PROCEDE DE MOULAGE DE PIECES COMPOSITES. 5 10 La présente inventionPROCESS FOR MOLDING COMPOSITE PARTS The present invention
concerne un procédé de moulage de pièces (ou produits) composites à base de matières organiques et de renforts fibreux, un dispositif de mise en oeuvre du procédé, ainsi que les produits obtenus. Dans les procédés de moulage de type moulage par compression, les matériaux à mouler sont positionnés entre un moule et un contre moule, et ceux-ci 15 en se fermant compriment ces matériaux entraînant leur répartition dans le moule, notamment par fluage de la matière organique. Plusieurs variantes existent selon, notamment, le type de matériau chargé dans le moule et le type de pièces à obtenir. Jusqu'à présent les matériaux les plus communément utilisés sont des composites à base de matière organique thermodurcissable (présentant une faible 20 viscosité à chaud permettant un bon fluage et remplissage du moule) et à base de renforts fibreux (tels que fibres de verre), ces composites se présentant généralement sous forme de pré imprégnés en feuilles prêts à l'emploi, communément appelés SMC, les pièces réalisées étant notamment des pièces de carrosserie. 25 Les qualités recherchées pour ces types de produits sont généralement de bonnes propriétés mécaniques ainsi qu'un bel aspect de surface. Si une longue pratique dans le domaine des composites thermodurcissables a permis d'aboutir à des procédés spécifiques répondant de façon satisfaisante à ces exigences, l'utilisation de nouvelles générations de composites à base de matières 30 thermoplastiques de mise en oeuvre différente (viscosité à chaud différente, tensions de surface différentes...), en particulier de composites à base de fils comêlés (dans lesquels la matière organique thermoplastique se présente sous forme de filaments intimement mêlés à des filaments de verre) tels que ceux commercialisés sous la dénomination commerciale Twintex par la société Saint- Gobain Vetrotex France, a incité à mettre au point de nouveaux procédés plus spécifiques. Le problème principal que la présente invention cherche à résoudre est de supprimer les défauts de surface pouvant apparaître lors du moulage, notamment par compression, de ce type de composites thermoplastiques (le cas échéant moins aptes au fluage, plus difficiles à peindre, de moins bon aspect de surface et/ou d'aspect de surface moins homogène, etc. que les composites thermodurcissables), sans nuire aux autres propriétés (notamment mécaniques) recherchées. En particulier, la présente invention cherche à obtenir directement des pièces peintes en composite thermoplastique d'aspect satisfaisant (sans passer notamment par une opération en reprise sur le produit moulé nécessitant l'application d'un primaire). Ce problème est résolu par le procédé de moulage de produits composites selon l'invention comprenant les étapes suivantes : - on introduit au moins une structure composite dans un moule, - on ferme le moule et on met la structure en forme à chaud et sous pression, - on injecte successivement une couche souple puis une peinture, - on démoule le produit composite obtenu. relates to a molding process of composite parts (or products) based on organic materials and fibrous reinforcements, a device for implementing the method, as well as the products obtained. In compression-molding molding processes, the molding materials are positioned between a mold and a counter-mold, and these by closing compress these materials resulting in their distribution in the mold, especially by creep of the organic material. . Several variants exist depending, in particular, the type of material loaded in the mold and the type of parts to obtain. Heretofore, the most commonly used materials are composites based on thermosetting organic material (having a low hot viscosity allowing a good creep and filling of the mold) and based on fibrous reinforcements (such as glass fibers), these composites are generally in the form of ready-to-use pre-impregnated sheets, commonly known as SMC, the parts produced being in particular bodywork parts. The qualities sought for these types of products are generally good mechanical properties as well as a good surface appearance. If a long practice in the field of thermosetting composites has led to specific processes satisfying these requirements satisfactorily, the use of new generations of thermoplastic composites based on different thermoplastic materials (hot viscosity different, different surface tensions, etc.), in particular composites based on heat-treated yarns (in which the thermoplastic organic material is in the form of filaments intimately mixed with glass filaments), such as those sold under the trade name Twintex by Saint-Gobain Vetrotex France, has encouraged the development of new, more specific processes. The main problem that the present invention seeks to solve is to eliminate the surface defects that may occur during molding, in particular by compression, of this type of thermoplastic composites (where appropriate less creep, more difficult to paint, less good surface appearance and / or surface appearance less homogeneous, etc. than thermosetting composites), without harming the other properties (particularly mechanical) sought. In particular, the present invention seeks directly to obtain painted parts made of thermoplastic composite of satisfactory appearance (without, in particular, going through a recovery operation on the molded product requiring the application of a primer). This problem is solved by the process for molding composite products according to the invention comprising the following steps: at least one composite structure is introduced into a mold, the mold is closed and the structure is shaped under heat and pressure. - A flexible layer is then successively injected and then a paint, - the composite product obtained is demolded.
Dans le procédé selon l'invention, la couche souple injectée se comprime lors de l'injection de la peinture pour laisser passer la peinture, et, lorsque cette injection est finie, reprend sa forme, venant ainsi plaquer la peinture sur les parties en regard du moule, et permettant de ce fait l'obtention d'une surface lisse à l'endroit de la peinture, la couche souple absorbant simultanément les ondulations et porosités de la ou des structures composites formant l'âme du produit obtenu. Le procédé selon l'invention permet ainsi d'obtenir une nouvelle gamme d'articles moulés de différentes tailles et de formes variées plus ou moins complexes présentant un aspect de surface particulièrement satisfaisant. La présente invention concerne également un dispositif de fabrication d'un produit moulé, adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comprenant : - au moins un moule formé d'un moule (ou poinçon) et d'un contre moule (ou matrice ou empreinte); - au moins un organe d'injection d'une couche souple (issu par exemple d'une machine bi-injection basse pression ou haute pression) ; - au moins un organe d'injection d'une peinture (pouvant être combiné ou identique ou non à l'organe d'injection précédent). La présente invention concerne également les produits (composites) moulés obtenus formés d'au moins une âme composite recouverte au moins en partie (généralement sur un côté, par exemple le côté exposé lors de l'ouverture du moule) d'au moins une couche souple recouverte elle-même d'au moins une peinture. La structure composite, l'âme composite et le produit (ou pièce ou article) composite précités selon l'invention sont plus particulièrement des composites thermoplastiques, formés d'au moins une matière organique thermoplastique (choisie par exemple parmi les polyoléfines, notamment le polyéthylène (PE) ou le polypropylène (PP), les polyesters thermoplastiques, notamment le polytéréphtalate d'éthylène ou le polytéréphtalate de butylène, les élastomères, notamment un polymère éthylène propylène (EPDM), le chlorure de polyvinyle (PVC), les polyamides, le polysulfure de phénylène, etc.) et d'au moins une matière de renforcement de cette matière organique thermoplastique (généralement choisie parmi les matières de renforcement connues, naturelles ou synthétiques, minérales ou végétales, en particulier parmi les matières telles que verre, carbone, aramide, etc.), cette matière de renfort étant de préférence du verre. La matière de renfort se présente généralement, au moins en partie, sous forme de fibres (fils et/ou filaments, les filaments étant de très faible diamètre, par exemple de l'ordre de 5 à 24 microns de diamètre dans le cas du verre, et les fils étant généralement formés de plusieurs filaments rassemblés), ces fibres pouvant être coupées ou continues, dispersées ou assemblées (en particulier, pour les fibres continues, assemblées sous forme de bandes parallèles ou de réseaux de fibres entrecroisées). Eventuellement, la structure, l'âme et/ou le produit composites précités peuvent comprendre des renforts supplémentaires sous d'autres formes (tels que des billes de verre) et/ou des charges (généralement minérales) supplémentaires (telles que du carbonate de calcium, du talc, du kaolin, des micas, de l'hydrate d'aluminium, etc.). De préférence, le taux de renforts dans la structure ou l'âme composite est de l'ordre de 50 à 80% en poids de la structure ou de l'âme, et le taux de charges (utilisées par exemple pour améliorer la stabilité dimensionnelle) est de l'ordre de 0 à 20% en poids (de la structure ou de l'âme respectivement), le taux global de renforts et de charges n'excédant pas 80% en poids. De préférence, la structure composite utilisée comprend au moins des fibres de renfort continues (en particulier des fils de renfort continus et/ou des fils composites continus comme évoqués ultérieurement) et au moins une matière apte au fluage (par exemple une matière organique thermoplastique, éventuellement chargée en renforts ou charges discontinus, par exemple en fils de renforts coupés), la matière fluable étant combinée à et/ou incorporant (ou servant de matrice à) lesdites fibres de renfort continues (et/ou le cas échéant d'autres fibres et/ou d'autres renforts et/ou d'autres charges). Selon un mode de réalisation avantageux, la structure composite est formée de, ou à partir de, fils mixtes, obtenus par la réunion et le bobinage simultané de fibres organiques et de fibres de renfort, et de préférence de fils dits co-mêlés ou composites, composés de filaments organiques et de filaments de renfort mélangés au sein des fils, ces fils étant généralement obtenus par assemblage des filaments directement lors de leur fabrication (comme décrit par exemple dans les brevets EP 0 599 695, EP 0 616 055, EP 0 367 661 et WO 98/ 01751 dans lesquels pendant l'étirage des filaments de verre, on extrude et on entraîne simultanément les filaments organiques, les trajets suivis par les filaments convergeant avant que lesdits filaments soient rassemblés en au moins un fil composite). Les fils composites les plus courants constitués de filaments de verre (à des taux de 60 ou 75 % en poids) et de filaments de matière organique thermoplastique intimement mélangés sont commercialisés sous la dénomination commerciale Twintex par la société Saint-Gobain Vetrotex France. La fusion de la matière organique est facilitée du fait de l'utilisation de ces fils co-mêlés, permettant un gain de productivité, les produits obtenus pouvant être plus homogènes et présenter des propriétés mécaniques améliorées par rapport aux produits traditionnels, l'orientation des fils de renforts dans le produit fini pouvant également être mieux maîtrisée. La structure composite peut être une structure continue ou non, homogène ou non, formée d'une ou plusieurs parties ou couches le cas échéant initialement séparées, etc. Elle peut notamment comprendre ou se présenter sous forme d'un ou plusieurs réseaux de fils, de type tissu(s) ou tricot(s) ou non-tissé(s) (mat(s) de fils continus ou coupés, bandes de fils parallèles croisées et/ou liées entre elles par des fils et/ou filaments de liaison en verre ou polyester ou polyamide, etc), ce(s) réseau(x) pouvant le cas échéant présenter une direction préférentielle d'orientation des fils ou de la matière de renfort, les fils étant généralement au moins en partie des fils de renfort, éventuellement imprégnés ou composites. Cette structure peut également comprendre ou se présenter sous forme d'une ou plusieurs couches continues ou pleines ou consolidées (couches dans lesquelles, généralement, la matière organique a été fondue pour former une matrice dans laquelle les fibres de renfort sont noyées et/ou couches assemblées par exemple à chaud et sous pression), par exemple sous forme de plaque(s) ou feuille(s), d'empilement(s) de feuilles ou sandwich(s). Lorsque la structure est formée de plusieurs couches (solidaires ou séparées lors de leur insertion dans le moule), elle peut mélanger différents types de couches, par exemple des couches composites et/ou de fils de renfort (les fils pouvant être continus et/ou coupés selon les couches), et des couches de matière organique telles que des films de polypropylène, etc, la structure composite pouvant être déposée en une ou plusieurs parties (mono ou multicouches chacune), souples (tissus, etc.) ou rigides (préformes, plaques, à base le cas échéant de tissus consolidés), par exemple sous forme de bandes, flans, plaques, préformes, feuilles, etc. les parties pouvant être juxtaposées et/ou superposées, de dimensions, de forme et/ou de composition identiques ou non (en particulier pouvant avoir des taux de renfort différents, etc.), le nombre, les dimensions, la découpe (simple ou complexe) et la disposition de ces parties se faisant en fonction des caractéristiques que l'on souhaite obtenir et de façon différenciée ou non selon les zones, en combinaison le cas échéant avec d'autres éléments tels que des inserts (par exemple des inserts métalliques, etc). Le cas échéant, selon la complexité de la pièce à réaliser, une étape de préformage de la structure composite (ou d'une partie de la structure) peut être opérée avant le garnissage du moule (suivie si nécessaire d'un réchauffage supplémentaire de la préforme obtenue avant introduction dans le moule), par exemple par emboutissage, le préformage pouvant être total ou localisé. Dans le procédé selon la présente invention, la structure composite (en une ou plusieurs parties, et généralement sous forme d'au moins une plaque ou feuille ou préforme, ladite structure présentant le cas échéant une ou des découpes adaptées à la forme que l'on cherche à obtenir) est disposée sur la partie moulante du moule (par exemple sur le poinçon), qu'elle recouvre en totalité ou en partie, et de laquelle elle peut le cas échéant déborder, selon le type de structure utilisée (recouvrement plus important dans le cas de tissus de fils composites, moins important dans le cas d'une structure autorisant un fluage plus important, etc), en particulier selon son aptitude à se draper et à fluer, et selon la pièce à obtenir (renforcée uniformément ou de façon localisée, complexe ou simple, etc.). Dans un mode de réalisation de l'invention, l'étape de garnissage du moule est précédée par une étape de chauffage préalable de la structure composite (par exemple à la température de ramollissement de la matière organique) de façon notamment à conférer une certaine souplesse à ladite structure et la rendre plus apte à draper le moule, et de façon à faciliter le moulage ultérieur. Par exemple, dans le cas d'une structure à base de polypropylène et de fils de verre, la structure composite peut être préalablement chauffée de façon à présenter une température d'environ 180 -280 C lors de son introduction dans le moule et/ou lors de la fermeture du moule. Le cas échéant, au moins les parties du moule destinées à recevoir la structure composite peuvent être traitées au préalable, avant positionnement ou drapement de ladite structure, avec au moins un produit pouvant aider au démoulage ultérieur de la pièce moulée (en particulier les parties du côté de la pièce opposé à celui recevant la peinture). Le moule dans lequel doit se faire le moulage reproduit la forme recherchée et est traditionnellement formé d'au moins deux parties (moule et contre-moule, ou poinçon et matrice, ou coquilles), généralement métalliques (en aluminium, acier, alliage, etc.), ces parties étant séparables et/ou articulées (par exemple autour de charnières) et traditionnellement montées sur presse. Le moule est généralement chauffé et/ou avantageusement régulé en température de façon à permettre le formage de la pièce en évitant à la fois un refroidissement brutal de la matière (température trop basse) et un collage lors du démoulage (température trop élevée), le moule étant par exemple régulé à une température de l'ordre de 60 à 100 C pour une structure composite à base de polypropylène et de fils de verre. Avant et/ou après positionnement de la structure composite (généralement préchauffée et introduite dans le moule alors que sa température est encore supérieure, en particulier supérieure d'au moins 100 C environ, à celle du moule) dans le moule et avant l'opération de moulage proprement dite, il est possible au besoin de rajouter des matériaux et/ou matières supplémentaires, par exemple des inserts (métalliques, en alliage, en matériau composite, etc.), et/ou au moins une matière fluable (en particulier thermoplastique, éventuellement chargée de renforts ou charges discontinus, par exemple de fils de renforts coupés, cette matière fluable étant par exemple issue de granulés tels que des granulés fibres longues, des granulés concentrés et/ou chargés d'additifs, etc.) et/ou un ou des additifs (pigments, lubrifiants, plastifiant, etc), cette matière ou ces additifs notamment provenant par exemple d'une extrudeuse et/ou étant ajoutés par injection avant fermeture et/ou après fermeture du moule. Après garnissage du moule avec au moins la structure composite et éventuellement les matériaux et/ou matières supplémentaires précités, on opère le moulage proprement dit, généralement à chaud (à température de chauffage régulée du moule comme précédemment évoqué), et sous pression, généralement après fermeture du moule, selon par l'exemple un des modes suivants : - moulage de type moulage par (thermo)compression ou par extrusion- compression, à des pressions par exemple de l'ordre de 50 à 300 bars ; - moulage de type moulage par (co-)injection, à des pressions par exemple de l'ordre de 150 à 350 bars ; - moulage de type moulage par co-injection/compression, l'injection s'effectuant le cas échéant avant fermeture du moule à des pressions de l'ordre de 100 à 150 bars, et le moulage après fermeture du moule s'opérant par exemple à des pressions de l'ordre de 200 à 300 bars. In the process according to the invention, the injected flexible layer is compressed during the injection of the paint to allow the paint to pass through, and when this injection is finished, resumes its shape, thereby plating the paint on the parts facing each other. of the mold, and thereby obtaining a smooth surface at the paint, the flexible layer simultaneously absorbing the corrugations and porosities of the composite structure or structures forming the core of the product obtained. The method according to the invention thus makes it possible to obtain a new range of molded articles of different sizes and various more or less complex shapes having a particularly satisfactory surface appearance. The present invention also relates to a device for manufacturing a molded product, suitable for implementing the method according to the invention, comprising: at least one mold formed of a mold (or punch) and a counter-mold (or matrix or imprint); at least one injection member for a flexible layer (resulting for example from a low pressure or high pressure bi-injection machine); - At least one paint injection member (which may be combined or identical or not to the preceding injection member). The present invention also relates to the obtained molded (composite) products formed from at least one composite core covered at least in part (generally on one side, for example the exposed side when the mold is opened) of at least one layer flexible covered itself with at least one painting. The composite structure, the composite core and the composite product (or part or article) mentioned above according to the invention are more particularly thermoplastic composites, formed of at least one thermoplastic organic material (chosen for example from polyolefins, in particular polyethylene (PE) or polypropylene (PP), thermoplastic polyesters, especially polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, elastomers, especially an ethylene propylene polymer (EPDM), polyvinyl chloride (PVC), polyamides, phenylene polysulfide, etc.) and at least one reinforcing material for this thermoplastic organic material (generally chosen from known natural or synthetic, mineral or vegetable reinforcing materials, in particular from materials such as glass, carbon, aramid, etc.), this reinforcing material being preferably glass. The reinforcing material is generally at least partly in the form of fibers (filaments and / or filaments, the filaments being of very small diameter, for example of the order of 5 to 24 microns in diameter in the case of glass , and the yarns being generally formed of several gathered filaments), these fibers being cut or continuous, dispersed or assembled (in particular, for continuous fibers, assembled in the form of parallel strips or interwoven fiber gratings). Optionally, the aforementioned composite structure, core and / or composite product may comprise additional reinforcements in other forms (such as glass beads) and / or additional (usually inorganic) fillers (such as calcium carbonate). talc, kaolin, micas, aluminum hydrate, etc.). Preferably, the level of reinforcements in the composite structure or core is of the order of 50 to 80% by weight of the structure or the core, and the level of fillers (used for example to improve the dimensional stability ) is of the order of 0 to 20% by weight (of the structure or the core respectively), the overall rate of reinforcements and charges not exceeding 80% by weight. Preferably, the composite structure used comprises at least continuous reinforcing fibers (in particular continuous reinforcing yarns and / or continuous composite yarns as mentioned later) and at least one material capable of creep (for example a thermoplastic organic material, optionally filled with discontinuous reinforcements or fillers, for example cut reinforcing threads), the flowable material being combined with and / or incorporating (or serving as a matrix for) said continuous reinforcing fibers (and / or optionally other fibers) and / or other reinforcements and / or other loads). According to an advantageous embodiment, the composite structure is formed of, or from, mixed yarns, obtained by the simultaneous joining and winding of organic fibers and reinforcing fibers, and preferably so-called co-mixed or composite yarns. , compounds of organic filaments and reinforcing filaments mixed within the yarns, these yarns being generally obtained by assembling the filaments directly during their manufacture (as described for example in the patents EP 0 599 695, EP 0 616 055, EP 0 367 661 and WO 98/01751 in which during the stretching of the glass filaments, the organic filaments are extruded and driven simultaneously, the paths followed by the convergent filaments before said filaments are gathered into at least one composite filament). The most common composite yarns consisting of glass filaments (at levels of 60 or 75% by weight) and intimately mixed thermoplastic organic material filaments are sold under the trade name Twintex by Saint-Gobain Vetrotex France. The fusion of the organic matter is facilitated by the use of these co-mixed yarns, allowing a gain in productivity, the products obtained being able to be more homogeneous and to have improved mechanical properties compared with traditional products, the orientation of the son reinforcements in the finished product can also be better controlled. The composite structure may be a continuous structure or not, homogeneous or not, formed of one or more parts or layers where appropriate initially separated, etc. It may in particular comprise or be in the form of one or more networks of yarns, of fabric or knit or nonwoven type (s) (mat (s) of continuous or cut yarns, yarn strips parallel crossed and / or interconnected by son and / or bonding filaments glass or polyester or polyamide, etc.), this (s) network (x) may optionally have a preferred direction of orientation son or the reinforcing material, the son being generally at least partly reinforcement son, possibly impregnated or composite. This structure may also comprise or be in the form of one or more continuous or solid or consolidated layers (layers in which, generally, the organic material has been melted to form a matrix in which the reinforcing fibers are embedded and / or layered assembled for example hot and under pressure), for example in the form of plate (s) or sheet (s), stack (s) of sheets or sandwich (s). When the structure is formed of several layers (integral or separated during their insertion into the mold), it can mix different types of layers, for example composite layers and / or reinforcing son (the son can be continuous and / or cut according to the layers), and layers of organic material such as polypropylene films, etc., the composite structure can be deposited in one or more parts (mono or multilayer each), flexible (fabrics, etc.) or rigid (preforms) , plates, optionally based on consolidated fabrics), for example in the form of strips, blanks, plates, preforms, sheets, etc. the parts that can be juxtaposed and / or superimposed, of identical or different size, shape and / or composition (in particular that can have different reinforcement ratios, etc.), the number, the dimensions, the cut (simple or complex ) and the arrangement of these parts being based on the characteristics that are desired to obtain and differentiated or not according to the zones, in combination if necessary with other elements such as inserts (for example metal inserts, etc.). If necessary, depending on the complexity of the part to be produced, a step of preforming the composite structure (or part of the structure) can be performed before the molding of the mold (followed if necessary by additional heating of the preform obtained before introduction into the mold), for example by stamping, the preforming can be total or localized. In the process according to the present invention, the composite structure (in one or more parts, and generally in the form of at least one plate or sheet or preform, said structure having, where appropriate, one or more cuttings adapted to the shape that the it is sought to obtain) is disposed on the molding portion of the mold (for example on the punch), that it covers in whole or in part, and of which it may possibly overflow, depending on the type of structure used (recovery more important in the case of composite yarn fabrics, less important in the case of a structure allowing greater creep, etc.), in particular according to its ability to drape and flute, and depending on the piece to be obtained (reinforced uniformly or localized, complex or simple, etc.). In one embodiment of the invention, the step of packing the mold is preceded by a step of preheating the composite structure (for example at the softening temperature of the organic material) so as to confer a certain flexibility said structure and make it more suitable for draping the mold, and so as to facilitate the subsequent molding. For example, in the case of a structure based on polypropylene and glass son, the composite structure may be preheated to have a temperature of about 180 -280 C when introduced into the mold and / or when closing the mold. Where appropriate, at least the parts of the mold intended to receive the composite structure can be treated beforehand, before positioning or draping of said structure, with at least one product that can assist in subsequent demolding of the molded part (in particular the parts of the molded part). side of the room opposite to the one receiving the painting). The mold in which the molding is to be made reproduces the desired shape and is traditionally formed of at least two parts (mold and against-mold, or punch and die, or shells), generally metal (aluminum, steel, alloy, etc. .), these parts being separable and / or hinged (for example around hinges) and traditionally mounted on press. The mold is generally heated and / or advantageously temperature-controlled so as to allow the forming of the part while avoiding both sudden cooling of the material (temperature too low) and sticking during demolding (too high a temperature), mold being for example regulated at a temperature of the order of 60 to 100 C for a composite structure based on polypropylene and glass son. Before and / or after positioning of the composite structure (generally preheated and introduced into the mold while its temperature is still higher, in particular at least about 100 ° C higher than that of the mold) in the mold and before the operation molding itself, it is possible, if necessary to add additional materials and / or materials, for example inserts (metal, alloy, composite material, etc.), and / or at least one flowable material (in particular thermoplastic optionally filled with discontinuous reinforcements or fillers, for example cut reinforcing threads, this flowable material being for example derived from granules such as long fiber granules, concentrated granules and / or loaded with additives, etc.) and / or one or more additives (pigments, lubricants, plasticizer, etc.), this material or these additives, in particular coming for example from an extruder and / or being added by injection before closing. re and / or after closing the mold. After lining the mold with at least the composite structure and optionally the aforementioned additional materials and / or materials, the molding itself is carried out, generally at a hot temperature (at the controlled heating temperature of the mold as previously mentioned), and under pressure, generally after closure of the mold, according to the example one of the following modes: molding molding by (thermo) compression or by extrusion-compression, at pressures for example of the order of 50 to 300 bar; molding of the (co) injection molding type, at pressures for example of the order of 150 to 350 bars; molding of the co-injection / compression molding type, the injection being carried out, if necessary, before the closure of the mold at pressures of the order of 100 to 150 bars, and the molding after closing of the mold taking place for example at pressures of the order of 200 to 300 bar.
A titre non limitatif, le moulage par (thermo)compression est particulièrement adapté lorsque l'on utilise une structure composite plutôt rigide et/ou complexe (formée à partir de plusieurs types de couches différentes associées), par exemple sous forme d'une plaque, d'épaisseur notamment entre 2 et 5 mm, obtenue par chauffage et calandrage d'un ou plusieurs réseaux (tel qu'un tissu ou un mat) de fils composites continus (par exemple verre/polypropylène) et/ou de fils de renfort continus imprégnés de matière thermoplastique, combiné(s) le cas échéant avec un ou des films thermoplastiques et/ou avec une ou des couches comportant des renforts sous forme de fils coupés (par exemple un mat de fil coupé), etc. Le moulage par extrusion-compression convient particulièrement à la fabrication de grandes pièces à partir d'une structure composite plutôt rigide mais généralement non complexe, par exemple une structure composite sous forme d'une plaque obtenue par chauffage et calandrage d'un ou plusieurs réseaux tels que précédemment mentionnés, une matière fluable chargée et/ou munie d'additif(s) étant ensuite ajoutée par extrusion avant fermeture du moule et/ou poursuite du moulage par compression. Le moulage par (co-)injection convient particulièrement à la fabrication de petites pièces à partir d'une structure composite généralement non complexe, par exemple introduite dans le moule sous forme d'une préforme obtenue par préformage de tissu(s) de fils composites et éventuellement réchauffée avant introduction dans le moule, au moins une matière fluable chargée (issue par exemple de granulés dits fibres longues) et/ou munie d'additif(s) étant ensuite ajoutée par injection après fermeture du moule. Dans le moulage par coinjection/compression, l'injection se fait quant à elle dans le moule partiellement ouvert à pression moindre pour éviter de déplacer par exemple la préforme, le moule étant refermé pour poursuivre le moulage par compression. La durée de chauffage et moulage est généralement fonction, notamment, de l'épaisseur de la pièce, de la structure composite utilisée et du fluage nécessaire pour former des détails de la pièce. By way of non-limiting example, (thermo) compression molding is particularly suitable when using a rather rigid and / or complex composite structure (formed from several different types of associated layers), for example in the form of a plate. , of thickness in particular between 2 and 5 mm, obtained by heating and calendering of one or more networks (such as a fabric or a mat) of continuous composite yarns (for example glass / polypropylene) and / or reinforcing threads continuous impregnated with thermoplastic material, combined (if necessary) with one or more thermoplastic films and / or with one or more layers comprising reinforcements in the form of cut yarns (for example a mat of cut yarn), etc. Extrusion-compression molding is particularly suitable for the manufacture of large parts from a rather rigid but generally non-complex composite structure, for example a composite structure in the form of a plate obtained by heating and calendering one or more networks. as previously mentioned, a flowable material loaded and / or provided with additive (s) is then added by extrusion before closing the mold and / or further compression molding. (Co-) injection molding is particularly suitable for the manufacture of small parts from a generally non-complex composite structure, for example introduced into the mold in the form of a preform obtained by preforming fabric (s) of composite yarns and possibly heated before introduction into the mold, at least one charged fluent material (eg from so-called long fiber granules) and / or provided with additive (s) is then added by injection after closing the mold. In coinjection / compression molding, the injection is done in the mold partially open at lower pressure to avoid moving for example the preform, the mold being closed to continue the compression molding. The duration of heating and molding is generally a function, in particular, of the thickness of the part, the composite structure used and the creep necessary to form details of the part.
L'injection de la couche souple et de la peinture intervenant avantageusement à ce stade du procédé selon la présente invention peut également se faire selon différents modes, en particulier : - dans un premier mode avantageux de réalisation, à la fin du moulage proprement dit (mise en forme de la structure à chaud et sous pression) la pièce moulée étant à la température (de chauffage) du moule, le moule restant fermé (en relâchant néanmoins le cas échéant la force de fermeture), on injecte successivement la couche souple puis la peinture à haute pression (pression supérieure à 50 bars, par exemple de l'ordre de 150 à 300 bars au niveau du moule) ; - dans un autre mode de réalisation, à la fin du moulage proprement dit, le moule est partiellement ré-ouvert (ouverture de l'ordre de 1 à 3/10ème de mm), la couche souple est injectée à basse pression (de l'ordre de 10 à 50 bars), le moule est refermé pour étaler la couche souple (la basse pression étant maintenue) puis ré-ouvert de façon à cette fois injecter la peinture (toujours à basse pression de l'ordre de 10 à 50 bars) avant fermeture finale pour achever notamment la répartition et/ou la solidification de la peinture (par compression et à la température du moule et de la structure composite). L'injection se fait par exemple à l'aide d'une aiguille d'injection par un orifice ménagée dans l'empreinte du moule à un emplacement généralement non visible ou destiné à être caché sur la pièce finale. La couche souple se comprime lors de l'injection de la peinture puis en gonflant vient plaquer la peinture sur les parois à l'intérieur du moule comme expliqué précédemment. La couche (ou sous-couche ou revêtement) souple (ou compressible) est formée d'un matériau réagissant (par exemple durcissant ou vulcanisant ou polymérisant ou se gélifiant ou subissant une expansion, etc...) généralement à la température du moule, cette couche étant apte à se comprimer lors de l'injection de la peinture pour laisser passer ladite peinture, cette couche présentant ou gardant de la souplesse (ou restant compressible ou conservant sa propriété élastique ou élastomérique) à la température du moule (et le cas échéant après réaction, notamment à l'état solide). De préférence, cette couche souple se caractérise (en particulier à la température du moule et/ou à l'état solide) par une faible dureté shore A (mesurée selon la norme NF ISO 48), en particulier se caractérise à la température du moule par une dureté shore A inférieure à 15 DIDC (dureté en degrés internationaux de dureté de caoutchouc), et à la température ambiante (état solide) par une dureté shore A inférieure à 50 DIDC, notamment entre 10 et 40 DIDC. Le matériau de la couche est également préférentiellement choisi de façon à pouvoir adhérer correctement (compatibilité en terme d'adhésion chimique notamment) à la structure composite après son ajout dans le moule chauffé. Ce matériau est généralement injecté à l'état pâteux ou liquide et est étalé (notamment par compression) sous forme d'une couche de faible épaisseur (par exemple de l'ordre de 0,1 à 0,3 mm), et en général se solidifie rapidement (notamment pratiquement instantanément, en l'espace de quelques secondes, à la température du moule, par exemple de 80 à 100 C). The injection of the flexible layer and the paint advantageously intervening at this stage of the process according to the present invention can also be done according to different modes, in particular: in a first advantageous embodiment, at the end of the molding proper ( formatting of the hot structure and under pressure) the molded part being at the (heating) temperature of the mold, the mold remaining closed (while nevertheless releasing the closing force if necessary), the flexible layer is then injected successively and paint at high pressure (pressure greater than 50 bar, for example of the order of 150 to 300 bars at the mold); in another embodiment, at the end of the molding itself, the mold is partially reopened (opening of the order of 1 to 3 / 10th of a mm), the flexible layer is injected at low pressure (from order of 10 to 50 bars), the mold is closed to spread the flexible layer (the low pressure is maintained) and then re-opened so as to inject the paint (still at low pressure of the order of 10 to 50 bars) before final closure to complete in particular the distribution and / or solidification of the paint (by compression and at the temperature of the mold and the composite structure). The injection is for example using an injection needle through a hole in the cavity of the mold at a location generally not visible or intended to be hidden on the final part. The flexible layer is compressed during the injection of the paint and then swelling just press the paint on the walls inside the mold as explained above. The flexible (or compressible) layer (or undercoat) is formed of a reactive material (eg curing or vulcanizing or polymerizing or gelling or expanding material, etc.) generally at mold temperature, this layer being capable of compressing during the injection of the paint to pass said paint, this layer having or maintaining flexibility (or remaining compressible or retaining its elastic or elastomeric property) at the temperature of the mold (and the case after reaction, especially in the solid state). Preferably, this flexible layer is characterized (in particular at the temperature of the mold and / or in the solid state) by a low Shore A hardness (measured according to the NF ISO 48 standard), in particular is characterized at the temperature of the mold by a shore A hardness less than 15 DIDC (hardness in international degrees of rubber hardness), and at ambient temperature (solid state) by a Shore A hardness lower than 50 DIDC, in particular between 10 and 40 DIDC. The material of the layer is also preferably chosen so as to be able to adhere correctly (compatibility in terms of chemical adhesion in particular) to the composite structure after it has been added to the heated mold. This material is generally injected in the pasty or liquid state and is spread (in particular by compression) in the form of a thin layer (for example of the order of 0.1 to 0.3 mm), and in general solidifies rapidly (in particular almost instantaneously, within a few seconds, at the temperature of the mold, for example from 80 to 100 C).
Le matériau de la couche souple peut être notamment un polychlorure de vinyle (PVC) (injecté en émulsion à une température par exemple de l'ordre de 20 à 30 C) ou un acétate éthylène vinyle ou un polyuréthanne ou un élastomère tel qu'un élastomère thermoplastique (injecté à chaud, par exemple à une température de l'ordre de 150 à 200 C, cet élastomère thermoplastique pouvant également être fonctionnalisé par l'ajout par exemple d'un peroxyde, etc), ou un autre matériau compressible ou une mousse ou couche moussante/expansible gardant de la souplesse après expansion, etc. A titre d'exemples, on peut citer notamment les copolymères d'éthylène-alcool vinylique ou à base de chlorure de vinylidène ou les plastisols (PVC en émulsion) tels que ceux commercialisés sous la marque Soarnol par la société Nippon Gohsei, et/ou sous la marque Ixan par la société Solvin France et/ou sous la marque Vinylcolors ou vinylincolore par la société Astracolorants (plastisols de faible dureté shore A notamment comprise entre 10 et 30 DIDC), ou les résines ionomères commercialisées sous la marque Surlyn par la société Nippon Gohsei ou sous la marque iotek par la société Exxon Mobil chemical, etc. La peinture est choisie de façon à réagir (durcir, réticuler) à une température généralement inférieure ou égale à celle du moule et supérieure à la température ambiante (par exemple une température de l'ordre de 50 à 100 C). The material of the flexible layer may be in particular a polyvinyl chloride (PVC) (injected in emulsion at a temperature for example of the order of 20 to 30 C) or an ethylene vinyl acetate or a polyurethane or an elastomer such as a thermoplastic elastomer (hot-injected, for example at a temperature of the order of 150 to 200 ° C., this thermoplastic elastomer may also be functionalized by the addition for example of a peroxide, etc.), or another compressible material or a foam or foaming layer / expansible keeping flexibility after expansion, etc. By way of examples, there may be mentioned in particular copolymers of ethylene-vinyl alcohol or based on vinylidene chloride or plastisols (PVC in emulsion) such as those sold under the brand Soarnol by the company Nippon Gohsei, and / or under the trademark Ixan by the company Solvin France and / or under the trademark Vinylcolors or vinylincolore by the company Astracolorants (plastisols of low Shore A hardness in particular between 10 and 30 DIDC), or the ionomer resins marketed under the Surlyn brand by the company Nippon Gohsei or under the trademark iotek by the company Exxon Mobil chemical, etc. The paint is chosen so as to react (harden, crosslink) at a temperature generally lower than or equal to that of the mold and greater than the ambient temperature (for example a temperature of the order of 50 to 100 C).
Cette peinture est généralement injectée (à une température par exemple de l'ordre de 30 à 50 C pour être préchauffée sans initier la réticulation) sous forme d'une solution ou dispersion et est étalée (notamment par compression) sous forme d'une couche de très faible épaisseur (par exemple de l'ordre de 5 à quelques dizaines de microns, en particulier de 5 à 20 m) et en général se solidifie en quelques secondes ou dizaines de secondes (à la température du moule, par exemple entre 80 et 100 C). La peinture peut être rigide ou flexible (c'est-à-dire acceptant les légères déformations de la pièce sans craqueler ou fissurer) et peut présenter des propriétés particulières, conférées le cas échéant par un ou des additifs ou charges qu'elle contient (par exemple un additif améliorant la résistance aux hydrocarbures ou aux ultraviolets, etc.). Avantageusement il peut s'agir d'une peinture bi-composants (les deux composants réagissant à la température précitée) mais il peut également s'agir d'une peinture mono-composant avec par exemple un catalyseur (bloqué et déblocable en température et éventuellement sous pression). A titre d'exemples, la peinture peut être une peinture à l'eau, ou une peinture acrylique ou vinylique ou à base d'au moins une polyoléfine (polyéthylène, polypropylène, etc), généralement en émulsion, ou une peinture modifiée ou à base d'un élastomère (par exemple une peinture souple modifiée par un élastomère réticulable et/ou à base d'un polypropylène modifié styrène éthylène butadiène styrène, etc.) ou à base d'un polychlorure de vinyle (par exemple un plastisol), ou à base d'au moins une autre matière organique thermoplastique ou thermodurcissable, généralement en émulsion, etc. De préférence, il s'agit d'une peinture bi-composants de type polyuréthane ou acrylique ou polyester. This paint is generally injected (at a temperature for example of the order of 30 to 50 C to be preheated without initiating the crosslinking) in the form of a solution or dispersion and is spread (especially by compression) in the form of a layer very thin (for example of the order of 5 to a few tens of microns, in particular 5 to 20 m) and generally solidifies in seconds or tens of seconds (at the temperature of the mold, for example between 80 and 100 C). The paint may be rigid or flexible (that is to say accepting slight deformations of the part without cracking or cracking) and may have particular properties, conferred if necessary by one or more additives or fillers it contains ( for example an additive improving the resistance to hydrocarbons or ultraviolet, etc.). Advantageously, it may be a two-component paint (the two components reacting at the above-mentioned temperature), but it may also be a single-component paint with, for example, a catalyst (blocked and releasable in temperature and possibly under pressure). By way of example, the paint may be a water-based paint, or an acrylic or vinyl paint or at least one polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), generally in emulsion, or a modified paint or base of an elastomer (for example a flexible paint modified with a crosslinkable elastomer and / or based on a modified polypropylene styrene ethylene butadiene styrene, etc.) or based on a polyvinyl chloride (for example a plastisol), or based on at least one other thermoplastic or thermosetting organic material, generally in emulsion, etc. Preferably, it is a two-component paint of the polyurethane or acrylic or polyester type.
La peinture est préférentiellement injectée sur la couche souple alors que celle-ci a suffisamment durci pour ne pas être déplacée ou chassée par l'injection de la peinture tout en restant suffisamment adhérente ou pégueuse en surface pour permettre un bon accrochage de la peinture (le temps entre l'injection de la couche souple et de la peinture étant généralement de l'ordre de quelques secondes), de même que la couche souple est généralement injectée sur la pièce moulée en partie rigidifiée mais encore collante (pégueuse) en surface dans le moule, afin de permettre une meilleure adhésion des différentes parties entre elles. Après injection de la peinture et fermeture le cas échéant du moule pour achever le moulage, le produit composite moulé obtenu peut être démoulé, généralement à chaud (en particulier à la température du moule), après réouverture du moule, et est au besoin ébavuré (en particulier pour les moulages par co-injection/compression ou extrusion/compression) et/ou découpé à ses dimensions finales et/ou subit d'autres traitements tels que perçage(s), ajout d'insert(s), etc. Généralement, le produit moulé ou composite obtenu selon l'invention comprend un taux de matière(s) de renfort (ou de renforts) compris entre 20 et 75% en poids, la concentration en renforts pouvant varier selon les endroits du composite. The paint is preferentially injected onto the flexible layer while the latter has sufficiently hardened so as not to be displaced or driven off by the injection of the paint while remaining sufficiently adherent or pegging on the surface to allow a good adhesion of the paint (the time between the injection of the flexible layer and the paint being generally of the order of a few seconds), just as the flexible layer is generally injected on the molded part partly stiffened but still sticky (pegueux) surface in the mold, to allow a better adhesion of the different parts between them. After injection of the paint and closure if necessary of the mold to complete the molding, the molded composite product obtained can be demolded, generally hot (especially at the temperature of the mold), after reopening of the mold, and is deburred if necessary ( in particular for co-injection / compression or extrusion / compression molding) and / or cut to its final dimensions and / or undergoes other treatments such as drilling (s), addition of insert (s), etc. Generally, the molded or composite product obtained according to the invention comprises a level of material (s) of reinforcement (or reinforcements) between 20 and 75% by weight, the concentration of reinforcements may vary depending on the locations of the composite.
Le procédé selon l'invention est de mise en oeuvre aisée et rapide; Il permet d'obtenir directement des pièces peintes renforcées de forme plus ou moins complexe et de dimensions plus ou moins importantes en une seule opération de moulage. Le composite formé présente une bonne cohésion entre les différents éléments le composant et de bonnes propriétés de résistance mécanique, ainsi qu'un aspect sans défauts de surface et résistant bien à la rayure (la tenue à l'écaillement de la peinture étant également améliorée grâce notamment à l'ajout de la couche souple). La couche souple absorbe notamment les ondulations possibles de la structure composite (mailles de tissus, etc), la rugosité moyenne du produit fini étant avantageusement inférieure à 10 m, en particulier inférieure 12 à 5 pm (rugosité convenant notamment pour les produits d'application et de classe automobile). La pièce composite obtenue par le procédé selon l'invention peut constituer le produit fini ou n'en former qu'une partie, et peut subir d'autres traitements en 5 vue de l'obtention du produit final (découpes, etc.). Les produits obtenus selon l'invention peuvent être différents types de produits tels que des sièges, des capots de machine-outils, des carosseries, etc. The process according to the invention is easy and rapid to implement; It makes it possible to directly obtain reinforced painted parts of more or less complex shape and of greater or lesser dimensions in a single molding operation. The composite formed has a good cohesion between the various elements of the component and good mechanical strength properties, and an appearance without surface defects and resistant to scratching (resistance to peeling paint is also improved thanks to in particular to the addition of the flexible layer). The flexible layer absorbs in particular the possible undulations of the composite structure (mesh of fabrics, etc.), the average roughness of the finished product being advantageously less than 10 m, in particular less than 12 to 5 μm (roughness particularly suitable for application products and automotive class). The composite part obtained by the process according to the invention may constitute the finished product or form only a part thereof, and may undergo other treatments in order to obtain the final product (cuttings, etc.). The products obtained according to the invention can be different types of products such as seats, hoods of machine tools, carriages, etc.