WO2019129795A1 - Procédé de fabrication d'un semi-produit pour une pièce de véhicule automobile - Google Patents

Procédé de fabrication d'un semi-produit pour une pièce de véhicule automobile Download PDF

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WO2019129795A1
WO2019129795A1 PCT/EP2018/086890 EP2018086890W WO2019129795A1 WO 2019129795 A1 WO2019129795 A1 WO 2019129795A1 EP 2018086890 W EP2018086890 W EP 2018086890W WO 2019129795 A1 WO2019129795 A1 WO 2019129795A1
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WO
WIPO (PCT)
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fibers
opening
title
fiber
reinforcing fibers
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/086890
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English (en)
Inventor
Sébastien MASSON
Sébastien MICHON
Christophe PEYRE
Sophie QUERCY JOUVET
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
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
    • 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
    • B29K2101/10—Thermosetting resins
    • 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
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3055—Cars

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacturing a semi-produced reinforced plastic material for a motor vehicle part.
  • the automotive vehicle part is made by molding from a sheet from a semi-product comprising reinforcing fibers impregnated with a thermosetting or thermoplastic polymer resin.
  • SMC Sheet Molding Compound reinforced plastics
  • thermosetting resin which impregnates reinforcing fibers such as carbon fibers. It may also include a catalyst such as a hardener and optionally fillers or other additives.
  • reinforcing fibers especially carbon fibers
  • reinforcing fibers are generally in the form of fiber yarns, each yarn grouping a relatively large number of elementary fibers, or monobrins, contiguous to each other.
  • reinforcing fiber yarns of large title for example of greater than 800 tex, or even 2000 tex or even 4000 tex, so of relatively large son, leads to a heterogeneous distribution of fibers in the semi-product final result, therefore to less good mechanical properties of the part of a motor vehicle.
  • One possibility would be to use low-strength reinforcing fiber yarns, for example of less than 800 tex, such as 200 tex, nevertheless they are too expensive for industrial use.
  • 800 tex carbon fiber yarns are about 1.5 times more expensive than 3200 tex carbon fiber yarns.
  • the invention is in particular to provide a method of manufacturing a semi-product reinforced plastic whose reinforcing fibers are prepared to improve the mechanical properties of the material and the vehicle part while limiting its manufacturing costs.
  • the subject of the invention is a method for manufacturing a semi-finished product made of reinforced plastic for a motor vehicle part, the semi-finished product comprising plastic material reinforced with reinforcing fibers, these reinforcing fibers in the form of fiber yarns comprising elementary fibers, the process comprising the following steps carried out continuously and in this order on a production line:
  • the fiber yarns are opened so as to at least partially dissociate the elementary fibers of a yarn
  • a carpet of reinforcing fibers is formed by superposing the at least partially open fibers
  • the mat is deposited on the plastic material so as to impregnate plastic material.
  • the various steps thus combined continuously during the process it is possible to obtain a semi-product in which the final opening of the reinforcing fibers is particularly satisfactory while being able to start from reinforcing fibers comprising threads of great title. , so relatively economical.
  • the method makes it possible to obtain a very high level of opening of the fibers, that is to say a very marked separation of the elementary fibers of a thread between them.
  • This high level of opening of the fibers makes it possible to improve the mechanical properties of the part in comparison with unopened fibers, to improve the impregnation of the fibers by the plastic material such as the resin and the creep of the reinforcing sheet during the molding of the part, in comparison with open fibers bonded by needling or otherwise.
  • the opening of the fibers allows a homogeneous distribution of the fibers in the semi-product and a good impregnation of the polymer resin around the elementary fibers.
  • the absence of bonding between the elementary fibers makes it possible to maintain the creep properties during molding. It should be noted that it is advantageous to add a second layer of plastic material to the semi-product resulting from the process and to calender it to obtain a reinforcing sheet intended to mold the part of a motor vehicle.
  • a temporary reinforcing fiber mat that will, continuously after its formation, be impregnated with plastic material. Since the steps are carried out continuously, it is not necessary to store the carpet of fibers before the impregnation stage of the carpet, so no need to form a temporary storage roll, which is particularly interesting because, if a such a carpet of open fibers had to be rolled up and stored, the open or ruffled fibers would become entangled with each other, forming the roll, which would prevent then unwind and place on the plastic homogeneously without degrading the opening of the fibers.
  • the formation of a fiber mat directly before it is deposited on the plastic material is an innovative step for depositing highly open or ruffled fibers on the plastic without decreasing their opening level.
  • the formation of the carpet advantageously allows to deposit the fiber son randomly and thus obtain a carpet of reinforcing fibers having more homogeneous mechanical characteristics at any location.
  • Steps carried out continuously is generally understood to mean that the steps are implemented from one station to the next of the line without going through intermediate storage of the intermediate products. In particular, it does not store the reinforcing fiber mat and it is deposited on the plastic as and continuously after its formation to impregnate.
  • the method may further comprise one or more of the following features, taken alone or in combination.
  • the reinforcing fibers are cut transversely before opening them, preferably the cutting and opening steps of the fiber threads are carried out continuously.
  • the cut fiber yarns can be stored before being opened.
  • large-strength reinforcing fiber threads for example a titre greater than 800 tex for carbon fibers
  • a simple and single step of cutting the threads would lead to a heterogeneous distribution of cut fibers, or sticks, in the final reinforcing sheet obtained.
  • the idea here is to combine the cutting of the reinforcing fiber threads and to open them in a second step, so as to promote the penetration of the resin between the elementary fibers and thus its impregnation. Transversally cutting the reinforcing fiber threads before opening them further facilitates the dissociation of the elementary fibers from one another and provides finer fiber threads.
  • the reinforcing fibers are carbon fibers and the fiber son have an entry title (Te) corresponding to their title before the opening step greater than 800 tex, preferably greater than 2400 tex, more preferably greater than 3200 tex.
  • Te entry title
  • the cost of fiber yarns is all the lower as their title is large. Thus by using high-titre fiber yarns at the beginning of the process, the cost of producing the semi-finished product is reduced.
  • the reinforcing fibers are carbon fibers and the fiber son have an output title (Ts) corresponding to their title after the opening step less than 800 tex, preferably less than 200 tex.
  • Ts output title
  • the step of opening the reinforcing fibers is continuous in two steps, opening the fiber son to obtain a first title corresponding to about 90% of an output in a first step d opening, and then opening them to obtain the output title in a second opening step, the output title being the title of the fiber threads after the opening step.
  • the first step of opening the elementary fibers of a wire are dissociated together in a coarse manner.
  • the finishing of their opening is done in a second step.
  • These two opening steps may partially overlap, that is, the second opening step may begin before the end of the first opening step. Opening the fiber yarns in two stages makes it possible to achieve a high degree of opening of the reinforcing fibers by adapting the opening means to the opening state of the reinforcing fibers. It is understood that the opening step can be performed in a single step.
  • the step of opening the reinforcing fibers is carried out by mechanical means preferably comprising rollers provided with mechanical elements such as reliefs.
  • the reinforcing fibers pass between reliefs such as peaks or claws whose number, shapes and dimensions, movements, disposition can be variable and combined.
  • the mechanical means may comprise parallel reciprocating plates or conveyor-type pull-down strips, or any other mechanical tool adapted to perform the opening of the fibers.
  • the reinforcing fibers are advantageously transported between two successive mechanical means by a treadmill or by pipes with an air propulsion. The mechanical means make it possible to open the fiber strands considerably.
  • the mechanical means are preferably used in the first opening step and make it possible to obtain a very high opening rate, which makes it possible, for example, to reach 75 to 95% of the desired final opening rate.
  • the step of forming the reinforcing fiber mat comprises a step of stirring the reinforcing fibers by an air flow.
  • this stirring step is at the beginning of the carpet forming step.
  • the airflow allows the fiber strands to be laid randomly to obtain a carpet having a more homogeneous dispersion of the fiber strands at any location.
  • the air flow advantageously allows the elementary fibers to be separated from each other and can therefore contribute to the opening of the fiber strands.
  • the second step can be performed at the same time as the stirring step by the air flow. This airflow is particularly effective on cut fiber yarns.
  • the reinforcing fibers are chosen from the group comprising:
  • the semi-product is intended for the manufacture of a piece of motor vehicle called a structural part, chosen from the group comprising:
  • the plastic is a thermosetting polymer resin.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the opening of the fiber strands according to one embodiment
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a method according to one embodiment.
  • FIG. 1 illustrates the step of opening the fibers son previously cut transversely into sections according to one embodiment.
  • the opening of the fiber threads is in two stages.
  • a section 10 of 1000 tex fiber yarns is firstly opened into four fiber yarns of 250 tex each in a first step, for example by mechanical means such as peaks or claws.
  • These four fiber yarns of 250 tex are then each opened in 10 elementary fibers 30 of 50 tex each in a second time, for example by a flow of air.
  • a fiber opening rate of 75% is obtained in a first opening step
  • a fiber opening rate of 95% in a second opening step.
  • the first opening step therefore makes it possible, in this embodiment, to obtain 80% of the final opening.
  • FIG. 2 illustrates different steps of the method according to one embodiment.
  • a first option is to unwind in a step A coils of reinforcing fibers, for example carbon fibers, recycled carbon fibers, glass fibers, natural fibers or synthetic fibers, to continuously feed a cutting station B to cut the reinforcing fibers in sections 100.
  • a second option is to feed the production line with 100 sections of reinforcing fibers previously cut on another industrial line, in a step B '.
  • Fiber strands 110 are thus obtained in a lower degree and / or elementary fibers 120.
  • These fiber strands 110 and elementary fibers 120 are then (or simultaneously at a second opening stage) stirred by a flow of air and superposed by randomly dispersing them in the form of a carpet of reinforcing fibers in a step D.
  • the fiber mat thus has the very advantageous characteristic of being made up of superimposed and non-entangled reinforcing fibers, in order to preserve their rate of reinforcement. 'opening.
  • the open fiber mat is then deposited, continuously in a step E, on a first layer of plastic material, for example a thermosetting polymer resin 130, so as to impregnate the reinforcing fibers in the first layer of resin 130 homogeneously.
  • the first resin layer 130 for example circulates on a belt conveyor 140.
  • a second resin layer 150 is deposited on the assembly. Therefore, at the end of the process, a semi-finished product 160 having very good mechanical properties, a creepability during molding and a good impregnation of the reinforcing fibers in the resin are obtained.
  • This semi-product 160 is intended to manufacture a motor vehicle part, for example a front floor, a rear floor, a pillar, a tailgate, a cross member, a shock beam, a wing support or a battery receptacle.
  • At least steps C, D and E are continuous, without intermediate storage.
  • the title Ts output of the reinforcing fibers at the end of the opening step C is lower than their title Te input before the opening step C, for example ten times to twenty weaker .

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un semi-produit (160) en matière plastique renforcée pour une pièce de véhicule automobile, le semi-produit (160) comprenant de la matière plastique renforcée avec des fibres de renfort, ces fibres de renfort se présentant sous la forme de fils de fibres regroupant des fibres élémentaires, le procédé comprenant les étapes suivantes réalisées en continu et dans cet ordre sur une chaîne de fabrication : - on ouvre les fils de fibres (20) de façon à dissocier au moins partiellement les fibres élémentaires (30) d'un fil, - on forme un tapis de fibres de renfort en superposant les fils de fibres au moins partiellement ouverts, - on dépose le tapis sur la matière plastique (130) de façon à l'imprégner

Description

Procédé de fabrication d’un semi-produit pour une pièce de véhicule automobile
[0001 ] L’invention concerne un procédé de fabrication d’un semi-produit en matière plastique renforcée pour une pièce de véhicule automobile.
[0002] Il est connu de fabriquer des pièces de véhicule automobile en matière plastique renforcée afin d’améliorer la résistance mécanique de la pièce, tout en maintenant un faible poids par rapport à des pièces métalliques. Plus précisément, la pièce de véhicule automobile est réalisée par moulage à partir d’une feuille issue d’un semi-produit comprenant des fibres de renfort imprégnées d’une résine de polymère thermodurcissable ou thermoplastique. Comme exemple de semi-produit, on connaît les matières plastiques renforcées de type SMC (de l'anglais « Sheet Moulding Compound »), comprenant de la résine thermodurcissable qui imprègne des fibres de renfort telles que des fibres de carbone. Elle peut comporter également un catalyseur tel qu’un durcisseur et éventuellement des charges ou autres additifs.
[0003] Une difficulté réside dans le fait que les fibres de renfort, tout particulièrement les fibres de carbone, peuvent avoir une répartition plus ou moins homogène dans la matière plastique, selon que l’on prend des fibres de faible titre ou de gros titre comme produit de départ pour fabriquer le semi-produit. Plus précisément, des fibres de renfort se présentent généralement sous forme de fils de fibres, chaque fil regroupant un nombre relativement conséquent de fibres élémentaires, ou monobrins, accolées entre elles. On distingue les fils de fibres selon leur titre, qui indique la grosseur du fil. En effet, le titre correspond à une unité de masse par une unité de longueur du fil et est exprimé en tex (1 tex = 1 .10 6 kg.nr1). Or, l’utilisation de fils de fibres de renfort de grand titre, par exemple de titre supérieur à 800 tex, voire 2000 tex ou encore 4000 tex, donc de fils relativement gros, conduit à une distribution hétérogène des fibres dans le semi-produit final obtenu, donc à de moins bonnes propriétés mécaniques de la pièce de véhicule automobile. Une possibilité serait d’utiliser des fils de fibres de renfort de faible titre, par exemple de titre inférieur à 800 tex tel que 200 tex, néanmoins ils sont trop coûteux pour une utilisation industrielle. Par exemple, les fils de fibres de carbone de 800 tex sont environ 1 ,5 fois plus coûteux que les fils de fibres de carbone de 3200 tex.
[0004] L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de fabrication d’un semi-produit en matière plastique renforcée dont les fibres de renfort sont préparées pour améliorer les propriétés mécaniques du matériau et de la pièce de véhicule tout en limitant ses coûts de fabrication. [0005] A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un semi-produit en matière plastique renforcée pour une pièce de véhicule automobile, le semi-produit comprenant de la matière plastique renforcée avec des fibres de renfort, ces fibres de renfort se présentant sous la forme de fils de fibres regroupant des fibres élémentaires, le procédé comprenant les étapes suivantes réalisées en continu et dans cet ordre sur une chaîne de fabrication :
on ouvre les fils de fibres de façon à dissocier au moins partiellement les fibres élémentaires d’un fil,
- on forme un tapis de fibres de renfort en superposant les fils de fibres au moins partiellement ouverts,
- on dépose le tapis sur la matière plastique de façon à l’imprégner de matière plastique.
[0006] Grâce aux différentes étapes ainsi combinées en continu au cours du procédé, on peut obtenir un semi-produit dans lequel l’ouverture finale des fibres de renfort est particulièrement satisfaisante tout en pouvant partir de fibres de renfort comprenant des fils de grand titre, donc relativement économiques. En effet, le procédé permet d’obtenir un niveau d’ouverture des fibres très élevé, c’est-à-dire une séparation très marquée des fibres élémentaires d’un fil entre elles. Ce haut niveau d'ouverture des fibres permet d'améliorer les propriétés mécaniques de la pièce en comparaison avec des fibres non ouvertes, d’améliorer l’imprégnation des fibres par la matière plastique telle que la résine et le fluage de la feuille de renfort lors du moulage de la pièce, en comparaison avec des fibres ouvertes liées par aiguilletage ou autre. En effet, l’ouverture des fibres permet une distribution homogène des fibres dans le semi-produit et une bonne imprégnation de la résine polymère autour des fibres élémentaires. L’absence de liaison entre les fibres élémentaires permet de conserver les propriétés de fluage au moulage. On notera que l’on prévoit avantageusement d’ajouter une deuxième couche de matière plastique sur le semi-produit issu du procédé et le calandrer pour obtenir une feuille de renfort destinée à mouler la pièce de véhicule automobile.
[0007] Plus précisément, on propose de former un tapis de fibres de renfort temporaire qui va, en continu après sa formation, être imprégné de matière plastique. Comme les étapes sont réalisées en continu, il n’est pas nécessaire de stocker le tapis de fibres avant l’étape d’imprégnation du tapis, donc pas nécessaire de former un rouleau de stockage temporaire, ce qui est particulièrement intéressant car, si un tel tapis de fibres ouvertes devait être enroulé et stocké, les fibres ouvertes, ou ébouriffées, s’enchevêtreraient entre elles en formant le rouleau, ce qui empêcherait de pouvoir ensuite le dérouler et le poser sur la matière plastique de manière homogène sans dégrader l’ouverture des fibres. Ainsi, la formation d’un tapis de fibres directement avant son dépôt sur la matière plastique est une étape innovante pour déposer des fibres fortement ouvertes ou ébouriffées sur la matière plastique sans diminuer leur niveau d’ouverture. On notera que la formation du tapis permet avantageusement de déposer les fils de fibres de façon aléatoire et ainsi obtenir un tapis de fibres de renfort ayant des caractéristiques mécaniques plus homogènes à tout endroit.
[0008] On entend généralement par « étapes réalisées en continu » le fait que les étapes sont mises en oeuvre d’un poste au suivant de la ligne sans passer par un stockage intermédiaire des produits intermédiaires. En particulier, on ne stocke pas le tapis de fibres de renforts et il est déposé sur la matière plastique au fur et à mesure en continu après sa formation pour s’en imprégner.
[0009] Le procédé peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
[00010] - On coupe transversalement les fibres de renfort avant de les ouvrir, de préférence les étapes de coupe et d’ouverture des fils de fibres sont réalisées en continu. Dans un autre mode de réalisation, les fils de fibres coupés peuvent être stockés avant d’être ouverts. Dans le cas où l’on utilise des fils de fibres de renfort de grand titre, par exemple un titre supérieur à 800 tex pour des fibres de carbone, une simple et unique étape de coupe des fils conduirait à une distribution hétérogène de fibres coupées, ou bâtonnets, dans la feuille de renfort finale obtenue. On a l’idée ici de combiner le fait de couper les fils de fibres de renfort et de les ouvrir dans un deuxième temps, de façon à favoriser la pénétration de la résine entre les fibres élémentaires et donc son imprégnation. Couper transversalement les fils de fibres de renfort avant de les ouvrir permet de faciliter davantage la dissociation des fibres élémentaires entre elles et d’obtenir des fils de fibres plus fins.
[0001 1 ] - Les fils de fibres ont un titre d’entrée (Te) correspondant à leur titre avant l’étape d’ouverture et un titre de sortie (Ts) correspondant à leur titre après l’étape d’ouverture, notamment sur le tapis, le taux d’ouverture (R) des fibres étant supérieur à 60%, de préférence supérieur à 75%, de préférence encore supérieur à 80%, voire supérieur à 85% ; le taux d’ouverture (R) étant calculé selon la formule R = (1 - (Ts/Te))*100. On comprend que le titre de fils de fibres correspond à un titre moyen des fils de fibres. Il s’agit d’une masse linéique des fils de fibres. Il est déterminé par exemple en pesant un nombre connu de fils de fibres coupés dont on connaît la longueur cumulée, égale à la longueur de coupe des fils multiplié par le nombre de fils pesés. Ainsi, même en utilisant des fils de fibres de renfort de grand titre, par exemple un titre supérieur à 800 tex pour des fibres de carbone, on peut obtenir à l’issue du procédé des fibres de renfort ayant un titre faible en les ouvrant et maintenant leur taux d’ouverture sous forme d’un tapis de fibres de renfort. Ce procédé est donc une manière économique de fabriquer des semi-produits ayant une répartition homogène des fibres de renfort.
[00012] - Les fibres de renfort sont des fibres de carbone et les fils de fibres ont un titre d’entrée (Te) correspondant à leur titre avant l’étape d’ouverture supérieur à 800 tex, de préférence supérieur à 2400 tex, de préférence encore supérieur à 3200 tex. Le coût des fils de fibres est d’autant plus faible que leur titre est grand. Ainsi en utilisant des fils de fibres à titre élevé au début du procédé, on diminue le coût de production du semi- produit.
[00013] - Les fibres de renfort sont des fibres de carbone et les fils de fibres ont un titre de sortie (Ts) correspondant à leur titre après l’étape d’ouverture inférieur à 800 tex, de préférence inférieur à 200 tex. Même en utilisant des fils de fibres de titre élevé, par exemple supérieur à 800 tex, voire très élevé, par exemple supérieur à 3200 tex, on arrive à obtenir à l’issue du procédé un semi-produit au moins de même qualité qu’en utilisant des fibres de renfort ayant un titre beaucoup plus faible.
[00014] - L’étape d’ouverture des fibres de renfort se fait en continu en deux étapes, ouvrant les fils de fibres jusqu’à obtenir un premier titre correspondant à environ 90% d’un titre de sortie dans une première étape d’ouverture, puis les ouvrant jusqu’à obtenir le titre de sortie dans une seconde étape d’ouverture, le titre de sortie étant le titre des fils de fibres après l’étape d’ouverture. Dans la première étape d’ouverture, les fibres élémentaires d’un fil sont dissociées entre elles de manière grossière. La finition de leur ouverture se fait dans une seconde étape. Ces deux étapes d’ouverture peuvent se recouvrir partiellement, autrement dit, la seconde étape d’ouverture peut commencer avant la fin de la première étape d’ouverture. L’ouverture des fils de fibres en deux étapes permet d’atteindre un taux d’ouverture élevé des fibres de renfort en adaptant les moyens d’ouverture à l’état d’ouverture des fibres de renfort. On comprend que l’étape d’ouverture peut être réalisée en une unique étape.
[00015] - L’étape d’ouverture des fibres de renfort est mise en oeuvre par des moyens mécaniques comprenant de préférence des rouleaux munis d’éléments mécaniques tels que des reliefs. Les fibres de renfort passent entre des reliefs tels que des pics ou des griffes dont le nombre, les formes et dimensions, les mouvements, la disposition peuvent être variables et combinés. Alternativement, les moyens mécaniques peuvent comprendre des plaques parallèles à mouvement alternatif ou des bandes déroulantes de type convoyeur, ou encore tout autre outil mécanique adapté pour réaliser l’ouverture des fibres. Les fibres de renfort sont de manière avantageuse transportées entre deux moyens mécaniques successifs par un tapis roulant ou par des tuyaux avec une propulsion par air . Les moyens mécaniques permettent d’ouvrir considérablement les fils de fibre. Dans le cas où l’ouverture des fibres de renfort est réalisée en deux étapes les moyens mécaniques sont utilisés de préférence dansla première étape d’ouverture et permettent d’obtenir un taux d’ouverture très élevé, permettant d’atteindre par exemple 75 à 95% du taux d’ouverture final souhaité.
[00016] - L’étape de formation du tapis de fibres de renfort comprend une étape de brassage des fibres de renfort par un flux d’air. Avantageusement, cette étape de brassage est au début de l’étape de formation du tapis. Le flux d’air permet de déposer les fils de fibres de façon aléatoire pour obtenir un tapis ayant une dispersion plus homogène des fils de fibres à tout endroit. Par ailleurs, le flux d’air permet avantageusement de séparer les fibres élémentaires entre elles et peut donc contribuer à l’ouverture des fils de fibre. Ainsi, lorsque l’étape d’ouverture est faite en deux étapes, la seconde étape peut être réalisée en même temps que l’étape de brassage par le flux d’air. Ce flux d’air est particulièrement efficace sur les fils de fibres coupés.
[00017] - Les fibres de renfort sont choisies dans le groupe comprenant :
- des fibres de carbone,
- des fibres de carbone recyclé,
- des fibres de verre,
- des fibres naturelles,
- des fibres synthétiques.
[00018] - Le semi-produit est destiné à la fabrication d’une pièce de véhicule automobile dite pièce de structure, choisie dans le groupe comprenant :
- un plancher avant,
- un plancher arrière,
- un pilier A, B, C, D,
- un hayon,
- une traverse,
- une poutre de chocs, - un support d’aile,
- un réceptacle de batterie.
Pour répondre aux demandes des constructeurs de véhicules automobiles, ces pièces nécessitent une tenue mécanique très élevée et ceci est d’autant plus important lorsque celles-ci sont fabriquées en matière plastique. Cette dernière doit être suffisamment renforcée pour répondre aux exigences mécaniques souhaitées.
[00019] - La matière plastique est une résine de polymère thermodurcissable. [00020] Nous allons maintenant présenter des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemple non limitatif et à l’appui des figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est un schéma explicatif de l’ouverture des fils de fibres selon un mode de réalisation, et
- la figure 2 est un schéma explicatif d’un procédé selon un mode de réalisation.
[00021] La figure 1 illustre l’étape d’ouverture des fils de fibres préalablement coupés transversalement en tronçons selon un mode de réalisation. Dans cet exemple, l’ouverture des fils de fibres se fait en deux temps. Un tronçon 10 de fils de fibres de 1000 tex est tout d’abord ouvert en quatre fils de fibres 20 de 250 tex chacun dans un premier temps, par exemple par des moyens mécaniques comme des pics ou des griffes. Ces quatre fils de fibres 20 de 250 tex sont ensuite chacun ouverts en 10 fibres élémentaires 30 de 50 tex chacune dans un second temps, par exemple par un flux d’air. Ainsi on obtient un taux d’ouverture des fibres de 75% dans une première étape d’ouverture, et un taux d’ouverture des fibres de 95% dans une seconde étape d’ouverture. La première étape d’ouverture permet donc, dans ce mode de réalisation, d’obtenir 80% de l’ouverture finale.
[00022] La figure 2 illustre différentes étapes du procédé selon un mode de réalisation. Tout d’abord, pour obtenir des tronçons de fils de fibres, une première option est de dérouler dans une étape A des bobines de fibres de renfort, par exemple des fibres de carbone, des fibres de carbone recyclé, des fibres de verre, des fibres naturelles ou des fibres synthétiques, pour alimenter en continu un poste de découpe B pour couper les fibres de renfort en tronçons 100. Alternativement, une deuxième option est d’alimenter la ligne de fabrication avec des tronçons 100 de fibres de renfort préalablement coupés sur une autre ligne industrielle, dans une étape B’.
[00023] Ces tronçons 100 sont transportés, par exemple par un tapis roulant ou par un tuyau où circule un courant d’air, jusqu’à un poste d’ouverture C dans lequel les fibres élémentaires des fils de fibres sont au moins partiellement dissociées entre elles, par exemple suivant une étape d’ouverture en deux temps illustrée sur la figure 1 . On obtient donc des fils de fibres 110 à plus faible titre et/ou des fibres élémentaires 120. Ces fils de fibres 110 et fibres élémentaires 120 sont ensuite (ou simultanément à une seconde étape d’ouverture) brassés par un flux d’air et superposés en les dispersant de façon aléatoire sous forme d’un tapis de fibres de renfort dans une étape D. Le tapis de fibres a ainsi la caractéristique très avantageuse d’être constitué de fibres de renfort superposées et non enchevêtrées, pour préserver leur taux d’ouverture.
[00024] Le tapis de fibres ouvertes est ensuite déposé, en continu dans une étape E, sur une première couche de matière plastique, par exemple une résine de polymère thermodurcissable 130, de façon à imprégner les fibres de renfort dans la première couche de résine 130 de manière homogène. Cette bonne imprégnation est possible du fait de l’ouverture des fibres qui est conservée par la formation du tapis. La première couche de résine 130 circule par exemple sur un convoyeur à bande 140. Après le dépôt du tapis de fibre sur la première couche de résine 130, une deuxième couche de résine 150 est déposée sur l’ensemble. On obtient donc à l’issue du procédé un semi-produit 160 ayant de très bonnes propriétés mécaniques, une bonnne aptitude au fluage lors du moulage et une bonne imprégnation des fibres de renfort dans la résine. Ce semi-produit 160 est destiné à fabriquer une pièce de véhicule automobile, par exemple un plancher avant, un plancher arrière, un pilier, un hayon, une traverse, une poutre de chocs, un support d’aile ou un réceptacle de batterie.
[00025] Au moins les étapes C, D et E se font en continu, sans stockage intermédiaire.
[00026] Le titre Ts de sortie des fibres de renfort à la fin de l’étape d’ouverture C est plus faible que leur titre Te d’entrée avant l’étape d’ouverture C, par exemple dix fois à vingt plus faible.
[00027] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d’un semi-produit (160) en matière plastique renforcée pour une pièce de véhicule automobile, le semi-produit (160) comprenant de la matière plastique renforcée avec des fibres de renfort, ces fibres de renfort se présentant sous la forme de fils de fibres regroupant des fibres élémentaires, le procédé comprenant les étapes suivantes réalisées en continu et dans cet ordre sur une chaîne de fabrication :
- on ouvre les fils de fibres (20) de façon à dissocier au moins partiellement les fibres élémentaires (30) d’un fil,
- on forme un tapis de fibres de renfort en superposant les fils de fibres au moins partiellement ouverts,
- on dépose le tapis sur la matière plastique (130) de façon à l’imprégner de matière plastique.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on coupe transversalement les fibres de renfort avant de les ouvrir, de préférence les étapes de coupe (B) et d’ouverture (C) des fils de fibres sont réalisées en continu.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fils de fibres ont un titre d’entrée (Te) correspondant à leur titre avant l’étape d’ouverture et un titre de sortie (Ts) correspondant à leur titre après l’étape d’ouverture, le taux d’ouverture (R) des fibres étant supérieur à 60%, de préférence supérieur à 75%, de préférence encore supérieur à 80%, voire supérieur à 85% ; le taux d’ouverture (R) étant calculé selon la formule R = (1 - (Ts/Te))*100.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres de renfort sont des fibres de carbone et les fils de fibres ont un titre d’entrée (Te) correspondant à leur titre avant l’étape d’ouverture supérieur à 800 tex, de préférence supérieur à 2400 tex, de préférence encore supérieur à 3200 tex.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres de renfort sont des fibres de carbone et les fils de fibres ont un titre de sortie (Ts) correspondant à leur titre après l’étape d’ouverture inférieur à 800 tex, de préférence inférieur à 200 tex.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’ouverture (C) des fibres de renfort se fait en continu en deux étapes, ouvrant les fils de fibres jusqu’à obtenir un premier titre correspondant à environ 90% d’un titre de sortie dans une première étape d’ouverture, puis les ouvrant jusqu’à obtenir le titre de sortie dans une seconde étape d’ouverture, le titre de sortie étant le titre des fils de fibres après l’étape d’ouverture.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’ouverture (C) des fibres de renfort est mise en oeuvre par des moyens mécaniques comprenant de préférence des rouleaux munis d’éléments mécaniques tels que des reliefs.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de formation du tapis de fibres de renfort comprend une étape de brassage des fibres de renfort par un flux d’air.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres de renfort sont choisies dans le groupe comprenant :
- des fibres de carbone,
- des fibres de carbone recyclé,
- des fibres de verre,
- des fibres naturelles,
- des fibres synthétiques.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le semi-produit est destiné à la fabrication d’une pièce de véhicule automobile dite pièce de structure, choisie dans le groupe comprenant :
- un plancher avant,
- un plancher arrière,
- un pillier A, B, C, D,
- un hayon,
- une traverse,
- une poutre de chocs,
- un support d’aile,
- un réceptacle de batterie.
1 1 . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière plastique est une résine de polymère thermodurcissable (130).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254191A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Honda Motor Co Ltd 炭素繊維複合材料製造装置、これを用いた炭素繊維複合材料製造方法および炭素繊維複合材料
WO2017006989A1 (fr) * 2015-07-07 2017-01-12 三菱レイヨン株式会社 Procédé et appareil de fabrication d'un matériau de moulage de résine renforcée de fibres

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254191A (ja) * 2007-03-30 2008-10-23 Honda Motor Co Ltd 炭素繊維複合材料製造装置、これを用いた炭素繊維複合材料製造方法および炭素繊維複合材料
WO2017006989A1 (fr) * 2015-07-07 2017-01-12 三菱レイヨン株式会社 Procédé et appareil de fabrication d'un matériau de moulage de résine renforcée de fibres
EP3321054A1 (fr) * 2015-07-07 2018-05-16 Mitsubishi Chemical Corporation Procédé et appareil de fabrication d'un matériau de moulage de résine renforcée de fibres

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