FR2943939A1 - Procede de fabrication d'une piece en matiere thermoplastique et comprenant un revetement. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce réalisée en un matériau plastique (50) et recouverte d'un revêtement (52), à l'aide d'un moule (10) comprenant un poinçon (12) et une matrice (14) délimitant une chambre de moulage, le procédé comprenant les étapes suivantes : - injection du matériau thermoplastique, - déplacement du poinçon selon une direction d'ouverture (20) du moule, - modification de la configuration d'un organe (22) du moule, agencé à l'extrémité du poinçon, respectivement de la matrice, pour être en contact avec la matrice, respectivement le poinçon, lorsque le moule est fermé, selon une surface de normale inclinée d'un angle inférieur à 20° relativement à la direction d'ouverture, pour déplacer la surface de contact (26) de l'organe selon la direction d'ouverture d'une distance supérieure ou égale à la distance parcourue par le poinçon lors de l'étape de déplacement, - injection du revêtement.

Description

-1- La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce en matière thermoplastique et comprenant un revêtement. On connaît de l'état de la technique, notamment de la publication US 2004/0201132, un procédé de fabrication d'une telle pièce à l'aide d'un moule comprenant un poinçon et une matrice délimitant une chambre de moulage, le procédé comprenant une étape d'injection d'une matière thermoplastique dans la chambre de moulage, suivie d'une légère ouverture du moule permettant de former un espace entre la paroi de la matrice et la matière thermoplastique. Le poinçon et la matrice sont agencés de telle sorte que la surface de contact entre ces deux éléments du moule est verticale et correspond à la direction d'ouverture du moule, de même que le plan de joint. Un revêtement du type IMC (In Mould Coating), c'est-à-dire appliqué lorsque la pièce est encore dans le moule d'injection, est ensuite injecté dans l'espace formé dans la chambre de moulage par l'ouverture du moule. Un organe expansible lorsque la température augmente est placé dans le poinçon, au voisinage de la matrice. Cette pièce est chauffée avant l'injection de l'IMC et compresse selon la direction horizontale la matière thermoplastique s'étant échappé de la chambre de moulage lors de son injection, au niveau du plan de joint. La chambre de moulage n'est pas impactée par l'expansion de l'organe, car celui-ci ne comprend aucune paroi délimitant la chambre de moulage. Un tel procédé permet de limiter les fuites du revêtement en dehors de la chambre de moulage car l'étanchéité est assurée par la paroi verticale de la matrice, ainsi que par l'organe expansible et la matière thermoplastique. Ainsi, ce procédé permet de mieux contrôler la quantité de revêtement mis en place sur la pièce. Toutefois, la pièce fabriquée à l'aide de ce procédé comprend des imperfections, notamment des bavures, au niveau de son plan de joint et devra donc être traitée, par exemple poncée, une fois sortie du moule, dans le but d'éliminer ces imperfections. L'invention permet notamment de remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé pour la fabrication d'une pièce réalisée en un matériau thermoplastique et comprenant un revêtement, ne nécessitant aucun traitement une fois que la pièce a été éjectée du moule. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce réalisée en un matériau thermoplastique et recouverte d'un revêtement, à l'aide d'un moule comprenant un poinçon et une matrice délimitant une chambre de moulage, le procédé comprenant les étapes suivantes : 2943939 -2- - injection de matière thermoplastique dans la chambre de moulage, - déplacement du poinçon d'une distance inférieure à 1 mm, de préférence inférieure à 0.5 mm selon une direction d'ouverture du moule, - modification de la configuration d'au moins un organe du moule, agencé en périphérie du poinçon, respectivement de la matrice, pour être en contact, lorsque le moule est fermé, avec la matrice, respectivement le poinçon, selon une surface de normale inclinée d'un angle inférieur à 20°, de préférence à 5°, relativement à la direction d'ouverture du moule délimitant en partie la chambre de moulage, de façon à déplacer la surface de contact de l'organe selon la direction d'ouverture du moule d'une distance supérieure ou égale à la distance de déplacement du poinçon, - injection d'un revêtement dans la chambre de moulage. Comme le plan de joint entre la première et la deuxième partie du moule n'est pas selon la direction d'ouverture du moule, comme c'est le cas dans l'état de la technique, il 15 peut être rendu étanche plus facilement, par application d'une pression adaptée sur l'organe. Il n'y a donc aucune fuite de matière lors de l'injection. En outre, comme l'organe est apte à changer de configuration pour que la surface de contact entre le poinçon et la matrice soit avancée lors du déplacement du poinçon permettant une légère ouverture du moule pour l'injection du revêtement, aucune fuite ne 20 se produit non plus lors de l'injection du revêtement, également grâce à l'application d'une pression adaptée sur l'organe. Ainsi, la pièce fabriquée à l'aide du procédé décrit ci-dessus ne comprend pas de bavures et forme donc une pièce finie, pour laquelle aucune opération de traitement n'est nécessaire une fois la pièce sortie du moule.

25 La pièce possède donc une très bonne qualité de surface du fait de la présence du revêtement injecté et les coûts de fabrication d'une telle pièce sont sensiblement diminués relativement à ceux des pièces de l'état de la technique obtenues par un procédé IMC et offrant une qualité de surface du même ordre. En outre, dans le procédé selon l'état de la technique, le moule étant conçu pour 30 avoir un plan de joint s'étendant selon une direction correspondant à la direction d'ouverture du moule, l'usure du moule est importante à l'interface du poinçon et de la matrice du fait du frottement des parois de ces deux éléments lors de l'ouverture et de la fermeture du moule. L'usure des parois a tendance à augmenter la quantité de matière s'échappant de la chambre de moulage et engendre une perte de matière pouvant 35 devenir relativement importante et une maintenance contraignante et régulière du moule. 5 10 2943939 -3- Dans le procédé selon l'invention, le moule étant conformé pour que le plan de joint soit incliné relativement à la direction d'ouverture du moule, voire perpendiculaire à cette direction, l'usure du moule est moins importante, voire négligeable, et on économise de la matière et des coûts relatifs à la maintenance.

5 En outre, le procédé selon l'invention est d'autant plus avantageux que le temps de cycle n'est pas augmenté relativement au procédé de l'état de la technique. Le procédé peut également comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques de la liste suivante : - la surface de contact de l'organe est de normale essentiellement parallèle à la 10 direction d'ouverture du moule, - l'étape de modification de la configuration est une étape de déplacement de l'organe selon la direction d'ouverture du moule. Cette technique permet de contrôler très précisément le déplacement de la surface de contact de l'organe relativement à celui du poinçon. Une modification de la configuration de l'organe 15 grâce à ce système est également de conception simple et peu coûteuse. L'étape de modification de la configuration peut également être effectuée par un autre moyen, tel que le chauffage d'une pièce expansible à la chaleur, - le procédé selon l'invention comprend en outre une étape d'insertion d'au moins une cale d'épaisseur prédéterminée entre le poinçon et la matrice, la cale étant 20 placée de sorte que l'épaisseur prédéterminée s'étend selon la direction d'ouverture du moule. De façon préférentielle, cette étape est effectuée suite à l'étape de déplacement du poinçon et permet de contrôler l'épaisseur de la couche de revêtement sur la pièce. Une cale peut également être placée entre le poinçon et la matrice durant l'injection de matière thermoplastique. Si deux cales distinctes 25 sont placées dans le moule lors des étapes d'injection de matière thermoplastique et de revêtement, la cale placée durant l'étape d'injection de matière thermoplastique est d'épaisseur inférieure à la cale placée durant l'étape d'injection du revêtement. Une même cale comprenant deux épaisseurs prédéterminées, par exemple une cale à section trapézoïdale, peut également être 30 utilisée, ce qui permet de simplifier le procédé lorsque l'on veut contrôler l'épaisseur de matière injectée lors des étapes d'injection de la matière plastique et du revêtement.. De préférence, une pluralité de cales sont disposées à l'interface du poinçon et de la matrice, sur tout le pourtour du moule. Cette étape permet d'obtenir une pièce de bonne qualité avec une couche de revêtement 35 d'épaisseur constante et contrôlée sur toute la pièce. En outre, elle est simple à mettre en oeuvre, contrairement à certains procédés de l'état de la technique 2943939 -4- permettant également de contrôler l'épaisseur du revêtement, tel que le contrôle de parallélisme, - dans un mode de réalisation particulier, le procédé comprend une étape de compression de la matière thermoplastique injectée préalable à l'étape de 5 déplacement, - les étapes de déplacement du poinçon et de modification de la configuration de l'organe sont simultanées, ce qui permet d'éviter les fuites de matière même durant le temps que dure l'ouverture du moule, - le procédé comprend une étape de cuisson du revêtement, une étape de 10 chauffage du moule, par exemple par induction ou par vapeur, étant mise en oeuvre durant l'étape de cuisson du revêtement. Les coûts de fabrication sont de ce fait encore diminués car le temps de cuisson est réduit. Le chauffage par induction est particulièrement avantageux puisqu'il permet d'atteindre des températures non atteignables à l'aide d'autres techniques de chauffage et de 15 diminuer l'énergie utilisée pour le chauffage du moule par rapport à d'autres types de chauffage, - le revêtement injecté est un primaire apte à être recouvert par de la peinture ou un vernis, la matière thermoplastique étant alors de préférence teintée. Dans ce cas, tout ou partie de la chaîne de peinture peut être éliminée, ce qui permet 20 d'économiser encore des coûts de fabrication. Une pièce fabriquée à l'aide de matière thermoplastique teintée dans la masse et recouverte d'un vernis IMC est particulièrement avantageuse car toute la chaîne de peinture peut alors être éliminée, - la matière thermoplastique est du polypropylène (PP) ,du polyéthylène (PE), du 25 polyamide (PA), du , de l'acrylonitrile butadiène styrène/ polycarbonate (ABS/PC), et peut être renforcée de fibres. L'invention a également pour objet une pièce fabriquée à l'aide du procédé selon l'invention. Cette pièce est notamment une pièce de carrosserie de véhicule, telle qu'une peau de pare-chocs, un capot ou un ouvrant de type hayon ou porte de coffre.

30 L'invention a également pour objet un moule pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention, comprenant un poinçon et une matrice délimitant une chambre de moulage lorsque le moule est fermé, le poinçon étant mobile relativement à la matrice selon une direction d'ouverture du moule. Le moule comprend en outre un organe, agencé en périphérie du poinçon, respectivement de la matrice, pour être en 35 contact, lorsque le moule est fermé, avec la matrice, respectivement le poinçon selon une surface de normale inclinée d'un angle inférieur à 20°, de préférence à 5°, relativement à 2943939 -5- la direction d'ouverture du moule délimitant en partie la chambre de moulage, la configuration de l'organe pouvant être modifiée pour permettre un déplacement de la surface de contact de l'organe selon la direction d'ouverture. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée 5 uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un moule permettant de mettre en oeuvre le procédé de fabrication selon l'invention, - la figure 2 représente le moule de la figure 1 lors d'une étape d'injection de matière thermoplastique selon le procédé selon un mode de réalisation de l'invention, 10 - la figure 3 représente le moule de la figure 1 lors d'une étape d'injection d'un revêtement selon le procédé selon un mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un moule 10 selon un mode de réalisation de l'invention permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Le moule comprend deux parties formant respectivement un poinçon 12 et une 15 matrice 14 de celui-ci. Chaque partie 12, 14 comprend une paroi 16, respectivement 18, délimitant une chambre de moulage. Le poinçon 12 du moule est déplaçable relativement à la matrice 14 en translation selon une direction prédéterminée 20, correspondant à la direction d'ouverture du moule. Le poinçon est déplaçable selon la direction d'ouverture 20 entre une position 20 fermée dans laquelle le poinçon et la matrice sont en contact et les parois 16 et 18 délimitent la chambre de moulage et une position ouverte dans laquelle le poinçon est éloigné de la matrice. Le poinçon 12 et la matrice 14 sont conformés pour assurer le moulage d'une pièce de carrosserie de véhicule automobile, telle qu'une peau de pare-chocs.

25 Le moule comprend également un organe 22 agencé en périphérie du poinçon 12. L'organe est plus particulièrement agencé autour du poinçon et est déplaçable en translation, grâce à des vérins 24, selon la direction d'ouverture 20 du moule, relativement au poinçon 12. L'organe 22 comprend une surface 26 délimitant en partie la chambre de moulage 30 du moule et apte à être placée en contact avec une surface 30 de la matrice 14 lorsque le moule est fermé. Les surfaces 26, 30 ont une normale essentiellement parallèle à la direction d'ouverture du moule. L'organe peut avoir une forme d'anneau suivant la périphérie du poinçon. Le moule comprend également des moyens 32 d'injection de matière plastique, et 35 des moyens d'éjection de la pièce une fois moulée, comprenant une plaque 34 liée à 2943939 -6- l'organe 22 et à une broche 36 délimitant également la chambre de moulage déplaçable à l'aide de vérins 38. Le moule comprend également des cales amovibles 40 d'épaisseur prédéterminée e. Ces cales 40 sont aptes à être placées entre les parois 42, 44 respectivement de la 5 matrice 14 et du poinçon 12, de sorte que l'épaisseur e de la cale soit selon la direction d'ouverture du moule 20. On va maintenant décrire le procédé de fabrication d'une pièce par le procédé selon un mode de réalisation de l'invention et à l'aide du moule décrit précédemment. Le procédé comprend d'abord une étape de fermeture du moule, jusqu'à ce que la 10 paroi 30 soit en contact avec la paroi 26 de l'organe. Une pression est appliquée sur l'organe 22 par l'intermédiaire des vérins 24 et/ou d'une presse agissant sur le déplacement du poinçon 12 dans son ensemble. L'étanchéité de la chambre de moulage est assurée par la pression maintenue entre l'organe 22 et la matrice 12, du fait notamment de leur orientation.

15 Le procédé comprend ensuite une étape d'injection de matière thermoplastique 50 dans la chambre de moulage par les moyens d'injection 32 de la matrice. La matière thermoplastique est par exemple du polypropylène renforcé de fibres, de préférence teinté masse. Le moule est représenté sur la figure 2 une fois la matière thermoplastique ayant été injectée. On obture ensuite l'injecteur 32 pour arrêter l'injection de matière 20 thermoplastique dans la chambre de moulage. Une fois la matière plastique injectée, le poinçon est ensuite déplacé d'une épaisseur peu importante, inférieure à 1 mm, de préférence à 0,5 mm, par activation de la presse. Simultanément, les moyens de déplacement 24 de l'organe 22 sont activés de sorte que l'organe 22 reste dans sa position relativement à la matrice 14, la surface 26 de 25 l'organe en appui contre la surface 30 de la matrice. La surface de contact 26 de l'organe se déplace donc relativement au poinçon. Suite à cette étape, un espace est dégagé dans la chambre de moulage entre la matrice et la matière thermoplastique. La matière thermoplastique dans la chambre de moulage est également légèrement compressée à ses extrémités par l'organe 22, comme 30 on le voit sur la figure 3. Le déplacement de l'organe de façon concomitante à celui du poinçon est très avantageux car il permet de garder l'étanchéité du moule et d'éviter des fuites de matière thermoplastique hors de la chambre de moulage au stade de l'ouverture du moule. Ensuite, on insère entre les parois 42 et 44 de la matrice et du poinçon les cales 40 35 de sorte que celles-ci aient leur épaisseur dans la direction d'ouverture du moule. Des 2943939 -7- cales sont disposées au niveau de tout le pourtour du moule, ce qui permet d'assurer une fermeture fiable et régulière du moule. On injecte ensuite le revêtement 52 dans le moule, dans l'espace ménagé dans la chambre de moulage entre la matrice et la matière thermoplastique. Le moule est 5 représenté à la figure 3 à la suite de cette étape. Ce revêtement peut être un primaire apte à être recouvert par de la peinture ou un vernis. Les cales permettent de contrôler l'épaisseur entre le poinçon et la matrice de façon précise, pour contrôler l'épaisseur du revêtement injecté. L'étanchéité de la chambre de moulage lors de cette étape est également assurée par la pression maintenue entre 10 l'organe 22 et la matrice 14. Une fois le revêtement injecté, on chauffe le moule pour permettre une cuisson du revêtement. Le moule est ensuite complètement ouvert, grâce à la presse permettant d'éloigner le poinçon de la matrice, et la pièce est éjectée à l'aide des moyens d'éjection lui permettant de se détacher de la surface 16 du poinçon.

15 On notera que la pièce obtenue par ce procédé est très avantageuse car elle est finie dès sa sortie du moule et ne nécessite pas d'étapes de traitement supplémentaires, tel qu'un ponçage pour l'élimination d'éventuelles bavures. Lorsque la matière thermoplastique est teintée masse et le revêtement est un vernis, ce procédé est encore plus avantageux puisque la pièce obtenue par ce procédé peut être placée directement 20 sur un véhicule sans passer par une chaîne de peinture. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessus. En effet, l'organe 22 pourrait être solidaire de la matrice du moule, de façon à former la paroi 30, la paroi 26 étant alors fixe et solidaire du poinçon 12. La surface de contact de l'organe, et par conséquent, celle de la matrice pourrait également comprendre une 25 normale de direction inclinée relativement à la direction d'ouverture du moule, l'inclinaison ne dépassant toutefois pas 20°, de préférence 5°, pour permettre une étanchéité satisfaisante du moule. L'étanchéité du moule pourrait également être réalisée à l'aide de plusieurs organes tels que 22 entourant la matrice, les organes étant en contact les uns avec les autres de façon à entourer continûment le poinçon.

30 En outre, le moule peut ne pas comprendre les moyens de déplacement 24. En effet, l'organe 24 peut être un organe qui se dilate beaucoup avec la chaleur, le déplacement de la surface de contact étant effectué à l'aide d'un chauffage de l'organe. En outre, la forme du moule peut être tout autre, un tel moule pouvant être conformé pour la fabrication d'un capot de véhicule, d'un ouvrant ou d'une pièce ne formant pas une 35 pièce de carrosserie d'un tel véhicule. 2943939 -8- Les matériaux utilisés pour fabriquer la pièces ne sont pas non plus limités à ceux décrits : le matériau thermoplastique peut être par exemple du polyéthylène ou du polyamide, etc, et ce matériau n'est pas forcément chargé de fibres. Il peut contenir des charges d'une autre nature ou ne contenir aucune charges. Le revêtement peut 5 également d'autre nature que celle décrite, à condition qu'il puisse être injecté dans le moule et soit donc de type IMC. De plus, le procédé peut comprendre une étape supplémentaire de compression avant l'ouverture du moule. La fermeture du moule avant l'injection de la matière thermoplastique peut également être effectuée à l'aide de cales, celles-ci étant alors 10 d'épaisseur moindre que les cales mises en place par la suite pour l'injection du revêtement. Le procédé peut également être effectué sans qu'aucune cale ne soit placée entre le poinçon et la matrice durant l'étape d'injection du revêtement ou durant l'étape d'injection de la matière thermoplastique.

15 Le procédé peut également comprendre une étape de chauffage du moule durant la cuisson du revêtement. Ce chauffage peut être effectué par tous moyens, par exemple par vapeur ou par induction. Des moyens de chauffage peuvent pour cela être agencés sur le moule, de préférence uniquement sur la matrice, de façon à chauffer uniquement la surface nécessaire du moule, c'est à dire celle qui se trouve au voisinage de revêtement. 20

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce réalisée en un matériau thermoplastique (50) et recouverte d'un revêtement (52), à l'aide d'un moule (10) comprenant un poinçon (12) et une matrice (14) délimitant une chambre de moulage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - injection du matériau thermoplastique (50) dans la chambre de moulage, - déplacement du poinçon (12) d'une distance inférieure à 1 mm selon une direction d'ouverture (20) du moule, de préférence inférieure à 0,5 mm. - modification de la configuration d'au moins un organe (22) du moule, agencé en périphérie du poinçon (12), respectivement de la matrice (14), pour être en contact, lorsque le moule est fermé, avec la matrice (14), respectivement le poinçon (12), selon une surface de normale inclinée d'un angle inférieur à 20°, de préférence à 5°, relativement à la direction d'ouverture délimitant en partie la chambre de moulage, de façon à déplacer la surface de contact (26) de l'organe (22) selon la direction d'ouverture d'une distance supérieure ou égale à la distance parcourue par le poinçon lors de l'étape de déplacement, injection du revêtement (52) dans la chambre de moulage.
2. 2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel l'étape de modification de la configuration est une étape de déplacement de l'organe selon la direction d'ouverture du moule.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape d'insertion d'au moins une cale (40) d'épaisseur prédéterminée (e) entre le poinçon (12) et la matrice (14), la cale étant placée de sorte que l'épaisseur prédéterminée est selon la direction d'ouverture.
4. 4. Procédé selon la revendication précédente, dans laquelle l'étape d'insertion de la cale (40) est effectuée suite à l'étape de déplacement du poinçon (12).
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de compression de la matière thermoplastique injectée préalable à l'étape de déplacement du poinçon.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étapes de déplacement du poinçon (12) et de modification de la configuration de l'organe (22) sont simultanées.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de cuisson du revêtement, une étape de chauffage d'au moins une partie du 2943939 -10- moule, par induction ou par vapeur, étant mise en oeuvre durant l'étape de cuisson du revêtement.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière thermoplastique (50) comprend polypropylène (PP) ,du polyéthylène (PE), du 5 polyamide (PA), de l'acrylonitrile butadiène styrène/ polycarbonate (ABS/PC), et peut être renforcée de fibres.
9. 9. Pièce, de préférence pièce de carrosserie pour véhicule, obtenue par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. 10. Moule (10) pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'une 10 quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un poinçon (12) et une matrice (14) délimitant une chambre de moulage lorsque le moule est fermé, le poinçon (12) étant mobile relativement à la matrice (14) selon une direction d'ouverture du moule, le moule comprenant en outre au moins un organe (22), agencé en périphérie du poinçon (12), respectivement de la matrice (14), pour être en contact, lorsque le moule est 15 fermé, avec la matrice (14), respectivement le poinçon (12), selon une surface (26) de normale inclinée d'un angle inférieur à 20°, de préférence à 5°, relativement à la direction d'ouverture délimitant en partie la chambre de moulage, la configuration de l'organe pouvant être modifiée pour permettre un déplacement de la surface de contact (26) de l'organe selon la direction d'ouverture 20