WO1995020480A1 - Procede de fabrication de pieces renforcees en matiere thermoplastique et pieces obtenues par ce procede - Google Patents

Procede de fabrication de pieces renforcees en matiere thermoplastique et pieces obtenues par ce procede Download PDF

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WO1995020480A1
WO1995020480A1 PCT/FR1995/000105 FR9500105W WO9520480A1 WO 1995020480 A1 WO1995020480 A1 WO 1995020480A1 FR 9500105 W FR9500105 W FR 9500105W WO 9520480 A1 WO9520480 A1 WO 9520480A1
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WO
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reinforcing sheet
thermoplastic material
mold
sheet
fibers
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PCT/FR1995/000105
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English (en)
Inventor
Luc Uytterhaeghe
Denis Gille
Original Assignee
Compagnie Plastic Omnium
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/467—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements during mould closing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials

Definitions

  • the present invention relates to a new process for producing reinforced plastic parts as well as the parts obtained by this process.
  • thermoplastic material It is known that the injection process commonly used to produce parts made of thermoplastic material consists in injecting the plastic material in a pasty state under very high pressure into a mold whose shape corresponds to the shape of the part which is to be manufactured, to cool the plastic material thus molded and to open the mold to obtain the manufactured part.
  • a method is also known for providing at least one face of the plastic part thus produced with a coating such as a fabric, knitted fabric or mat, which consists in placing such a sheet in the mold before the injection of plastic.
  • Such coatings may be to modify the appearance of the part thus produced and / or to reinforce this part when, for example, the coating contains fibers made of a particularly resistant material.
  • Such a method has the disadvantage that the injection of the plastic material tends to displace the sheet, giving it folds or undulations which render the part thus obtained unacceptable.
  • a known solution to avoid this drawback consists in pinching the edges of the sheet in the joint plane of the mold, which avoids to a certain extent the abovementioned drawback but which has the drawback that the sheet protrudes out of the object at joint level and that in the case of complicated shapes, the deformation capacity *. * one of the leaf is limited.
  • Another known solution consists in preforming the sheet so that it substantially adapts to the shape of the mold, which limits the risk of untimely deformation of the sheet.
  • this solution is more expensive to implement.
  • a process for manufacturing plastic parts generally designated by the name of extrusion-compression or injection-compression which consists in use a mold with a positive joint plane, to separate the two parts of the mold by placing the joint plane in general in a substantially horizontal manner, to deposit a mass of thermoplastic material in a pasty state on the lower part of the mold, then to close the mold by applying compression so as to obtain an even distribution of the thermoplastic material inside the mold.
  • This process is designated by the name of extrusion-compression when the mass of plastic material is deposited using an extrusion head whereas it is designated by the name of injection-compression when this mass is deposited by an injection head.
  • the present invention relates to a particular use of the extrusion-compression or injection-compression method for solving in a simple and effective manner the problems posed by the production of reinforced plastic parts by eliminating the drawbacks resulting from the previous methods. .
  • the subject of the present invention is a new process for producing reinforced parts made of thermoplastic material using the extrusion-compression or injection-compression technique, according to which at least one deposit in an open positive joint plane mold reinforcing sheet as well as at least one mass of the thermoplastic material in the pasty state; the mold is closed; and it is opened after cooling of the thermoplastic material in order to extract the part therefrom, characterized in that the reinforcing sheet is deposited inside the mold, leaving it free and that the relative positions of the reinforcing sheets and of the thermoplastic material are such that when the mold is closed, the flow of the plastic material is carried out centrifugally and does not cause unwanted displacement or deformation of the reinforcing sheet.
  • the fact that the reinforcing sheet is left free in the mold means that the periphery of this sheet is not pinched in the joint plane of the mold, so that it can deform freely.
  • the sheet were to be pinched locally without this pinching hindering the deformation of the sheet, the sheet would be considered free in the mold, within the meaning of the invention.
  • a reinforcing sheet is placed in the mold below and / or above the mass of plastic material, so that each of these sheets is placed on the one of the faces of the manufactured part.
  • a reinforcing sheet is arranged between two masses of thermoplastic material, which makes it possible to completely coat it in the thermoplastic material with which the part is produced.
  • This second mode of implementation is advantageous because it makes it possible to produce an internally reinforced part which has the same appearance as an unreinforced part.
  • the reinforcing sheet remains in the thickness of the part and does not come to touch the faces of said part.
  • the fact of leaving the reinforcement sheet free in the mold, without pinching it at its periphery makes it possible to coat including the edges of the reinforcement sheet, and therefore to completely hide it in the part, which avoids moreover a recovery operation which would consist in cutting the reinforcing sheet at the periphery of the molded part thus obtained.
  • a reinforcing sheet can also be placed on at least one of the two faces of the mold.
  • the positioning of the mass of thermoplastic material can be easily determined from so that, when the mold is closed, the plastic undergoes a centrifugal type displacement which is substantially the same in all directions and which tends to push outwards the periphery of the reinforcing sheets, without generally displacing the latter, thus avoiding undesirable deformations, because the sheets are thus stretched by the thermoplastic material in centrifugal movement, but free to adapt to the shape of the part.
  • the plastic flows generate lower pressures than with conventional injection methods so that these flows have a much less tendency to deform the reinforcing sheets of untimely.
  • the active elements of the reinforcing sheets may consist, for example, of glass fibers, aramid fibers, carbon fibers or natural products such as linen, or also of metallic fibers or threads.
  • the reinforcing sheets can be produced in the form of a fabric, knitted fabric or a mat obtained from the continuous or staple fibers which constitute the active elements of the reinforcing sheet.
  • the fibers or the threads which constitute the active elements of these sheets are associated with fibers or threads of thermoplastic materials such as polypropylene which, when brought to a temperature suitable, are intimately welded to the thermoplastic material with which the part is made.
  • the reinforcing sheet or sheets it is advantageous to preheat the reinforcing sheet or sheets, for example to a temperature of approximately 120 to 300 ° C., for example 150 ° C. before placing it in the open mold, which facilitates the melting of the thermoplastic fibers and their adhesion to the mass of thermoplastic material which constitutes the part.
  • knits or fabrics made from two varieties of yarns or fibers are used, namely on the one hand fibers or yarns of reinforcement such as son or fibers of glass, aramid, carbon or even metallic, and on the other hand, fibers or son of thermoplastic material, which by their fusion, cause the reinforcement sheet to join together the plastic that makes up the part.
  • a reinforcing sheet is used in the form of a mat consisting of a mixture of reinforcing fibers and fibers of thermoplastic material which are intended to ensure the adhesion of the reinforcement sheet with plastic material.
  • the reinforcing sheet has a substantially closed and sufficiently dense structure, so that this sheet is not in practice crossed by the flow of the plastic which moves when closing the mold.
  • the reinforcing sheet is maintained either against a wall of the mold or between two layers of thermoplastic material depending on whether a mass of thermoplastic material was initially placed on one side of the reinforcing sheet or on the two sides of it.
  • an open structure reinforcing sheet which comprises only or essentially fibers or reinforcing threads such as those which have been indicated with regard to the first embodiment.
  • connection between the reinforcing sheet and the thermoplastic material which constitutes the part is obtained by the fact that the thermoplastic material penetrates into the open structure of the reinforcing sheet which is thus completely impregnated with material. thermoplastic and is therefore absorbed by the latter.
  • the reinforcing sheet it is desirable to preheat the reinforcing sheet to ensure better adhesion of the latter to the plastic.
  • This preheating can be carried out at approximately 80 to 250 ° C., for example at 100 ° C. when the reinforcing sheet does not comprise fibers or thermoplastic threads.
  • cover sheets can be constituted for example by a film, a fabric, a knitted fabric or a foam, possibly decorated.
  • these coatings must have a structure which allows them to adhere to the part during the manufacturing process of the latter.
  • thermoplastic material can be of various kinds, for example polypropylene or anhydrous maleic styrene.
  • the present invention also relates to the reinforced plastic parts which are obtained by the process described above.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a beam produced by implementing the method according to the invention
  • FIG. 2 is a sectional view of the lower part of a mold used to make the beam of FIG. 1, and
  • FIG. 3 is a sectional view along III-III of Figure 2.
  • a polypropylene mass is deposited using an injection head or extruder at a temperature of 235 ° C. in the lower part of the mold which corresponds to the hidden face of the door wall.
  • the volume of this mass is 0.780 liters for a mold volume of 0.735 liters.
  • a reinforcement sheet is then placed on this mass consisting of a 100 g / m2 fabric with an open structure produced using 40% of fibers or glass threads and 60% of polypropylene, this fabric having been previously brought to temperature. 100 ° C.
  • This sheet has a shape which corresponds substantially to that of the panel which is to be produced, but with slightly smaller dimensions, so that the periphery of the sheet is located inside the mold.
  • a polypropylene-like fabric is placed on the reinforcing sheet, then the mold is closed, which is kept closed until the part cools, and it is removed from the mold.
  • thermoplastic material flows centrifugally through the mold and stretches the reinforcing sheet.
  • the piece obtained comprises on its outer face the appearance fabric, which is perfectly smooth, and has on its inner face a polish which corresponds to the finish of the surface of the mold.
  • the reinforcement sheet is visible neither on the faces of the part, nor on its edge.
  • a reinforcement is produced according to the invention intended to be placed inside the metal body of vehicles in line with the seats. This reinforcement allows the occupants of the vehicle to be gradually moved towards the interior of the passenger compartment so as to limit trauma and injuries during a side impact.
  • This part is made up of a plate of approximately 140X240mm, 3 to 5mm thick, the surface of which on the passenger compartment side is completely smooth. On its other face, this plate is stiffened by a plurality of crossed ribs parallel to the outer edges, 5mm thick, extending over a height of
  • SMA maleic anhydride styrene
  • 30% glass fibers is placed using an injection head or extruder, at a temperature of 250 ° C. in the lower part of a mold which includes the hollows of the crossed ribs.
  • a reinforcing sheet is then placed in the mold consisting of a 660 g / m2 fabric with an open structure, composed of 75% of glass yarns and 25% of SMA yarns which is previously brought to the temperature of 180 ° C.
  • This sheet has a shape which corresponds substantially to that of the part to be produced, but which is of slightly smaller dimensions.
  • the volume of the first mass of SMA is 0.330 liters and that of the second mass of SMA is 0.335 liters for a total volume of closed mold of 0.648 liters.
  • Example 3 A beam 130 cm long and weighing 2.5 kg is produced according to the invention, intended to reinforce the shield of a vehicle bumper.
  • the cross-sectional dimensions of the beam are indicated in mm in FIG. 1.
  • the cross-section of this beam 1 is in the form of a succession of two slots 2.3 of different sizes, as shown in FIG. 1.
  • polypropylene loaded with 20% glass fibers is used and a sheet of a mixed fabric composed of glass fibers and polypropylene fibers, in a proportion of 40% glass and 60% polypropylene. .
  • a mold is used, the lower part 4 of which is shown in cross section in FIG. 2 and in lateral view in FIG. 3. It can be seen that the beam is curved so as to be able to follow the curvature of the bumper in which it is intended. to be housed.
  • the tissue 6 is then placed on this extrudate, without maintaining it.
  • the dimensions of the fabric sheet are such that, when the mold is closed, said sheet then deforms according to the crenal cross section of the beam, the periphery of the sheet is set back from the edges of the beam and therefore does not exceed the edges of the mold.
  • the stack is left as it is for about 10 seconds to preheat the fabric sheet and facilitate its deformation.
  • the mold is then closed, which causes the polypropylene mass to creep in a centrifugal manner, that is to say that the sheet of fabric is entrained by the thermoplastic material in all directions, from which a displacement results. overall virtually zero for this sheet.
  • the beam obtained has an excellent rigidity and the reinforcement sheet is completely coated in the mass of polypropylene, without appearing anywhere on the surface of the beam, nor creasing inadvertently.
  • the invention has been described with reference to molds with a substantially horizontal joint plane which allow easy implementation, but it is clear that according to the invention it is also possible to use molds whose joint plane n is not horizontal provided that known means are used to hold the reinforcing sheets, the injected plastic being viscous enough not to move substantially before the mold is closed.

Abstract

L'invention est relative à un procédé pour réaliser des pièces renforcées en matière thermoplastique en utilisant la technique d'extrusion-compression ou d'injection-compression, selon lequel on dépose dans un moule à plan de joint positif ouvert, au moins une feuille de renforcement ainsi qu'au moins une masse de matière thermoplastique à l'état pâteux; on referme le moule; et on l'ouvre après refroidissement de la matière thermoplastique pour en extraire la pièce. On dépose la feuille de renforcement (6) à l'intérieur du moule (4) en la laissant libre, les positions relatives de la feuille de renforcement (6) et de la matière thermoplastique (5, 7) étant telles que, lors de la fermeture du moule (4), l'écoulement de la matière plastique s'effectue de manière centrifuge et ne provoque pas de déplacement ou de déformation indésirables de la feuille de renforcement (6).

Description

Procédé de fabrication de pièces renforcées en matière thermoplastique et pièces obtenues par ce procédé.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour réaliser des pièces renforcées en matière plastique ainsi que les pièces obtenues par ce procédé.
On sait que le procédé d'injection utilisé couramment pour réaliser des pièces en matière thermoplastique consiste à injecter sous très forte pression la matière plastique à l'état pâteux dans un moule dont la forme correspond à la forme de la pièce qui doit être fabriquée, à refroidir la matière plastique ainsi moulée et à ouvrir le moule pour obtenir la pièce fabriquée.
On connaît également un procédé pour munir au moins une face de la pièce en matière plastique ainsi fabriquée d'un revêtement tel qu'un tissu, un tricot ou un mat, qui consiste à disposer une telle feuille dans le moule avant l'injection de la matière plastique.
De tels revêtements peuvent avoir pour but de modifier l'apparence de la pièce ainsi fabriquée et/ou de renforcer cette pièce lorsque par exemple le revêtement contient des fibres en un matériau particulièrement résistant. Un tel procédé présente l'inconvénient que l'injection de la matière plastique a tendance à déplacer la feuille en lui donnant des plis ou des ondulations qui rendent inacceptable la pièce ainsi obtenue.
Une solution connue pour éviter cet inconvénient consiste à pincer les bords de la feuille dans le plan de joint du moule, ce qui évite dans une certaine mesure l'inconvénient précité mais qui présente 1'inconvénient que la feuille dépasse hors de l'objet au niveau du plai de joint et que dans le cas de formes compliquées, la capacité de déforma-*. * on de la feuille s'en trouve limitée.
Une autre solution connue consiste à préformer la feuille pour qu'elle s'adapte sensiblement à la forme du moule ce qui limite le risque de déformations intempestives de la feuille. Cependant, cette solution est plus coûteuse à mettre en oeuvre. On connaît également un procédé de fabrication de pièces en matière plastique généralement désigné sous le nom d'extrusion-compression ou d'injection-compression qui consiste à utiliser un moule à plan de joint positif, à séparer les deux parties du moule en disposant le plan de joint en général de manière sensiblement horizontale, à déposer une masse de matière thermoplastique à l'état pâteux sur la partie inférieure du moule, puis à refermer le moule en exerçant une compression de manière à obtenir une répartition régulière de la matière thermoplastique à l'intérieur du moule.
Ce procédé est désigné sous le nom d'extrusion-compression lorsque la masse de matière plastique est déposée à l'aide d'une tête d'extrusion alors qu'on le désigne sous le nom d'injection-compression lorsque cette masse est déposée par une tête d'injection.
La présente invention est relative à une utilisation particulière du procédé d'extrusion-compression ou d'injection compression pour résoudre d'une manière simple et efficace les problèmes posés par la réalisation de pièces renforcées en matière plastique en éliminant les inconvénients résultant des procédés antérieurs.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour réaliser des pièces renforcées en matière thermoplastique en utilisant la technique d'extrusion-compression ou d'injection-compression, selon lequel on dépose dans un moule à plan de joint positif ouvert, au moins une feuille de renforcement ainsi qu'au moins une masse de la matière thermoplastique à l'état pâteux ; on referme le moule ; et on l'ouvre après refroidissement de la matière thermoplastique pour en extraire la pièce, caractérisé par le fait que l'on dépose la feuille de renforcement à l'intérieur du moule en la laissant libre et que les positions relatives des feuilles de renforcement et de la matière thermoplastique sont telles que lors de la fermeture du moule, l'écoulement de la matière plastique s'effectue de manière centrifuge et ne provoque pas de déplacement ou de déformation indésirables de la feuille de renforcemen .
Selon l'invention, le fait que la feuille de renforcement soit laissée libre dans le moule signifie que la périphérie de cette feuille n'est pas pincée dans le plan de joint du moule, de sorte qu'elle peut se déformer librement. Bien entendu, si la feuille venait à être pincée localement sans que ce pincement ne gêne la déformation de la feuille, la feuille serait considérée comme libre dans le moule, au sens de l'invention.
Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, une feuille de renforcement est placée dans le moule en dessous et/ou en dessus de la masse de matière plastique, de telle sorte que chacune de ces feuilles se trouve disposée sur l'une des faces de la pièce fabriquée.
Selon un second mode de mise en oeuvre de l'invention, une feuille de renforcement est disposée entre deux masses de matière thermoplastique, ce qui permet de l'enrober complètement dans la matière thermoplastique avec laquelle on réalise la pièce.
Ce second mode de mise en oeuvre est avantageux car il permet de réaliser une pièce renforcée intérieurement qui présente le même aspect qu'une pièce non renforcée.
En effet, on constate qu'en étant libre de se déformer, la feuille de renforcement demeure dans l'épaisseur de la pièce et ne vient pas à effleurement des faces de ladite pièce.
En outre, le fait de laisser libre la feuille de renforcement dans le moule, sans la pincer à sa périphérie, permet d'enrober y compris les bords de la feuille de renforcement, et donc de la dissimuler complètement dans la pièce, ce qui évite par ailleurs une opération de reprise qui consisterait à découper la feuille de renforcement à la périphérie de la pièce moulée ainsi obtenue.
Dans une variante, une feuille de renforcement peut être placée également sur au moins une des deux faces du moule.
Il résulte des essais qui ont été effectués par la société demanderesse, que, contrairement à ce que l'on pouvait craindre, il ne se produit lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention aucune déformation gênante de la ou des feuilles de renforcement laissées pourtant libres dans le moule, déformations telles que par exemple des plis ou des déplacements inopportuns, comme cela se produit avec les procédés d'injection conventionnels.
En effet, selon l'invention, le positionnement de la masse de matière thermoplastique peut être facilement déterminé de manière à ce que, lors de la fermeture du moule, la matière plastique subisse un déplacement de type centrifuge qui est sensiblement le même dans toutes les directions et qui a tendance à repousser vers l'extérieur la périphérie des feuilles de renforcement, sans déplacer globalement ces dernières, en évitant ainsi des déformations indésirables, du fait que les feuilles sont ainsi tendues par la matière thermoplastique en déplacement centrifuge, mais libres de s'adapter à la forme de la pièce.
De surcroît, lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention les flux de matière plastique génèrent des pressions plus faibles qu'avec les procédés classiques d'injection de sorte que ces flux ont beaucoup moins tendance à déformer les feuilles de renforcement de manière intempestive.
Les éléments actifs des feuilles de renforcement peuvent être constitués par exemple par des fibres de verre, d'aramide, de carbone ou de produits naturels tels que le lin ou encore par des fils ou fibres métalliques.
Les feuilles de renforcement peuvent être réalisées sous la forme d'un tissu, d'un tricot ou d'un mat obtenu à partir des fibres continues ou discontinues qui constituent les éléments actifs de la feuille de renforcement.
Le choix est fait entre ces différentes possibilités en fonction de l'importance de la déformation qui doit être imposée aux feuilles de renforcement lors du processus de fabrication ainsi que du cahier des charges de la pièce à réaliser.
Selon un premier mode de réalisation préféré des feuilles de renforcement, les fibres ou les fils qui constituent les éléments actifs de ces feuilles sont associés avec des fibres ou des fils de matières thermoplastiques tels que le polypropylène qui, lorsqu'ils sont portés à une température convenable, se soudent intimement à la matière thermoplastique avec laquelle la pièce est fabriquée.
On obtient de cette manière, une parfaite solidarisation de la feuille de renforcement et de la matière thermoplastique avec laquelle la pièce est réalisée.
Conformément à l'invention, il est avantageux de préchauffer la ou les feuilles de renforcement, par exemple à une température d'environ 120 à 300°C, par exemple de 150°C avant de la placer dans le moule ouvert, ce qui facilite la fusion des fibres thermoplastiques et leur adhérence à la masse de matière thermoplastique qui constitue la pièce. Dans une première variante de ce mode de mise en oeuvre de l'invention, on utilise des tricots ou des tissus réalisés à l'aide de deux variétés de fils ou de fibres, à savoir d'une part, des fibres ou des fils de renforcement tels que des fils ou des fibres de verre, d'aramide, de carbone ou même métalliques, et d'autre part, des fibres ou des fils en matière thermoplastique, qui par leur fusion, entraînent la solidarisation de la feuille de renforcement avec la matière plastique qui constitue la pièce.
Dans une seconde variante de ce premier mode de mise en oeuvre, on utilise une feuille de renforcement sous la forme d'un mat constitué par un mélange de fibres de renforcement et de fibres de matière thermoplastique qui sont destinées à assurer l'adhérence de la feuille de renforcement avec la matière plastique.
Dans ce premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la feuille de renforcement a une structure sensiblement fermée et suffisamment dense, de telle sorte que cette feuille n'est dans la pratique pas traversée par le flux de la matière plastique qui se déplace lors de la fermeture du moule.
Il en résulte que la feuille de renforcement se maintient, soit contre une paroi du moule, soit entre deux couches de matière thermoplastique selon que l'on a placé initialement une masse de matière thermoplastique sur un seul côté de la feuille de renforcement ou sur les deux côtés de celle-ci.
Dans un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on utilise .une feuille de renforcement à structure ouverte qui comporte uniquement ou essentiellement des fibres ou des fils de renforcement tels que ceux qui ont été indiqués au sujet du premier mode de mise en oeuvre.
Dans ce second mode de mise en oeuvre, la solidarisation entre la feuille de renforcement et la matière thermoplastique qui constitue la pièce est obtenue par le fait que la matière thermoplastique pénètre dans la structure ouverte de la feuille de renforcement qui est ainsi totalement imprégnée de matière thermoplastique et se trouve en conséquence absorbée par cette dernière.
Dans l'un ou l'autre de ces modes de mise en oeuvre, il est souhaitable de préchauffer la feuille de renforcement pour assurer une meilleure adhésion de cette dernière à la matière plastique. Ce préchauffage peut être effectué à environ 80 à 250°C par exemple à 100°C lorsque la feuille de renforcement ne comporte pas de fibres ou de fils thermoplastiques.
Conformément à l'invention, il est également possible de réaliser des pièces en matière plastique renforcée qui présentent sur au moins l'une de leurs faces des aspects particuliers.
Tout d'abord, il est clair que si l'on utilise une feuille de renforcement qui ne peut être traversée par la matière thermoplastique lors de la fermeture du moule, la face de la pièce qui est opposée à la feuille de renforcement présentera un aspect qui dépend uniquement de la surface du moule sur laquelle la masse de matière thermoplastique est appliquée lors de la mise en oeuvre du procédé et de la nature de la matière thermoplastique.
Par ailleurs, il est possible conformément à l'invention, de placer également dans le moule des feuilles de revêtement destinées à modifier l'aspect de la pièce obtenue et/ou à réaliser une isolation phonique et/ou thermique.
Ces feuilles de revêtements peuvent être constituées par exemple par un film, un tissu, un tricot ou une mousse, éventuellement décoré.
Bien entendu, ces revêtements doivent avoir une structure qui leur permet d'adhérer à la pièce lors du processus de fabrication de cette dernière.
La matière thermoplastique peut être de nature variée, par exemple du polypropylène ou du styrène maléique anhydride.
La présente invention a également pour objet les pièces en matière plastique renforcées qui sont obtenues par le procédé décrit ci-dessus.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif, quelques exemples de mise en oeuvre, en se référant au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue en section transversale d'une poutre réalisée par mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe de la partie inférieure d'un moule utilisé pour réaliser la poutre de la figure 1, et
- la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2.
Exemple 1
Pour réaliser une pièce sensiblement plate, constituant la paroi intérieure d'une portière de véhicule, on dépose, à l'aide d'une tête d'injection ou d'extrudeuse, une masse de polypropylene à une température de 235° C dans la partie inférieure du moule qui correspond à la face cachée de la paroi de portière. Le volume de cette masse est de 0,780 litre pour un volume de moule de 0,735 litre.
On place ensuite sur cette masse une feuille de renforcement constituée par un tissu de 100g/M2 à structure ouverte réalisé à l'aide de 40% de fibres ou de fils de verre et 60% de polypropylene ce tissu ayant été préalablement porté à la température de 100°C.
Cette feuille a une forme qui correspond sensiblement à celle du panneau qui doit être réalisé, mais avec des dimensions légèrement inférieures, de sorte que la périphérie de la feuille se situe à l'intérieur du moule. On place ensuite sur la feuille de renforcement un tissu d'aspect en polypropylene, puis on referme le moule que l'on maintient fermé jusqu'au ref oidissement de la pièce et on démoule.
Lors de la fermeture du moule, la masse de matière thermoplastique flue de manière centrifuge dans le moule et tend la feuille de renforcement.
Le fait que la feuille de renforcement ne plisse pas est facilement détectable, le tissu d'aspect étant directement au contact de ladite feuille.
La pièce obtenue comporte sur sa face extérieure le tissu d'aspect, qui est parfaitement lisse, et présente sur sa face intérieure un poli qui correspond à la finition de la surface du moule. La feuille de renforcement n'est visible ni sur les faces de la pièce, ni sur sa tranche. Exemple 2
On réalise selon l'invention un renfort destiné à être placé à l'intérieur de la caisse métallique des véhicules au droit des sièges. Ce renfort permet aux occupants du véhicule d'être déplacés progressivement vers l'intérieur de l'habitacle de manière à limiter les traumatismes et blessures lors d'un choc latéral.
Cette pièce est constituée par une plaque d'environ 140X240mm, d'épaisseur de 3 à 5mm, dont la surface côté habitacle est totalement lisse. Sur son autre face, cette plaque est rigidifiée par une pluralité de nervures croisées parallèles aux bords extérieurs, de 5mm d'épaisseur, s'étendant sur une hauteur de
6 à 8mm. Pour réaliser cette pièce, on place à l'aide d'une tête d'injection ou d'extrudeuse, une masse de SMA (styrène maléique anhydride) chargé à 30% de fibres de verre, à une température de 250°C dans la partie inférieure d'un moule qui comporte les creux des nervures croisées. On place ensuite dans le moule une feuille de renforcement constituée par un tissu de 660g/M2 à structure ouverte, composée de 75% de fils de verre et de 25% de fils de SMA qui est préalablement portée à la température de 180°C.
Cette feuille a une forme qui correspond sensiblement à celle de la pièce à réaliser, mais qui est de dimensions légèrement inférieures.
A l'aide d'une tête d'extrudeuse, on dépose ensuite sur la feuille de renforcement, une seconde masse de SMA non chargé de fibres de verre, puis l'on referme le moule que l'on maintient ensuite fermé jusqu'au refroidissement de la pièce.
Le volume de la première masse de SMA est de 0,330 litre et celui de la seconde masse de SMA de 0,335 litre pour un volume total de moule fermé de 0,648 litre.
Lorsque l'on ferme le moule, la masse de SMA s'écoule de manière centrifuge et tend la feuille de renforcement, laquelle demeure ainsi en position et ne plisse pas. La pièce obtenue présente une face d'aspect et de toucher lisse. La feuille de renforcement et les fibres de verre ne sont pas visibles. Exemple 3 On réalise selon l'invention une poutre de 130 cm de long et pesant 2,5 kg, destinée à venir renforcer le bouclier d'un pare-chocs de véhicule.
Les dimensions en section de la poutre sont indiquées en mm sur la figure 1. La section transversale de cette poutre 1 se présente sous la forme d'une succession de deux créneaux 2,3 de tailles différentes, comme représenté sur la figure 1.
Pour réaliser une telle poutre, on utilise du polypropylene chargé à 20 % de fibres de verre et une feuille d'un tissu mixte composé de fibres de verre et de fibres de polypropylene, dans une proportion de 40 % de verre et 60 % de polypropylene.
On utilise un moule dont la partie inférieure 4 est représentée en coupe transversale sur la figure 2 et en vue latérale sur la figure 3. On constate que la poutre est courbe de manière à pouvoir suivre la courbure du pare-chocs dans lequel elle est destinée à être logée.
On peut noter que cette courbure, qui ne pose pas de problème particulier pour la mise en oeuvre de l'invention, rendrait délicate, voire impossible, la réalisation d'une telle poutre par extrusion, ou encore son renforcement par un profilé métallique, lequel est en effet généralement rectiligne.
Sur la partie inférieure du moule ouvert, on dépose d'abord 1,2 kg de polypropylene, sous la forme d'un extrudat 5 en bande de 600 mm de long et 150x15 mm de section, comme représenté à la figure 2.
On place ensuite le tissu 6 sur cet extrudat, sans le maintenir. Les dimensions de la feuille de tissu sont telles que, lors de la fermeture du moule, ladite feuille se déformant alors selon la section transversale en crénaux de la poutre, la périphérie de la feuille se trouve en retrait par rapport aux bords de la poutre et donc ne dépasse pas des bords du moule.
Par dessus la feuille de tissu, on dépose à nouveau un extrudat 7 de 1,2 kg de polypropylene présentant les mêmes dimensions que précédemment.
On laisse l'empilement en l'état pendant environ 10 secondes pour préchauffer la feuille de tissu et faciliter sa déformation.
On ferme ensuite le moule, ce qui provoque le fluage de la masse de polypropylene de manière centrifuge, c'est-à-dire que la feuille de tissu est entraînée par la matière thermoplastique dans toutes les directions, d'où il résulte un déplacement global pratiquement nul de cette feuille.
La poutre obtenue présente une excellente rigidité et la feuille de renforcement se trouve complètement enrobée dans la masse de polypropylene, sans apparaître en aucun endroit de la surface de la poutre, ni se plisser de manière intempestive.
Il est bien entendu que les exemples qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
En particulier, l'invention a été décrite en se référant à des moules à plan de joints sensiblement horizontal qui permettent une mise en oeuvre aisée, mais il est clair que selon l'invention on peut également utiliser des moules dont le plan de joint n'est pas horizontal à condition de prévoir des moyens connus pour maintenir les feuilles de renfort, la matière plastique injectée étant suffisamment viscjueuse pour ne pas se déplacer sensiblement avant la fermeture du moule.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour réaliser des pièces renforcées en matière thermoplastique en utilisant la technique d'extrusion-compression ou d'injection-compression, selon lequel on dépose dans un moule à plan de joint positif ouvert, au moins une feuille de renforcement ainsi qu'au moins une masse de matière thermoplastique à l'état pâteux ; on referme le moule ; et on l'ouvre après refroidissement de la matière thermoplastique pour en extraire la pièce, caractérisé par le fait que l'on dépose la feuille de renforcement (6) à l'intérieur du moule (4) en la laissant libre et que les positions relatives de la feuille de renforcement (6) et de la matière thermoplastique (5,7) sont telles que, lors de la fermeture du moule (4), l'écoulement de la matière plastique s'effectue de manière centrifuge et ne provoque pas de déplacement ou de déformation indésirables de la feuille de renforcement (6).
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une feuille de renforcement est placée dans le moule en-dessus et/ou en-dessous de la masse de matière thermoplastique, de telle sorte que chaque feuille se trouve disposée sur l'une des faces de la pièce fabriquée.
3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une feuille de renforcement est disposée entre deux masses de matière thermoplastique, ce qui permet de l'enrober complètement dans la matière thermoplastique avec laquelle on réalise la pièce.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise une feuille de renforcement qui contient des éléments actifs constitués par exemple par des fibres de verre, d'aramide, de carbone ou de produits naturels tels que le lin ou encore par des fils ou fibres métalliques.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise une feuille de renforcement qui se présente sous la forme d'un tissu, d'un tricot ou d'un mat.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les fibres ou les fils qui constituent les éléments actifs de la feuille de renforcement sont associés à des fibres ou des fils de matière thermoplastique tels que du polypropylene ou du SMA qui, lorsqu'ils sont portés à température convenable se soudent intimement à la matière thermoplastique avec laquelle la pièce est fabriquée.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la feuille de renforcement est constituée par un tricot, un tissu ou un mat contenant à la fois des fibres ou des fils de renforcement et des fils ou des fibres en matière thermoplastique qui par leur fusion entraînent la solidarisation de la feuille de renforcement avec la matière plastique qui constitue la pièce.
8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise une feuille de renforcement qui a une structure sensiblement fermée qui ne lui permet pas d'être traversée par le flux de matière plastique.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'on utilise une feuille de renforcement qui a une structure ouverte qui comporte uniquement ou essentiellement des fibres ou des fils de renforcement et qui peut être traversée par la matière thermoplastique.
10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'avant de l'introduire dans le moule, on porte la feuille de renforcement à une température d'environ 80° à 300°C par exemple de 150°C, pour des fibres de polypropylene.
11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on place également dans le moule contre au moins une paroi de ce dernier une feuille de revêtement destinée à modifier l'aspect de la pièce obtenue.
12 - Pièce en matière plastique renforcée, caractérisée par le fait qu'elle est fabriquée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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