FR2827542A1 - Procede d'obtention d'une piece par thermoformage d'au moins une plaque de materiau thermoplastique renforce par des fibres - Google Patents

Procede d'obtention d'une piece par thermoformage d'au moins une plaque de materiau thermoplastique renforce par des fibres Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'obtention d'une pièce par thermoformage d'au moins une plaque de matériau thermoplastique renforcé par des fibres, ledit procédé utilisant un moule (1) comprenant une matrice (2) et un poinçon (3) mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte permettant la disposition d'au moins une plaque (4) à l'intérieur du moule (1) et une position fermée dans laquelle une cavité de moulage (5) est formée entre le poinçon (3) et la matrice (2), ledit procédé étant caractérisé en ce que, préalablement au thermoformage, au moins une couche de matériau poreux (6) est disposée pour, lors du thermoformage, recouvrir au moins une partie de la surface de contact (7) entre la (ou les) plaque (s) (4) et la cavité de moulage (5), la taille des pores de ladite couche (6) étant agencée pour d'une part empêcher le passage des fibres (11) au travers de ladite couche (6), et d'autre part pour permettre l'enrobage au moins partiel du matériau poreux dans la pièce (12).

Description

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L'invention concerne un procédé d'obtention d'une pièce par thermoformage d'au moins une plaque de matériau thermoplastique renforcé par des fibres, ainsi qu'une pièce structurelle (tablette arrière, écran sous moteur....) de véhicule automobile, obtenue par ce procédé.
On connaît déjà des procédés de thermoformage destinés à la réalisation de pièces structurelles qui utilisent des plaques de matériau thermoplastique renforcé par des fibres, telles que des plaques de polypropylène renforcé par des fibres de verre.
Dans le cas de pièces visibles (tablettes arrières par exemple), la surface des pièces obtenues par de tels procédés présente de nombreuses irrégularités du fait de l'affleurement des fibres. En particulier, la surface de telles pièces peut être couverte de lignes de fibres disposées de façon aléatoire.
Pour remédier à cet aspect peu satisfaisant, il peut être nécessaire d'habiller au moins l'endroit de la pièce, c'est-à-dire la partie visible depuis l'habitacle, d'une couche d'un revêtement de finition, par exemple formée d'une moquette.
Concernant l'envers de la pièce, il peut soit être laissé nu pour économiser l'étape spécifique d'habillage, soit être habillé avec un revêtement identique ou non à celui recouvrant l'endroit.
Dans le premier cas, l'aspect de l'envers de la pièce n'est pas satisfaisant, alors que le deuxième cas nécessite la mise en oeuvre d'une étape spécifique d'habillage.
En outre, aussi bien pour des pièces visibles (tablettes) que pour des pièces cachées (écrans sous moteur), la préhension de la plaque de matériau thermoplastique renforcé par des fibres, lorsqu'elle est chauffée pour être mise en forme, s'avère délicate du fait de son manque de tenue mécanique.
Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un procédé permettant d'obtenir des pièces dont au moins l'envers présente une surface d'aspect
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uniforme, et ce sans nécessiter la réalisation d'une étape d'habillage supplémentaire. Ce procédé présente l'avantage d'être simple à mettre en oeuvre, et peu coûteux.
En outre, ledit procédé permet de faciliter la préhension des plaques de matériau thermoplastique renforcé par des fibres dans leur état ramolli.
A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un procédé d'obtention d'une pièce par thermoformage d'au moins une plaque de matériau thermoplastique renforcé par des fibres, ledit procédé utilisant un moule comprenant une matrice et un poinçon mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte, permettant la disposition d'au moins une plaque à l'intérieur du moule, et une position fermée dans laquelle une cavité de moulage est formée entre le poinçon et la matrice, ledit procédé étant caractérisé en ce que, préalablement au thermoformage, au moins une couche de matériau poreux est disposée pour, lors du thermoformage, recouvrir au moins une partie de la surface de contact entre la (ou les) plaque (s) et la cavité de moulage, la taille des pores de ladite couche étant agencée pour d'une part empêcher le passage des fibres au travers de ladite couche, et d'autre part pour permettre l'enrobage au moins partiel du matériau poreux dans la pièce.
Dans un mode de réalisation particulier, la pièce est obtenue par thermoformage de deux plaques de matériau thermoplastique renforcé par des fibres entre lesquelles est disposée une âme alvéolaire.
Selon un deuxième aspect, l'invention a pour objet une pièce structurelle obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans laquelle la couche de matériau poreux est disposée sur au moins une face de ladite pièce, et sur sensiblement toute la surface de cette face.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
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- la figure 1 est une vue schématique et en coupe verticale d'un moule utilisé lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, en position ouverte, dans lequel la couche de matériau poreux et la plaque de matériau thermoplastique renforcé par des fibres ont été introduites ; - la figure 2 est une vue en coupe d'une pièce structurelle obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Le procédé selon l'invention est destiné à réaliser une pièce par thermoformage d'au moins une plaque de matériau thermoplastique renforcé par des fibres.
Ce procédé utilise un moule 1 comprenant une matrice 2 et un poinçon 3. Ces deux parties 2,3 du moule 1 sont mobiles l'une par rapport à l'autre. En position ouverte, la matrice 2 et le poinçon 3 sont suffisamment éloignés l'un de l'autre pour permettre l'introduction d'au moins une plaque de matériau thermoplastique 4 à l'intérieur du moule 1. En position fermée, c'est-à-dire lorsque la matrice 2 et le poinçon 3 sont rapprochés l'un de l'autre, une cavité de moulage 5 est définie, permettant ainsi la mise en forme par thermoformage de la plaque 4.
Le thermoformage comprend typiquement les étapes prévoyant de chauffer la plaque de matériau thermoplastique renforcé par des fibres jusqu'à sa température de ramollissement, de disposer ladite plaque sur la matrice, de conformer la plaque par rapprochement relatif du poinçon et de la matrice, de refroidir la plaque thermoformée puis de la démouler.
En variante, il est également possible de procéder à l'étape de chauffage de la plaque à l'intérieur du moule.
Le procédé selon l'invention prévoit de disposer, préalablement au thermoformage, une couche de matériau poreux 6 pour, lors du thermoformage, recouvrir au moins une partie de la surface de contact 7 entre la plaque 4 et la cavité de moulage 5.
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Selon un premier mode de réalisation, il est possible de disposer la couche de matériau poreux 6 directement sur au moins une partie de la surface externe de la (ou des) plaque (s) 4, préalablement au thermoformage.
Dans un exemple particulier, ce mode de réalisation du procédé est mis en oeuvre lors du thermoformage de deux plaques superposées, entre lesquelles une âme alvéolaire est insérée. Ce procédé permet d'obtenir une pièce comprenant deux plaques de matériau thermoplastique renforcé par des fibres, une âme alvéolaire étant disposée entre ces deux plaques. Une telle pièce sera décrite ci-dessous, en relation avec la figure 2.
Selon un deuxième mode de réalisation, la couche de matériau poreux 6 peut être disposée sur au moins une partie de la surface interne de la cavité de moulage 5. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la couche de matériau poreux 6 est disposée sur la totalité de la surface interne 8 de la matrice 2, et dépasse de la cavité de moulage 5 au niveau du plan de joint du moule.
En variante, non représentée, une couche de matériau poreux 6 peut être disposée sur la surface interne 9 du poinçon 3, éventuellement en plus de celle disposée sur la surface interne 8 de la matrice 2.
Dans ces deux cas, la couche 6 peut être fixée par l'intermédiaire de moyens de fixation temporaire 10 prévus sur la matrice 2 et/ou le poinçon 3. Ces moyens de fixation 10 sont par exemple constitués de picots qui permettent de maintenir la couche de matériau poreux 6 en place lors du thermoformage.
La couche de matériau poreux 6 comprend des pores dont la taille est agencée pour empêcher le passage des fibres 11. En effet, selon l'invention, l'aspect uniforme de la surface de la pièce 12 est obtenu en retenant les fibres 11 à une distance suffisante de ladite surface pour les rendre invisibles.
Ainsi, lorsqu'une couche de matériau poreux 6 est disposée sur la totalité de la surface interne 8 de la matrice 2 (figure 1), ou bien sur la surface externe
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inférieure 13 de la plaque 4, les fibres 11 sont retenues sur la totalité de la surface d'envers de la pièce finie 12.
De même, lorsqu'une couche de matériau poreux 6 est disposée sur la surface interne 9 du poinçon 3, ou bien sur la surface externe supérieure 14 de la plaque 4, la pièce 12 présente une surface d'endroit exempte des défauts dus à l'affleurement des fibres 11.
En variante, il est possible de disposer en outre, sur la surface interne de la cavité de moulage 5, ou sur la surface externe de la (ou des) plaque (s) 4, un motif tel qu'un grainage.
En outre, la taille des pores du matériau poreux est agencée pour permettre, lors du thermoformage, l'enrobage au moins partiel de la couche de matériau poreux 6 dans la pièce 12.
Ainsi, dans un exemple particulier, la taille des pores peut être agencée pour que le matériau thermoplastique ramolli, lorsqu'il est thermoformé, enrobe partiellement la couche de matériau poreux 6, celle-ci demeurant partiellement visible en surface de la pièce finie 12.
En variante, il peut être prévu que le matériau thermoplastique enrobe complètement la couche de matériau poreux 6 au cours du thermoformage, rendant ainsi ladite couche invisible dans la pièce finie 12.
Au cours du thermoformage, la couche de matériau poreux 6 disposée entre la plaque 4 et la surface interne de la cavité de moulage 5 joue le rôle d'une barrière pour les fibres 11, tout en laissant passer au moins partiellement le matériau thermoplastique ramolli.
La plaque de matériau thermoplastique 4 incorpore la couche de matériau poreux 6, les fibres 11 demeurant invisibles sur la surface de la plaque.
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En outre, la présence de la couche de matériau poreux 6, lorsqu'elle est mise en place sur la surface de la plaque 4 lors de la réalisation de celle-ci, préalablement au thermoformage, permet de faciliter la préhension de ladite plaque dans son état ramolli, en améliorant sa tenue mécanique.
Suivant une réalisation, la couche de matériau poreux 6 est formée d'une couche textile. Il peut s'agir d'un tissé, d'un non-tissé ou d'un tricot. La taille des pores est ici égale à la distance moyenne entre les fils et/ou fibres de la couche textile.
Dans un exemple particulier, la couche textile est un filet fin formé par entrecroisement de fils synthétiques. Il est constitué de fil polyamide teinté noir, de type maille bloquée. La taille moyenne des pores est typiquement comprise entre 0,5mm et 2mm environ. Ces mailles empêchent ainsi les fibres 11 d'affleurer à la surface de la pièce finie 12.
Le procédé décrit ci-dessus permet d'obtenir une pièce structurelle 12 telle qu'une tablette arrière de véhicule automobile.
Dans un exemple particulier, cette pièce 12 comprend au moins une plaque de polypropylène renforcé par des fibres de verre, la proportion de polypropylène et de fibres de verre étant par exemple égale à 60 : 40 (pourcentage en poids).
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la pièce comprend deux plaques 15 de polypropylène renforcé par des fibres de verre, qui sont superposées, et entre lesquelles une âme alvéolaire 16 est insérée.
De façon connue, ce type de structure confère à la pièce 12 des caractéristiques structurelles et acoustiques intéressantes.
Dans un exemple de réalisation, l'âme alvéolaire 16 est formée en matériau thermoplastique tel que les polyoléfines, notamment en polypropylène, et a une structure en nid d'abeilles, avec le grand axe des alvéoles disposé sensiblement perpendiculairement aux faces supérieure 17 et inférieure 18 de l'âme 16.
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De façon connue, au moins l'une des plaques de matériau thermoplastique renforcé peut présenter un caractère poreux. Cela peut ainsi améliorer l'absorption des ondes acoustiques.
Grâce au procédé selon l'invention, il est par conséquent possible d'obtenir notamment une pièce structurelle, telle qu'une tablette arrière de véhicule automobile, présentant non seulement des propriétés acoustiques et structurelles intéressantes, mais également un aspect très satisfaisant, puisque, grâce à la présence d'une couche de matériau poreux, la surface de la pièce est uniforme sans avoir recours à une étape spécifique d'habillage.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention d'une pièce par thermoformage d'au moins une plaque de matériau thermoplastique renforcé par des fibres, ledit procédé utilisant un moule (1) comprenant une matrice (2) et un poinçon (3) mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte, permettant la disposition d'au moins une plaque (4) à l'intérieur du moule (1), et une position fermée, dans laquelle une cavité de moulage (5) est formée entre le poinçon (3) et la matrice (2), ledit procédé étant caractérisé en ce que, préalablement au thermoformage, au moins une couche de matériau poreux (6) est disposée pour, lors du thermoformage, recouvrir au moins une partie de la surface de contact (7) entre la (ou les) plaque (s) (4) et la cavité de moulage (5), la taille des pores de ladite couche (6) étant agencée pour d'une part empêcher le passage des fibres (11) au travers de ladite couche (6), et d'autre part pour permettre l'enrobage au moins partiel du matériau poreux dans la pièce (12).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche de matériau poreux (6) est disposée sur au moins une partie de la surface externe d'au moins une plaque (4).
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce (12) est obtenue par thermoformage de deux plaques (4) de matériau thermoplastique renforcé par des fibres (11) entre lesquelles une âme alvéolaire (16) est disposée.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'âme (16) est formée de polyoléfines, par exemple de polypropylène.
  5. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'âme (16) présente une structure en nid d'abeilles.
    <Desc/Clms Page number 9>
  6. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche de matériau poreux (6) est disposée sur au moins une partie de la surface interne de la cavité de moulage (5).
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que des moyens de fixation temporaire (10) de la couche de matériau poreux (6) sont prévus sur la surface interne de la cavité de moulage (5).
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de matériau poreux (6) est une couche textile.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche textile est un filet formé par entrecroisement de fils synthétiques.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la (ou les) plaque (s) (4) est formée de polypropylène renforcé par des fibres de verre.
  11. 11. Pièce structurelle (12) obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche de matériau poreux (6) est disposée sur au moins une face de ladite pièce (12), et sur sensiblement toute la surface de cette face.
  12. 12. Pièce structurelle (12) selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un motif tel qu'un grainage.
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