FR3029825A1 - Procede de fabrication d'une piece d'equipement de vehicule automobile et piece de vehicule automobile comprenant un corps composite associee - Google Patents

Procede de fabrication d'une piece d'equipement de vehicule automobile et piece de vehicule automobile comprenant un corps composite associee Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce d'équipement de véhicule automobile (1), comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'une nappe comprenant des fibres de céramique (24) et des fibres de polymère thermofusible, la température de fusion du polymère thermofusible étant supérieure à 200°C, - chauffage de la nappe, à une température supérieure à 200°C, pour faire fondre le polymère thermofusible, - application d'un tissu (12) sur la nappe, le tissu (12) comprenant des fils ayant une âme en polymère présentant un point de ramollissement supérieur ou égal à 200°C, - thermoformage du tissu (12) et de la nappe dans un moule de conformage.

Description

1 Procédé de fabrication d'une pièce d'équipement de véhicule automobile et pièce de véhicule automobile comprenant un corps composite associée La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce d'équipement de véhicule automobile.
La pièce de véhicule automobile est destinée à constituer une pièce structurante dans un véhicule automobile, telle qu'une tablette, un faux-plancher ou de garniture latérale de coffre. Les revêtements actuels de sols, de tablette ou de garniture latérale de coffre de véhicule automobile, sont souvent jugés salissants, peu résistants à l'abrasion et difficilement nettoyables. Ils nécessitent l'ajout de sur-tapis ou de talonnettes en plastique. Les revêtements actuels pour les pièces d'équipement de véhicule automobile comprennent généralement, des moquettes aiguilletées ou touffetées, des textiles de type tricots chaîne en tant que parement pour les tablettes ou les pavillons, des feuilles de plastiques TPO (Thermoplastic PolyOlefin) éventuellement grainées ou des feuilles de parement en bois flexibilisé. Cependant, ces revêtements présentent soit des propriétés limitées en termes de résistance à l'abrasion, soit des problèmes de nettoyabilité. Il existe un besoin pour un revêtement bon marché, thermoformable et ayant une absorption acoustique contrôlée.
Des tissus constitués de fils, comprenant une gaine en polychlorure de vinyle (PVC) et une âme en polyéthylène téréphtalate (PET) semi-cristallin sont connus. On entend par PET semi-cristallin, le PET présentant, par exemple, un taux de cristallinité supérieur à 20 %. De tels tissus sont solides et peu déformables. Ces tissus sont adaptés au revêtement de sol dans le domaine de l'habitat et des applications extérieures en raison de leur résistance à l'eau et de leur résistance mécanique. En outre, l'âme en PET présente une rigidité facilitant le tissage du fil. Cependant, de tels tissus ne sont pas employés pour la fabrication de pièces de véhicule automobile avec des formes irrégulières en raison de leurs contraintes de thermoformage. En effet, de tels tissus ne sont pas déformables dans les conditions de fonctionnement des lignes de formage et avec les corps composites généralement associés au revêtement. En effet, lorsque la pièce de véhicule à former est un élément d'un complexe insonorisant de plancher de véhicule, il est nécessaire de disposer d'un revêtement apte à se conformer à la forme du complexe. Par exemple, les revêtements de sols sont associés à d'autres produits, comme des masses lourdes ou des feutres pour des raisons 3029825 2 acoustiques et/ou afin de leur conférer une raideur suffisante qui lui permettra d'être positionné dans le véhicule rapidement sur les chaînes de montage. Le corps composite recouvert par le revêtement comporte, par exemple, une nappe de fibres de céramique, par exemple, de fibres de verre, les fibres de céramique 5 étant noyées dans une matrice en polymère thermoplastique en polyoléfine, tel que du polypropylène. Ce type de matériau est désigné par le terme commercial « Sommold ». Ce matériau étant constitué de fibres de verre et de polypropylène se dégrade très rapidement au-dessus de 200°C. Or, la température de ramollissement du PET est d'environ 230°C. Le PET semi- 10 cristallin n'est thermoformable qu'à partir de 230°C ce qui rend impossible son association avec le Sommold et donc sa mise en forme pour une utilisation dans le contexte des revêtements automobiles. À 160°C, la température defusion du polypropylène, et de mise en forme du Sommold, le PET n'est pas thermoformable. A 230°C, le PET est thermoformable mais le polypropylène se dégrade conduisant à de mauvaises propriétés 15 mécaniques de la pièce. Par ailleurs le PVC qui constitue la gaine des fils du tissu se dégrade également très rapidement au-dessus de 200°C. Le Sommold et le tissu du type décrit précédemment sont donc incompatibles et ne sont pas associables dans une pièce composite. Un but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une pièce 20 comprenant un tel tissu mais qui soit compatible avec les procédés de formage dédiés aux revêtements de sol automobile. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé du type précité comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'une nappe comprenant des fibres de céramique et des fibres de 25 polymère thermofusible, la température de fusion du polymère thermofusible étant supérieure à 200°C ; - chauffage de la nappe, à une température supérieure à 200°C, pour faire fondre le polymère thermofusible ; - application d'un tissu sur la nappe, le tissu comprenant des fils ayant une âme en 30 polymère présentant un point de ramollissement supérieur ou égal à 200°C ; - thermoformage du tissu et de la nappe dans un moule de conformage. Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : 35 - le procédé comprend une étape de transfert thermique entre la nappe et le tissu après le chauffage de la nappe, le transfert thermique permettant le chauffage du tissu à 3029825 3 une température supérieure ou égale à la température de ramollissement de l'âme, de préférence supérieure à 200°C ; - le polymère thermofusible est du polyéthylène téréphtalate ; - les fils du tissu ont une âme en polyéthylène téréphtalate ; 5 - les fils du tissu ont une gaine comprenant du polychlorure de vinyle ; - le moule de conformage est maintenu à une température comprise entre 100°C et 200°C, avantageusement à 140°C ; - le tissu et la nappe sont maintenu dans le moule de conformage moins d'une minute ; 10 - le procédé comprend en outre, les étapes suivantes : - application d'un film de collage sur la nappe, avant l'application du tissu, - le tissu étant appliqué sur le film de collage, avant le thermoformage ; - la nappe présente une face supérieure et une face opposée, le tissu étant fixé sur la face supérieure de la nappe, le procédé comprenant l'étape suivante application 15 d'un non tissé sur la face opposée de la nappe. L'invention a également pour objet une pièce d'équipement de véhicule automobile comprenant : - un corps composite comprenant une matrice en polymère et des fibres de céramique noyées dans la matrice ; 20 - un tissu, le tissu comprenant une face supérieure destinée à être orientée vers un habitacle du véhicule et une face opposée fixée sur le corps composite, le tissu épousant la forme du corps composite ; caractérisée en ce que le tissu comprend des fils ayant une âme en polymère présentant un point de ramollissement supérieur ou égal à 200°C.
25 La pièce d'équipement de véhicule automobile selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - la matrice du corps composite comprend du polyéthylène téréphtalate ; - le tissu comprend des fils ayant une âme en polyéthylène téréphtalate et une 30 gaine comprenant du polychlorure de vinyle ; - la pièce comprend un film de collage entre le corps composite et le tissu, le film de collage étant de préférence en polyamide ; - le tissu présente une épaisseur inférieure à 2 mm ; - le corps composite présente une face supérieure et une face opposée, le tissu 35 étant fixé sur la face supérieure du corps composite, la pièce comprenant un non tissé fixé sur la face opposée du corps composite. 3029825 4 - La pièce comporte au moins une feuille fixée sur le corps composite, le tissu étant fixé sur la feuille ; La pièce comporte un premier corps composite, un deuxième corps composite et un écarteur intermédiaire, le tissu étant fixé sur le premier corps composite.
5 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe, dans un plan vertical, d'un exemple d'élément de faux plancher et d'une partie de caisse de véhicule sur laquelle il est monté, et 10 - la figure 2 représente un fil du tissu de la pièce selon l'invention, - la figure 3 est une vue d'une unité de chauffage d'un ensemble de fabrication d'une pièce d'équipement selon l'invention pendant une étape de fabrication. - les figures 4 est une vue en coupe d'une unité de thermoformage pendant une étape ultérieure de fabrication 15 - la figure 5 est une vue partielle en coupe d'une deuxième pièce réalisée par un procédé selon l'invention. - la figure 6 est une vue partielle en coupe d'une troisième pièce réalisée par un procédé selon l'invention. La figure 1 illustre un exemple d'une pièce d'équipement de véhicule automobile 1 20 suivant l'invention. La pièce d'équipement de véhicule automobile 1 est destinée à être placée dans un habitacle 2 du véhicule. Dans l'exemple décrit ici, la pièce d'équipement de véhicule automobile 1 est un élément de faux plancher. En variante, la pièce d'équipement de véhicule automobile 1 25 est un élément du tableau de bord, un élément du tunnel, un complexe de garnissage d'une tablette, du coffre, un complexe insonorisant de garniture latérale, ou autres. On appelle tunnel la partie centrale de l'habitacle, généralement en relief par rapport au plancher, et séparant le conducteur du passager. La figure 1 est orientée dans le repère orthonormé X, Y, Z correspondant à 30 l'orientation normale d'un véhicule. Dans ce système d'axes : - l'axe X correspond à l'axe longitudinal du véhicule, orienté dans le sens de la marche ; - l'axe Z est l'axe vertical orienté du bas vers le haut ; et 35 - l'axe Y est l'axe transversal du véhicule.
3029825 5 Dans la suite de la description, les termes de position et d'orientation s'entendent en référence à ce système d'axes. La pièce d'équipement de véhicule automobile 1 est disposée dans l'habitacle 2 du véhicule.
5 La pièce 1 présente des caractéristiques d'absorption acoustiques ou d'isolation acoustique de façon à réduire les nuisances sonores. Par exemple, la pièce 1 est destinée à isoler acoustiquement l'habitacle intérieur du compartiment moteur. En outre, la pièce 1 présente une raideur et une stabilité dimensionnelle adaptée à son utilisation comme un sol dans le véhicule automobile.
10 Sur la figure 1, la pièce d'équipement de véhicule automobile 1 est représentée en configuration assemblée sur une caisse de véhicule. La caisse de véhicule est représentée schématiquement par une partie de plancher de caisse 4, et des rebords verticaux 6, constitués de parties de caisses venues de matière avec le plancher 4 ou de longerons solidaire de la caisse.
15 La pièce d'équipement de véhicule automobile 1 comprend un corps composite 10 et un tissu 12, visible depuis l'habitacle 2. La pièce d'équipement 1 comporte, en outre, un film de collage 14 disposé entre le tissu 12 et la paroi 10. Avantageusement, la pièce comporte de plus un non tissé 16, disposé à l'opposé du tissu 12 sur le corps composite 10.
20 La pièce d'équipement de véhicule automobile 1 présente une épaisseur comprise entre 3 mm et 8 mm. Le corps composite 10 présente une face supérieure 18 destinée à être orientée vers l'habitacle 2 du véhicule et une face opposée 20. Le corps composite 10 présente, par exemple, avantageusement une épaisseur 25 comprise entre 1 mm et 5 mm. Le corps composite 10 présente une forme sensiblement plane, par exemple, avec des reliefs faibles lorsqu'il s'agit par exemple d'un plancher ou une forme avec des reliefs très accentués lorsqu'il s'agit d'une tablette de coffre. Le corps composite 10 comprend une matrice en polymère 22 et une pluralité de 30 fibres de céramique 24 noyées dans la matrice. La matrice en polymère 22 lie les fibres de céramique 24 entre elles. La matrice 22 est formée d'un polymère thermofusible comme cela sera décrit par la suite. Le polymère thermofusible est avantageusement constitué à base d'un polyester saturé thermoplastique, différent d'un polyester insaturé thermodur.
35 Par exemple, le polymère thermofusible est du polyéthylène téréphtalate (PET). Par exemple, le polymère thermofusible est un polyéthylène téréphtalate (PET) 3029825 6 saturé obtenu par polycondensation de l'acide téréphtalique avec l'éthylène glycol. Le polymère thermofusible présente avantageusement une température de transition vitreuse, mesurée par DSC (« Diffferential Scanning Calorimetry » ou Calorimétrie Différentielle à Balayage) selon la Norme ISO 11357-2, supérieure à 60°C, et 5 notamment comprise entre 75°C et 85°C. Le polymère thermofusible présente une température de fusion notamment supérieure à 200°C, par exemple, comprise entre 240°C et 260°C. Le polymère thermofusible est avantageusement semi-cristallin. Il présente un taux de cristallinité supérieur à 10 %, notamment compris entre 20 % et 40 %. Le 10 polymère thermofusible présente une température de cristallisation, mesurée par la Norme ISO 11357-1 avantageusement supérieure à 100°C, et notamment comprise entre 140°C et 160°C Ainsi le polymère thermofusible formant la matrice 22 présente un indice de fluage (melt flow index ou MFI) à 260°C avec une charge ncminale de 0,325kg, tel que mesuré 15 par la Norme ISO 1133 :2005 Méthode A, supérieur à 20g/10mn, et notamment compris entre 20g/lOmn et 60g/lOmn, avantageusement entre 30g/lOmn et 60g/lOmn. Le point de ramollissement du polymère thermofusible est compris entre 200°C et 250°C et avantageusement entre 220°C et 240°C. La proportion massique de polymère thermofusible dans le corps composite 10 est 20 comprise entre 30 % et 70 % en masse et la proportion massique des fibres de céramique 24 dans le corps composite 10 est comprise entre 70 % et 30 % en masse. Ces pourcentages sont calculés par rapport à la masse totale des fibres de céramique 24 et de la matrice 22 en polymère thermofusible. Les fibres de céramique 24 sont, par exemple, des fibres de verre.
25 Les fibres de céramique présentent une longueur moyenne inférieure à 150 mm et un diamètre inférieur à 50 micromètres. Le corps composite 10 est obtenu à partir d'une nappe initiale 26 comprenant un mélange de fibres de céramique 24 et de fibres 28 de polymère thermofusible. La nappe initiale 26 est avantageusement apte à être thermoformée à une 30 température supérieure ou égale à 200°C, comprise entre 260°C et 300°C et de préférence à une température entre 250°C et 270°C. Par matériau « apte à être thermoformé », on entend que le matériau à la température de thermoformage est ductile et apte à adopter la forme d'un moule. Lorsque le matériau refroidit, le matériau conserve alors la forme obtenue.
35 Dans la nappe initiale 26 avant fusion des fibres de polymère, les fibres de céramique 24 sont dispersées dans les fibres de polymère thermofusible 28.
3029825 7 Dans la nappe initiale 26, la proportion massique de fibres de polymère thermofusible 28 est similaire à celle du corps composite 10. La nappe initiale 26 présente une tenue mécanique propre. Elle présente une masse volumique, par exemple, comprise entre 80 kg/m3 et 150 kg/m3.
5 L'épaisseur de la nappe initiale 26 est supérieure à 5 mm, et est, par exemple, comprise entre 7 mm et 12 mm. Le grammage et l'épaisseur de la nappe initiale 26 sont adaptés pour faciliter le transfert thermique qui sera décrit par la suite. La nappe 26 présente par exemple un grammage entre 1500 g/m2 et 2000 g/m2.
10 Les fibres 28 de polymère thermofusible présentent une longueur moyenne inférieure à 150 mm et un titre compris entre 6,7 dTex et 17 dTex. Le tissu 12 est visible depuis l'habitacle 2 du véhicule. Le tissu 12 est disposé au-dessus de la face supérieure 18 du corps composite 10. Le tissu 12 est fixé sur la face supérieure 18 du corps composite 10, 15 avantageusement par le film de collage 14. Le tissu 12 comprend une face supérieure 30 destinée à être orientée vers l'habitacle 2 du véhicule et une face opposée 32 fixée sur le corps composite 10. Dans la pièce assemblée, le tissu 12 épouse la forme du corps composite 10. En outre, le tissu 12 présente une épaisseur comprise entre 1 mm et 2 mm et un 20 grammage inférieur à 500 g/m2. Le grammage et l'épaisseur du tissu 12 sont adaptés pour faciliter le transfert thermique qui sera décrit par la suite. Ainsi le grammage du tissu 12 est très inférieur à celui de la nappe 26. Le tissu 12 est apte à être thermoformé à une température supérieure à 200 °C 25 comprise entre 220°C et 260°C et de préférence à 2°C. En outre, le tissu 12 présente un module d'Young mesuré selon la norme NF EN ISO 527-3 à 20°C supérieur à 2 Méga Pascal. Le tissu 12 est constitué d'une pluralité de fils 34. Le tissu 12 comprend avantageusement des fils de chaînes et des fils de trames tissés entre eux.
30 La température de ramollissement des fils 34 du tissu 12, est supérieure à 220°C. Un fil 34 est représenté sur la figure 2. Le fil 34 comprend une âme 36 et une gaine 38 recouvrant l'âme 36. Le fil 34 est allongé selon un axe principal A. La longueur du fil 34 selon l'axe principal A est adaptée au tissu 12.
3029825 8 En outre, le fil 34 est résistant à une traction de tissage. En outre, le fil 34 présente un module d'Young mesuré selon la norme NF EN ISO 527-3 à 20°C supérieur à 2 Méga Pascal. La section du fil 34 transversalement à l'axe principal A est avantageusement 5 circulaire. Le diamètre D du fil 34 est inférieur à 1 mm et est avantageusement compris entre 0,4 mm et 0,6 mm. La section de l'âme 36 transversalement à l'axe principal A est régulière sur toute la longueur du fil 34. La section de l'âme 36 est sensiblement un disque. Le diamètre d de l'âme 36 est compris entre 30 % et 50 % du diamètre D du fil 34.
10 La section de la gaine 38 transversalement à l'axe principal A est régulière sur toute la longueur du fil 34. La section de la gaine 38 est sensiblement un anneau. L'épaisseur e de la gaine 38 est comprise entre 25 % et 35 % du diamètre D du fil 34. L'âme 36 est en polymère. La gaine 38 est en polymère. Le point de ramollissement du polymère de l'âme 36 est compris entre 200°C et 15 250°C et avantageusement entre 220°C et 240°C. Par exemple, l'âme 36 comprend du polyester téréphtalate (PET). L'âme 36 comprend avantageusement le PET sous la forme d'un filament continu. En variante, l'âme 36 comprend le PET en filé de fibres. Le point de ramollissement du polymère de la gaine 38 est inférieur à 200°C, 20 notamment inférieur à 130°C. Le polymère de la gaine 38 se dégrade à partir de 200°C. La gaine 38 comprend du polychlorure de vinyle (PVC). En variante, la gaine 38 comprend en outre des plastifiants. La gaine 38 à base de PVC commence à relarguer son plastifiant vers 180°C.
25 Le PVC se dégrade à partir de 200°C. La gaine 38 est apte à empêcher l'accumulation de poussière. La gaine 38 est solidaire de l'âme 36. La gaine 38 est, par exemple, formée par extrusion autour de l'âme 36. Le tissu 12 est à la fois poreux et résistant. L'armure, le diamètre et le serrage des 30 fils 34 du tissu 12 est adapté pour avoir la porosité désirée et donc une résistance au passage de l'air adaptée et la résistance à l'allongement désirée. Le nombre de fils 34 au cm du tissu 12 dans le sens chaîne ainsi que dans le sens trame est compris entre 5 et 15. La résistance au passage de l'air du tissu 12 (RPA) mesurée selon la norme 35 ISO 9053 est comprise entre 50 N.s.rn-3 et 500 N.s.rn-3.
3029825 9 La porosité du tissu 12 confère à la pièce d'équipement de véhicule automobile 1 des propriétés d'absorption acoustique améliorées. Le tissu 12 présente une résistance à l'abrasion particulièrement améliorée par rapport aux moquettes touffetées ou aiguilletées, utilisées habituellement dans les 5 véhicules. De plus, le tissu 12 est muni d'une couche complémentaire, lui conférant d'autres propriétés comme, par exemple, une résistance aux frottements et à l'abrasion. Par exemple, la couche complémentaire du tissu 12 est un vernis de polyuréthane (PU), permettant de limiter les émanations de matériaux tels des plastifiants, par exemple, 10 de la gaine à base de PVC. Avantageusement, le vernis est propre à être chauffé à 140°C sans subir de dégradation. Le vernis est appliqué par exemple lors de l'étape de thermofixation qui suit immédiatement l'étape de tissage. Cette étape de thermofixation permet de légèrement souder les fils les uns aux autres de façon à éviter les déformations du tissu lors de l'enroulement en vue de son conditionnement.
15 La grande résistance aux frottements que la couche complémentaire à base de polyuréthane confère au tissu 12, permet d'éviter l'ajout de talonnettes, par exemple, sous les pédales du véhicule. De la même façon, la simplicité d'entretien et de nettoyage de ce tissu 12 rend inutile l'utilisation de « sur-tapis », c'est-à-dire de pièces de tapis amovibles permettant de 20 limiter l'encrassement de la moquette et de simplifier le nettoyage de l'habitacle. Le tissu 12 est anti-poussière, c'est-à-dire qu'il est apte à empêcher la poussière présente dans l'habitacle 2 et se déposant régulièrement sur le sol d'être retenue sur le tissu 12. De plus, le tissu 12 est apte à empêcher la prolifération d'acariens responsables d'allergènes.
25 Le film de collage 14 est appliqué entre la face supérieure du corps composite 10 et la face opposée 22 du tissu 12. Par exemple, le film de collage 14 est appliqué sur toute la surface de la face supérieure 18 du corps composite 10. En variante, le film de collage 14 est appliqué sur certaines zones de fixation seulement. Le film de collage 14 est propre à permettre une adhésion entre le corps 30 composite 10 et le tissu 12. Le film de collage 14 comprend, par exemple, du polyamide (PA). Le film de collage 14 est, par exemple, une mono couche de copolyamide. Par exemple, le film de collage 14 est le film référencé L202.89 de la société PROCHIMIR. Le film de collage 14 présente une forte affinité avec le polymère de la gaine 32.
35 Par exemple, le film de collage 14 est compatible avec le PVC permettant une adhésion forte entre le corps composite 10 et le tissu 12.
3029825 10 Le grammage et l'épaisseur du film de collage 26 sont adaptés pour faciliter le transfert thermique qui sera décrit par la suite. Ainsi le film 26 présente un grammage beaucoup plus faible que la nappe 26 par exemple 100g/m2. Le film de collage 14 présente une épaisseur inférieure ou égale à 50 5 micromètres. Le film de collage 14 présente une température de fusion comprise entre 120°C et 140°C. Sur la figure 1, le non tissé 16 est fixé sur la face opposée 20 du corps composite 10.
10 Le non tissé 16 est propre à assurer une stabilité dimensionnelle au complexe. En complément, le non tissé 16 permet d'obtenir une pièce 1 avec un aspect d'envers non rugueux et ne présentant pas de fibres de céramiques 24 dépassant du corps composite 10. Le non tissé 16 comprend avantageusement des fibres en PET non tissées. Le 15 non tissé 16 est deformable par glissement des fibres de PET les unes par rapport aux autres sous l'effet d'un étirement. Cependant, les fibres de PET du non tissé 16, après un chauffage à 140°C, conservent les mêmes propriétésde rigidité. Un ensemble de fabrication 40 de la pièce 10, destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est illustré par les figures 3 et 4.
20 L'ensemble de fabrication 40 comprend une unité de chauffage 42 visible sur la figure 3, une unité de thermoformage 44 visible sur la figure 4 et une unité d'application 45 de film de collage. L'unité de chauffage 42 comporte au moins un plateau 48 de support d'une nappe et au moins un moyen 50 de chauffage de la nappe.
25 L'unité de chauffage 42 est apte à chauffer la nappe initiale 26 à une température supérieure à 200°C, avantageusement comprise entre210°C et 300°C, avantageusement à 270 °C. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, l'unité de chauffage 42 comprend une paire de plateaux 48, en regard destinée à préformer la nappe 26.
30 La paire comprend deux plateaux 48 en regard délimitant entre eux un espace intermédiaire 52. Avantageusement, un moyen de chauffage 50 est disposé dans chaque plateau 48 pour chauffer la nappe initiale 26 directement par contact. Par ailleurs ces moyens de chauffage 50 sont montés sur une presse de faible 35 puissance mais néanmoins capable d'exercer une force de 10 tonnes pour permettre la compression de la nappe initiale 26.
3029825 11 Dans l'exemple représenté sur la figure 4, l'unité de thermoformage 44 est formée d'un moule 54 qui comporte un premier demi-moule 56 et un deuxième demi-moule 58 délimitant entre eux une cavité de moulage 60. Le moule 54 présente la forme finale de la pièce 1. Le demi-moule inférieur est représenté creux sur la figure 4.
5 L'unité de thermoformage 44 comporte en outre des moyens de régulation de la température 62 de chaque demi-moule 56, 58. La hauteur de la cavité de moulage 60 correspond à l'épaisseur de la pièce 1. Un procédé de fabrication d'une pièce d'équipement de véhicule automobile 1 va maintenant être décrit en regard des figures 3 et 4.
10 Le procédé comprend une étape de fourniture de la nappe initiale 26, une étape de chauffage de la nappe initiale 26, une étape d'application du film de collage 14, une étape d'application du tissu 12 et une étape de thermoformage. Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape de vernissage. A l'étape de fourniture, une nappe initiale 26 formée de fibres de céramique 24 et 15 de fibres 28 en matériau polymère thermofusible est fournie. Cette nappe initiale 26 est découpée pour présenter un contour extérieur correspondant aux dimensions de la pièce 1. La nappe initiale 26 a été avantageusement réalisée par un procédé par dispersion à l'air ou « airlay » qui permet de traiter aisément les mélanges de fibres 24, 28 20 de toutes natures. Elle peut être également réalisée par voie sèche classique (cardage suivi de nappage). Après sa constitution, la nappe initiale 26 est renforcée par aiguilletage pour une manipulation plus aisée. De même, un tissu 12 est fourni et est découpé pour présenter un contour extérieur correspondant aux dimensions de la pièce 1.
25 Ensuite, lors de l'étape de chauffage, la nappe initiale 26 est introduite dans l'unité de chauffage 42, comme représenté sur la figure 3. Puis, la nappe initiale 26 est placée en appui contre les plateaux 48. Lors de l'étape de chauffage, la nappe initiale 26 est chauffée jusqu'à une température de chauffage supérieure à la température de fusion du polymère 30 thermofusible constituant les fibres de polymère 28. La température de chauffage est supérieure à 200°C. Par exemple, les plateaux sont maintenus à 270°C par les moyens de chauffage50. Ce chauffage est mis en oeuvre pendant un temps de résidence supérieur à 10 secondes, et notamment compris entre 30 secondes et 45 secondes. Cette température 35 est, par exemple, supérieure à 200°C, et notammentcomprise entre 250°C et 270°C.
3029825 12 L'étape de chauffage permet de faire fondre les fibres de matériau polymère thermofusible 28 et faire adhérer le polymère thermofusible fondu aux fibres en céramique 24. Lors de l'étape de chauffage de la nappe initiale 26, la nappe initiale 26 est 5 avantageusement comprimée. La pression exercée dans l'unité de chauffage 42 permet d'une part, le transfert des calories, et d'autre part, la compression de la nappe 26 pour former une nappe préformée à la densité souhaitée. La nappe initiale 26 est comprimée jusqu'à la densité requise, c'est-à-dire entre 500 kg/m3 et 1500 kg/m3. Ainsi, lorsque le corps composite 10 est fabriqué dans l'unité de chauffage 42, une 10 compression est exercée sur la nappe initiale 26 entre les plateaux 48 pour diminuer l'épaisseur de la nappe initiale 26. Cette diminution est, par exemple, de l'ordre d'un rapport cinq, avantageusement d'un rapport dix. Ainsi, lorsque la nappe initiale 26 présente initialement une épaisseur comprise entre 12 mm et 7 mm, elle comprend ultérieurement entre les plateaux 48 de l'unité de 15 chauffage 42 une épaisseur comprise entre 2 mm et 0,5 mm ce qui correspond approximativement à la densité finale requise pour le corps composite 10. La pression exercée dans l'unité de chauffage 42 est, par exemple, de 6 bars ce qui est susceptible d'être produit par une presse de 10 tonnes. Le temps de résidence dans l'unité de chauffage 42 permet de chauffer les fibres 20 en polymère thermofusible 28 jusqu'à une température supérieure à leur température de fusion. Le polymère thermofusibles des fibres 28 est alors au moins en partie sous forme liquide et imprègne les fibres de céramique 24. A la fin de cette étape de chauffage de la nappe initiale 26, on parlera de la « nappe préformée » 64. En effet, le corps composite 10 en tant que tel n'est pas 25 réellement constitué, car le polymère qui est encore en fusion ne constitue pas à proprement parler la matrice 22 d'un corps composite 10. Ce produit intermédiaire est néanmoins manipulable. La nappe préformée 64 est retirée de l'unité de chauffage 42. Il convient de noter qu'une fois retiré de l'unité de chauffage 42, du fait de la 30 résilience des fibres de céramique 24 et du fait que la matrice 22 n'est pas constituée, la nappe préformée 64 peut reprendre de l'épaisseur. La nappe préformée 64 présente donc une densité s'approchant de la densité finale du corps composite 10. La différence de densité entre la nappe préformée 64 et le corps composite 10 final est ainsi comprise entre 50 % et 100 (3/0 35 Ensuite, après la sortie de l'unité de chauffage 42, le film de collage 14 est appliqué sur la nappe préformée 64.
3029825 13 Le film de collage 14 est par exemple issu d'une bobine. Le film de collage 14 est préalablement découpé aux dimensions de la pièce 1. Le film de collage 14 est appliqué sur la nappe préformée 64 par l'unité d'application 45.
5 Ensuite, le tissu 12 est appliqué sur la nappe préformée 64 qui est recouverte du film de collage 14. Les parois du moule 54 de conformage sont maintenues, par l'unité de régulation thermique 62, avantageusement à température constante de consigne souhaitée qui correspond avantageusement à la température de cristallisation du polymère 10 thermofusible présent dans la nappe. Le moule 54 de conformage est ainsi maintenu à une température comprise entre 100°C et 200°C, avantageusement à 140°C qui est lâempérature de cristallisation du PET employé. Alternativement, le moule est régulé pour être maintenu à la température 15 ambiante. Le complexe constitué du corps composite 10, du film 16 et du tissu 12 est introduit dans la cavité de moulage 60 entre deux demi-moules 56, 58, comme représenté sur la figure 4. Le non tissé 16 est, par exemple, placé dans le fond du demi-moule inférieur 54 de 20 thermoformage. Le complexe est introduit dans le demi- moule inférieur 54 de sorte à ce que la face opposée 20 de la nappe soit en contact avec le non tissé 16. A la suite de l'étape d'application du tissu 12 sur la nappe préformée 64, le procédé comprend une étape de transfert thermique. Le temps de transfert thermique est le temps entre le début de l'application du 25 tissu 12 sur la nappe préformée 64 et la fermeture du moule. Lors du transfert thermique, les calories de la nappe préformée 64 sont transférées rapidement au film de collage 16 et au tissu 12 du fait de leur faible grammage. Il convient qu'au moment de la fermeture du moule l'âme 36 des fils 34 atteigne 30 une température supérieure à 200°C de façon à pouvdr être thermoformé. Ce temps de transfert doit donc être le plus court possible. Le temps de transfert thermique est conditionné par l'inertie thermique de la nappe composite 64 et donc par son grammage. Le temps de transfert thermique est inférieur ou égal à 10 s. Il est avantageusement compris entre 5 et 10s.
35 Le temps de transfert thermique est adapté pour permettre le chauffage du tissu 12 à une température supérieure ou égale à la température de ramollissement du tissu 3029825 14 12, de préférence supérieure à 200°C. En outre le temps de transfert thermique est suffisamment court pour limiter la dégradation du polymère de la gaine 38. En particulier, le temps de transfert thermique est adapté pour limiter la 5 dégradation de la gaine et l'exsudation des plastifiants lorsque la gaine est en PVC. Ainsi ce mode de transfert thermique par la nappe composite 64 de forte inertie thermique vers le tissu de faible inertie thermique permet de façon surprenante d'atteindre la température de ramollissement de l'âme 36 des fils 34 mais ceci durant une fenêtre de temps suffisamment courte pour ne pas dégrader la gaine 38 en PVC. Cette fenêtre est 10 mise à profit pour thermoformer l'ensemble et en particulier le tissu 12. Suite au transfert thermique le film de collage 14 atteint sa température de fusion. En outre, le non tissé 16 adhère à la nappe préformée 64 grâce au contact avec le polymère thermofusible en fusion. Du fait du transfert thermique, au moment de la fermeture du moule 54, la 15 température au sein du tissu 12 correspond à la température de ramollissement du tissu. Par exemple, la température du tissu au moment de la fermeture du moule est comprise entre 200°C et 240°C. Lorsque le moule 54 est fermé, la nappe préformée 64 et le tissu 10 adoptent alors une forme conjuguée à celle du volume qui la reçoit. La cavité de moulage 60 subsistant 20 entre les parois du moule 54 correspond alors à l'épaisseur souhaitée pour la pièce 1 finale. Lors de l'étape de thermoformage, le tissu 12 et la nappe préformée 54 épousent la forme du moule 54 pour former le corps composite 10 muni d'un revêtement en tissu 12. Le tissu 12 épouse la forme du corps composite 10. De plus, au cours de l'étape de 25 thermoformage, le tissu 12 se fixe au corps composite 10. Le tissu 10 et la nappe préformée 64 sont maintenus dans le moule 54 fermé pendant un temps de résidence supérieur à 10 secondes, et notamment compris entre 30 secondes et 45 secondes ceci pour assurer une bonne cristallisation du polymère. Le polymère en durcissant forme la matrice 22 du corps composite 10.
30 Avantageusement, une recristallisation au moins partielle du polymère se produit pour engendrer de meilleures performances mécaniques. La pression exercée entre les parois du moule 54 favorise le collage du tissu 12 sur le corps composite 10. Puis, la pièce 1 formée est extraite hors du moule 54.
35 En variante, le non tissé 16 est collé au corps composite 10 avant la mise en place dans le moule 54 de thermoformage. En variante, le non tissé 16 est collé au corps 3029825 15 composite 10 après la sortie du moule de thermoformage. Le procédé comprend avantageusement une étape de vernissage. Par exemple, le vernissage est mis en oeuvre avant l'étape de thermoformage. Lors de l'étape de vernissage, la couche complémentaire est ajoutée au tissu 12, par exemple, par 5 pulvérisation et réticulation UV. En variante, la couche complémentaire est ajoutée sur la pièce 1 finie. En variante, un tissu 12 est appliqué sur les deux faces du corps composite 1 de la pièce 1 d'équipement. Ceci est avantageux si la pièce d'équipement 1 est destinée à être visible des deux côtés, par exemple, lorsque la pièce 1 est une tablette.
10 Avantageusement, le tissu 12 contribue aux performances mécaniques de la pièce 1. L'invention qui vient d'être décrite fourni une pièce 1 qui est résistante à l'abrasion et facilement lavable, ce qui évite l'ajout de sur-tapis et de talonnettes. De plus, la pièce 1 est résistante aux ultraviolets en raison de la présence du tissu 12 sur sa face exposée à la lumière.
15 En outre, le tissu 12 présente des caractéristiques acoustiques permettant une bonne insonorisation. De plus, les tissus 12 à partir de filaments gainés de PVC présentent un aspect décoratif et existent avec différentes texture ou colories. La pièce 1 est facile à fabriquer avec une unique étape de thermoformage.
20 En outre, les tissus 12 utilisés ont un module d'Young substantiel. Les tissus 12 permettent de participer à la résistance mécanique de la pièce 1 pour limiter la flèche ou le fluage. Les capacités du tissu 12 permettent donc de réduire le poids du corps composite 10 utilisé dans la pièce 1. Une deuxième pièce 70 d'équipement de véhicule automobile selon l'invention va 25 maintenant être décrite en regard de la figure 5. La deuxième pièce 70 diffère de la première pièce 1 en ce qu'elle comporte au moins une feuille 72, 74 entre le corps composite 10 et le film de collage 14. Par exemple, la pièce comporte une première feuille 72 fixée sur la face supérieure 18 du corps composite 10 et une deuxième feuille 74 fixée sur la face opposée 20 du corps composite 30 10. Les feuilles 72, 74 recouvrent avantageusement la totalité des faces 18, 20 du corps composite 10, notamment plus de 95 % de l'étendue de chaque face 18, 20. La feuille 72, 74 présente une épaisseur inférieure à celle du corps composite 10. Avantageusement, l'épaisseur de la feuille 72, 74 est très inférieure à celle du corps 35 composite 10 et est, par exemple, inférieure à 5 % de l'épaisseur maximale du corps composite 10.
3029825 16 Chaque feuille 72, 74 est fixée sur une face 18, 20 du corps composite 10, avantageusement par imprégnation partielle du polymère thermofusible de la matrice 22 dans la feuille 72, 74. A cet effet, la matrice 22 pénètre dans la feuille 72, 74 sur une épaisseur 5 avantageusement supérieure à 50 % de l'épaisseur de la feuille 72, 74 et notamment inférieure à 80 % de l'épaisseur de la feuille 72, 74. La feuille 72, 74 présente une masse surfacique inférieure à 100 g/m2, notamment inférieure à 80 g/m2, avantageusement inférieure à 60 g/m2. La feuille 72, 74 est poreuse. Elle présente ainsi une pluralité d'ouvertures qui 10 déterminent sa mouillabilité par capillarité. La mouillabilité de la feuille 72, 74 dépend de la tension de surface critique des fibres qui la constituent, de la dimension moyenne des pores entre ces fibres et de la pression exercée entre les plateaux 48 chauds lors du chauffage de la nappe initiale 26. En ajustant ces trois paramètres au regard de indice de fluage du polymère thermofusible et de la tension de surface du polymère en fusion, la 15 pénétration du polymère à l'intérieur du matériau constitutif des feuilles 72, 74, sous une pression ajustée est contrôlée. Dans la pièce 70 selon l'invention, le polymère formant la matrice 22 pénètre le plus possible, au moins sur la moitié de l'épaisseur de la feuille, mais sans les traverser. Ainsi, la feuille 72, 74 assure une continuité avec la matrice 22 du corps composite 10 et 20 présente des propriétés mécaniques similaires. La feuille 72, 74 est constituée d'un matériau poreux. Par exemple, la feuille 72, 74 est constituée de papier. Le papier présente une masse surfacique inférieure à 80 g/m2. Il est, par exemple, constitué de fibres végétales, minérales, animales ou synthétiques fabriquées ou d'un mélange de ces fibres par dépôt et compression de fibres sur un 25 dispositif de formation appropriée. Le procédé de fabrication de la deuxième pièce diffère du procédé de fabrication de la première pièce en ce que les feuilles 72, 74 sont appliquées sur la nappe initiale 26. Lors de l'étape de fourniture des feuilles 72, 74 sont fournies. Ensuite, la nappe initiale 26 est recouverte d'au moins une feuille 72, 74.
30 Avantageusement, la nappe initiale 26 est interposée entre deux feuilles 72, 74. Une première feuille 72 est disposée sur une première face de la nappe initiale 26, et une deuxième feuille 74 est disposée sur une deuxième face de la nappe initiale 26. Ensuite, lors de l'étape de chauffage, la nappe initiale 26 munie d'au moins une feuille 72, 74 avantageusement de deux feuilles 72, 74 sur ses faces opposées est 35 introduite dans l'unité de chauffage 42, en appui contre les plateaux 48. Au cours de l'étape de chauffage, la force exercée par les moyens de chauffage 42 permet le 3029825 17 mouillage des feuilles par le polymère thermofusible. La feuille 72, 74 est intégrée dans la nappe préformée 64 au cours de l'étape de chauffage. Le polymère de la matrice 22 liant les fibres céramiques de la nappe initiale 26 entres elles, pénètre partiellement dans chacune des feuilles 72, 74, tout en étant confiné entre les feuilles 72, 74 pour améliorer 5 les propriétés mécaniques du corps 10 et favoriser la fixation des feuilles 72, 74 sur la nappe 64. De plus, les feuilles 72, 74 restent poreuses car pénétrées partiellement par la matrice, elles constituent des sites privilégiés de fixation d'autres couches, telle que le film de collage 14 ou le non tissé 16. Les feuilles 72, 74 s'avèrent nécessaires lorsque le tissu 12 est très décontexturé 10 c'est-à-dire comporte peu de fils par cm2. Les feuilles limitent le risque que les fibres de céramiques 24 traversent le tissu 12. De plus, les feuilles 72, 74 présentent avantageusement une couleur adaptée à la couleur du tissu. A la fin de l'étape de chauffage, la manipulation de la nappe préformée est facilitée par la présence des feuilles 72, 74.
15 Ensuite, après la sortie de l'unité de chauffage, le film de collage est appliqué sur la feuille 72 de la nappe préformée 64. Une troisième pièce d'équipement de véhicule automobile 80 selon l'invention est décrite sur la figure 6. La troisième pièce 80 diffère de la première pièce 1 et de la deuxième pièce 70 en 20 ce que la troisième pièce 80 comporte un premier corps composite 82, un deuxième corps composite 84 et un écarteur intermédiaire 86. Les corps composites 82, 84 sont fixés sur des faces opposées de l'écarteur intermédiaire 86. Avantageusement, l'écarteur 86 est réalisé à base d'une structure alvéolaire ou en nid d'abeille.
25 Ainsi, l'écarteur 86 présente une pluralité de parois 88 sensiblement perpendiculaires à un plan moyen de la pièce 1, les parois 88 délimitant des espaces centraux 90 de contour fermé formant les alvéoles. Ainsi, chaque espace central 90 ou alvéole débouche en regard d'un corps 82, 84. L'écarteur 14 est avantageusement réalisé en un matériau léger, tel que du papier 30 ou du carton. Le procédé de fabrication de la troisième pièce 80 diffère en ce que le moule 54 est avantageusement apte à réaliser l'assemblage des corps 82, 84 sur l'écarteur 14. L'écarteur 14 préalablement découpé aux dimensions requises est recouvert de liant sur ses deux faces par, par exemple, des encolleuses à rouleaux.
35 Le procédé de fabrication diffère en ce que le procédé comprend une étape de chauffage de chaque nappe initiale 26 destinée à former un corps composite 82, 84 et 3029825 18 une phase d'assemblage de chaque corps composite 82, 84 sur l'écarteur 14. Le tissu 12 est appliqué sur au moins un des corps composites préformés 82, 84. La cavité de moulage est adaptée pour recevoir les du corps composite préformé, l'écarteur 84 et le tissu 12.
5 La troisième pièce 80 est, par exemple, un panneau à double coque en corps composite couvert d'un décor en tissu 12 sur une face supérieure et d'un non tissé 16 sur une face inférieure.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1.- Procédé de fabrication d'une pièce d'équipement de véhicule automobile (1, 70, 80), comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'une nappe (26) comprenant des fibres de céramique (24) et des fibres de polymère thermofusible (28), la température de fusion du polymère thermofusible étant supérieure à 200°C, - chauffage de la nappe (26), à une température supérieure à 200°C, pour faire fondre le polymère thermofusible, - application d'un tissu (12) sur la nappe (26), le tissu (12) comprenant des fils (34) ayant une âme (36) en polymère présentant un point de ramollissement supérieur ou égal à 200°C, - thermoformage du tissu (12) et de la nappe (26) dans un moule (54) de conformage.
  2. 2.- Procédé de fabrication selon la revendication 1, comprenant une étape de transfert thermique entre la nappe (64) et le tissu (12) après le chauffage de la nappe (26), le transfert thermique permettant le chauffage du tissu (12) à une température supérieure ou égale à la température de ramollissement de l'âme (36), de préférence supérieure à 200°C.
  3. 3.- Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans le polymère thermofusible est du polyéthylène téréphtalate (PET).
  4. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fils (34) du tissu (12) ont une âme (36) en polyéthylène téréphtalate (PET).
  5. 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fils (34) du tissu (12) ont une gaine (38) comprenant du polychlorure de vinyle (PVC).
  6. 6.- Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moule (54) de conformage est maintenu à une température comprise entre 100°C et 200°C, avantageusement à 140°C.
  7. 7.- Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tissu (12) et la nappe (64) sont maintenu dans le moule (54) de conformage moins d'une minute.
  8. 8.- Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant, en outre, les étapes suivantes : - application d'un film de collage (14) sur la nappe (64), avant l'application du tissu (12), 3029825 20 - le tissu (12) étant appliqué sur le film de collage (14), avant le thermoformage.
  9. 9.- Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la nappe (26) présente une face supérieure (18) et une face opposée (20), le tissu (12) étant fixé sur la face supérieure de la nappe (26), le procédé comprenant l'étape 5 suivante : - application d'un non tissé (16) sur la face opposée de la nappe (26).
  10. 10.- Pièce (1, 70, 80) d'équipement de véhicule automobile comprenant : - un corps composite (10) comprenant une matrice (22) en polymère et des fibres de céramique (24) noyées dans la matrice (22), 10 - un tissu (12), le tissu (12) comprenant une face supérieure (30) destinée à être orientée vers un habitacle (2) du véhicule et une face opposée (32) fixée sur le corps composite (10), le tissu (12) épousant la forme du corps composite (10), caractérisée en ce que le tissu (12) comprend des fils (34) ayant une âme (36) en polymère présentant un point de ramollissement supérieur ou égal à 200°C. 15
  11. 11.- Pièce (1, 70, 80) selon la revendication 10, dans laquelle la matrice (22) du corps composite (10) comprend du polyéthylène téréphtalate (PET).
  12. 12.- Pièce selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, dans laquelle le tissu (12) comprend des fils (34) ayant une âme (36) en polyéthylène téréphtalate (PET) et une gaine (38) comprenant du polychlorure de vinyle (PVC). 20
  13. 13.- Pièce (1, 70, 80) selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant un film de collage (14) entre le corps composite (10) et le tissu (12), le film de collage (14) étant de préférence en polyamide (PA).
  14. 14.- Pièce (1, 70, 80) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans laquelle le tissu (12) présente une épaisseur inférieure à 2 mm. 25
  15. 15.- Pièce (1, 70, 80) selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans laquelle le corps composite (10) présente une face supérieure (18) et une face opposée (20), le tissu (12) étant fixé sur la face supérieure (18) du corps composite (10), la pièce (1, 70, 80) comprenant un non tissé (16) fixé sur la face opposée (20) du corps composite (10). 30
FR1462332A 2014-12-12 2014-12-12 Procede de fabrication d'une piece d'equipement de vehicule automobile et piece de vehicule automobile comprenant un corps composite associee Active FR3029825B1 (fr)

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