FR2889100A1 - Procede de fabrication d'une piece comprenant une couche de mousse supportee par un support - Google Patents

Procede de fabrication d'une piece comprenant une couche de mousse supportee par un support Download PDF

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Abstract

L'invention concerne la fabrication d'une pièce de mousse portée par un support.Elle se rapporte à un procédé de fabrication qui comprend la disposition d'une couche de mousse (18) sur une surface d'une partie de moule (10), alors que le moule est ouvert, la fermeture du moule afin qu'il délimite une cavité entre la couche de mousse (18) et une autre partie de moule (14), et l'injection dans la cavité d'une matière plastique non cellulaire destinée à former le support (20). Le procédé comprend, après la fin de l'injection de la matière plastique du support (20), une étape d'écartement progressif à vitesse déterminée des deux parties de moule (10, 14), dans une direction ayant une composante dans la direction de l'épaisseur de la couche de mousse (18).Application aux garnitures intérieures d'automobiles.

Description

2889100 1
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce comprenant une couche de mousse de matière thermoplastique supportée par un support, ainsi que la pièce obtenue.
Bien que l'invention s'applique à la fabrication de pièces ayant un support relativement rigide et une couche de mousse thermoplastique disposée sur le support, une telle pièce comporte en général une couche supplémentaire à la face de la mousse opposée à celle qui est au contact du support, cette couche supplémentaire ayant des propriétés élastomères. Qu'une telle couche extérieure soit présente ou non, la couche de mousse est destinée à donner des propriétés d'amortissement qui dépendent de la souplesse de la couche de mousse, et donc de diverses propriétés telles que sa porosité.
On sait déjà, d'après le document US 6 576 332, réaliser de telles pièces par un procédé dans lequel une peau est placée contre une première partie de moule, un support est placé contre une autre partie de moule, et une matière capable de former une mousse est injectée entre la peau et le support. Après ou pendant cette injection, les deux parties de moule sont écartées l'une par rapport à l'autre afin que la couche intermédiaire forme une mousse. Cette étape d'écartement est parfois retardée afin que la matière injec- tée ait subi un refroidissement partiel. L'étape d'injection de la matière destinée à former la mousse peut aussi être réalisée lorsque les parties de moule s'écartent progressivement, et la formation de la mousse est obtenue par une poursuite de cet écartement. Dans ces procédés connus, la mousse est formée après la réalisation du support.
On sait aussi réaliser de telles pièces dans un procédé en plusieurs opérations. Dans une première opération, une couche de mousse ou un complexe peau-mousse est réalisé à un premier poste, puis la couche de mousse ou le complexe est disposé sur une première partie de moule, le moule est fermé, et la matière plastique destinée à former le support est injectée dans une cavité laissée entre la couche de mousse et l'autre partie de moule. Ce procédé présente un 2889100 2 inconvénient car la matière plastique non cellulaire du support est injectée contre la mousse qui est donc soumise à la pression d'injection de la matière plastique du support. Dans un tel procédé, la couche de mousse présente toujours un certain écrasement. Il n'est pas rare que l'épaisseur de la couche de mousse soit divisée par deux. On conçoit qu'une telle couche de mousse a des propriétés de souplesse et d'amortissement moins bonnes que celles de la couche initiale.
Pour la réalisation de pièces ayant des propriétés d'amortissement déterminées par ce dernier procédé, il est donc nécessaire d'utiliser initialement une couche de mousse ayant des propriétés d'amortissement bien plus importantes que les propriétés voulues, afin que, après la compression réalisée dans le moule, la couche de mousse conserve encore les propriétés d'amortissement voulues. La mise au point de telles techniques est très délicate, et nécessite de nouvelles études à chaque changement de forme ou de matière.
L'invention a pour objet de remédier à l'inconvénient du second procédé, par combinaison à celui-ci de caractéristiques du premier procédé. Cette combinaison de moyens connus donne un résultat imprévu, différent des résultats obtenus par chacun des deux procédés précités.
Plus précisément, dans les procédés du premier type précité, la couche de mousse peut avoir des propriétés pratiquement constantes dans toute son épaisseur. Dans le second procédé, à cause de l'injection de la matière thermoplastique non cellulaire chaude contre une face de la mousse, cette face de mousse a tendance à subir un échauf- fement plus grand et à créer un gradient de porosité tel que la porosité est la plus faible du côté du support. Selon l'invention, dans un procédé de ce second type, une étape supplémentaire d'écartement des deux parties de moule est ajoutée pendant ou, de préférence, après l'injection de la matière plastique non cellulaire du support. On constate que les pièces obtenues ont alors une porosité qui est la plus grande du côté du support.
2889100 3 Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce comprenant une couche de mousse de matière thermoplastique supportée par un support, du type qui comprend la disposition d'une couche de mousse de matière thermoplastique sur une surface d'une partie de moule, alors que le moule est ouvert, la fermeture du moule afin qu'il délimite une cavité entre la couche de mousse et une autre partie de moule, et l'injection dans la cavité d'une matière plastique non cellulaire destinée à former le support; selon l'invention, le procédé comprend, après la fin de l'injection de la matière plastique destinée à former le support, une étape d'écartement progressif à vitesse déterminée des deux parties de moule, dans une direction ayant une composante dans la direction de l'épaisseur de la couche de mousse, avec conservation de l'étanchéité de la cavité de moulage.
De préférence, le procédé comporte en outre une étape d'attente entre la fin de l'étape d'injection de la matière plastique non cellulaire et l'étape d'écartement progressif.
De préférence, l'étape d'écartement progressif est exécutée sur une distance telle que, dans la pièce terminée, la couche de mousse a une épaisseur comprise entre 0,5 et 1,5 fois l'épaisseur de la mousse à l'état libre avant la fermeture du moule, et avantageusement telle que, dans la pièce terminée, la couche de mousse a une épaisseur qui ne diffère pas de plus de 10% de l'épaisseur de la mousse à l'état libre avant la fermeture du moule.
De préférence, l'étape d'écartement progressif des deux parties de moule est réalisée à une vitesse comprise entre 30 0,1 et 10 mm/s.
L'invention concerne aussi une pièce d'amortissement ayant une couche de mousse thermoplastique souple disposée sur un support sensiblement rigide; selon l'invention, la couche de mousse présente un gradient de porosité entre la face adjacente au support et la face opposée, le gradient est tel que la porosité diminue depuis la face adjacente au support vers la face opposée.
2889100 4 De préférence, la diminution de porosité correspond à une augmentation de la dimension des pores.
De préférence, la matière thermoplastique de la mousse est choisie parmi les polyoléfines et le chlorure de poly-5 vinyle, notamment le polyéthylène.
De préférence, la couche de mousse thermoplastique a une épaisseur inférieure à 23 mm.
De préférence, la mousse comporte en outre une couche de surface, du côté opposé au support, et la couche de sur- face a avantageusement des propriétés élastomères.
De préférence, la matière plastique non cellulaire du support et la matière thermoplastique de la couche de mousse sont de même nature chimique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe schématique illustrant l'étape du procédé dans laquelle le moule est fermé, mais la matière plastique non cellulaire n'a pas été encore injectée; la figure 2 est une coupe schématique correspondant à la figure 1, mais dans laquelle la matière plastique non cellulaire destinée à former le support a été injectée; et la figure 3 illustre l'étape suivante du procédé dans laquelle les deux parties de moule ont été écartées, dans l'étape caractéristique de l'invention.
Les figures 1 à 3 sont des vues très schématiques illustrant le principe du procédé selon l'invention, sous forme très exagérée. Le moule utilisé comprend essentiel- lement une matrice 10 ayant une cavité 12, et un poinçon 14 ayant un canal d'injection 16. On a représenté une couche 18 de mousse ou de complexe peau-mousse avec sa forme expansée normale.
L'état représenté sur la figure 1 est obtenu par séparation des deux parties de moule 10, 14, par mise en place de la mousse 18, puis par introduction du poinçon 14 en position repérée à l'intérieur de la matrice 10.
2889100 5 La figure 2 illustre l'étape d'injection de la matière plastique non cellulaire destinée à former un support 20. La matière plastique injectée exerce une pression qui réduit l'épaisseur de la mousse 18. Dans l'état représenté sur la figure 2, l'injection vient d'être interrompue, et la mousse 18 a été comprimée par l'injection de la matière non cellulaire si bien que son épaisseur a beaucoup diminué.
La figure 3 illustre l'étape essentielle du procédé de l'invention. La porosité de la mousse 18, et donc ses propriétés d'amortissement, ont été réduites dans l'étape de la figure 2, par rapport à la mousse introduite dans la cavité de la matrice 10. Dans l'étape illustrée par la figure 3, la matrice 10 est écartée du poinçon 14 (ou inversement) d'une distance repérée par la référence 22, de préférence lorsque l'injection du matériau non cellulaire est terminée, et que ce matériau est passé à un état au moins partiellement solidifié.
Cet écartement provoque une augmentation d'épaisseur de la couche de mousse 18 dans la direction d'écartement, c'est-à-dire horizontalement sur la figure 3. Selon l'invention, la distance d'écartement est sélectionnée de manière que la couche de mousse prenne une épaisseur finale comprise entre 0,5 et 1,5 fois et demi son épaisseur initiale, et de préférence comprise entre 0,9 fois et 1 fois son épaisseur initiale illustrée par la figure 1.
Lorsque la matière plastique non cellulaire est introduite pour la formation du support 20, la matière injectée est chaude et transfère de la chaleur à la mousse 18, préférentiellement à proximité de la matière injectée.
Il se crée donc un gradient de température entre la matière plastique chaude du support 20 et la masse du moule. En conséquence, lorsque la mousse subit l'expansion due à l'écartement des deux parties de moule illustrées sur la figure 3, la partie de mousse la plus chaude a tendance à présenter une expansion plus grande que la partie moins chaude. En conséquence, la partie de mousse la plus proche du support 20 présente une plus grande expansion et donc une 2889100 6 plus grande porosité que la partie de mousse distante de ce support.
Dans le procédé classique dans lequel le refroidisse-ment s'effectue depuis l'état représenté sur la figure 2, la partie la plus proche de la matière plastique du support 20 a subi le plus grand échauffement et, comme elle n'a pas l'occasion de se dilater ensuite, elle présente la plus grande compression et donc la plus grande réduction de porosité. En conséquence, dans la pièce moulée obtenue après l'étape de la figure 2, le gradient de porosité de la couche de mousse 18 est tel que la porosité augmente du support vers la surface opposée au support. Au contraire, lors de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, cet effet est au moins compensé et, le plus souvent, plus que compensé, c'est-à-dire inversé, si bien que la pièce obtenue présente un gradient de porosité tel que la porosité est la plus grande à proximité du support 20.
Comme la couche de mousse 18 a repris une épaisseur analogue à celle qu'elle avait à l'origine, ses propriétés d'amortissement sont semblables. Il n'est donc pas nécessaire de déterminer de manière empirique, pour chaque forme de pièce, quel type de mousse il faut utiliser initialement pour obtenir les propriétés finales voulues. Selon l'invention, les propriétés finales obtenues avec la couche de mousse sont pratiquement celles qu'on peut escompter de l'utilisation de la mousse initiale.
On a représenté sur les figures 1 à 3, sous forme schématique et exagérée, le principe de l'invention. On a ainsi représenté des parties marginales de mousse qui subissent une compression lors de l'injection de la matière plastique du support, et qui ne subissent pas de dilatation lors de l'écartement des deux parties de moule, puisque la direction d'épaisseur de ces parties de mousse est perpendiculaire à la direction d'écartement. Ces parties peuvent être évitées le cas échéant par utilisation d'un moule de forme adaptée. Ainsi, les moules ont en général des formes relativement élaborées et complexes, et le procédé de l'invention est mis en oeuvre d'une manière telle que la mousse reprend ses 2889100 7 propriétés d'origine pratiquement dans les régions dans lesquelles ces propriétés sont les plus importantes.
Il est nécessaire, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, que la mousse utilisée soit formée d'une matière thermoplastique, afin qu'elle puisse présenter l'expansion ou dilatation nécessaire dans la phase d'écartement. Il peut s'agir de chlorure de polyvinyle, d'une polyoléfine, et en particulier de polyéthylène qui est bien adapté à ce genre de ce procédé. Il est en outre avantageux que la matière plastique du support soit de nature chimique compatible avec celle de la mousse, et, dans un cas idéal, soit constituée de la même matière plastique.
La distance d'écartement repérée par la référence 22 correspond à la récupération d'épaisseur qu'on souhaite don- ner à la mousse. D'autres paramètres du procédé de l'invention sont le moment auquel commence l'étape d'écartement des deux parties de moule, et la vitesse d'écartement.
Il est souhaitable que l'étape d'écartement ne commence qu'après la fin de l'injection de la matière plastique du support. Dans le cas contraire, de la matière plastique du support pourrait être introduite en quantité excessive.
En outre, il est souhaitable qu'il existe un temps d'attente entre la fin de l'injection de la matière plastique du support et le début de l'étape d'écartement de manière que la chaleur de la matière plastique injectée se transmette à des couches plus profondes de la mousse et que l'épaisseur soumise à expansion soit plus grande.
Enfin, pour que la mousse 18 remplisse bien l'espace créé par l'étape d'écartement des deux parties de moule, il peut être souhaitable d'utiliser une partie de matrice 10 ayant des canaux d'aspiration, afin que la mousse reste bien plaquée contre la surface de la cavité de la partie de matrice.
2889100 8

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une pièce comprenant une couche de mousse (18) de matière thermoplastique supportée par un support (20), du type qui comprend: - la disposition d'une couche de mousse (18) de matière thermoplastique sur une surface d'une partie de moule (10), alors que le moule est ouvert, - la fermeture du moule afin qu'il délimite une cavité (12) entre la couche de mousse (18) et une autre partie de moule (14), et - l'injection dans la cavité (12) d'une matière plastique non cellulaire destinée à former le support (20), caractérisé en ce qu'il comprend, après la fin de l'injection de la matière plastique destinée à former le support (20), une étape d'écartement progressif à vitesse déterminée des deux parties de moule (10, 14), dans une direction ayant une composante dans la direction de l'épaisseur de la couche de mousse (18), avec conservation de l'étanchéité de la cavité (12) de moulage.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'attente entre la fin de l'étape d'injection de la matière plastique non cellulaire et l'étape d'écartement progressif.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que l'étape d'écartement progressif est exécutée sur une distance (22) telle que, dans la pièce terminée, la couche de mousse a une épaisseur comprise entre 0,5 et 1,5 fois l'épaisseur de la mousse à l'état libre avant la fermeture du moule.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape d'écartement progressif est exécutée sur une distance (22) telle que, dans la pièce terminée, la couche de mousse a une épaisseur qui ne diffère pas de plus de 10% de l'épaisseur de la mousse à l'état libre avant la ferme-ture du moule.
5. Procédé selon l'une des quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'écartement 2889100 9 progressif des deux parties de moule (10, 14) est réalisée à une vitesse comprise entre 0,1 et 10 mm/s.
6 Pièce d'amortissement ayant une couche de mousse thermoplastique souple (18) disposée sur un support sensi- blement rigide (20), caractérisée en ce que la couche de mousse (18) présente un gradient de porosité entre la face adjacente au support (20) et la face opposée, et le gradient est tel que la porosité diminue depuis la face adjacente au support (20) vers la face opposée.
7. Pièce selon la revendication 6, caractérisée en ce que la diminution de porosité correspond à une augmentation de la dimension des pores.
8. Pièce selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que la matière thermoplastique de la mousse (18) est choisie parmi les polyoléfines et le chlorure de polyvinyle.
9. Pièce selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une couche de surface, du côté opposé au support (20).
10. Pièce selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que la matière plastique non cellulaire du support (20) et la matière thermoplastique de la couche de mousse (18) sont de même nature chimique.
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