couche de mousse (13) thermofusible et une peau extérieure d'aspect (11), - dans le moule d'assemblage, on laisse sensiblement libre de mouvement ledit revêtement, et lors de l'étape f), la couche de mousse est à une température supérieure à sa température maximale de "résistance continue", de sorte qu'on favorise, sur la pièce finie, un maintien d'une répartition de la mousse sensiblement égale à celle qui existe à l'étape c).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de l'étape d), un gradient thermique est créé dans l'épaisseur du revêtement, de sorte qu'alors la peau (11) est à une température inférieure à celle de la surface de la mousse prévue pour être disposée face à l'insert, lors de l'étape e).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on établit dans le moule, lors de l'étape f), un entrefer (e2) inférieur à l'épaisseur (el) cumulée du revêtement existant avant de le mettre en place dans le moule.