Brevet FR2005213A1 — publié le 19691212

K, 2005213 la présente invention se rapporte d'une façon générale à la fabrication de matières composites, et elle concerne plus particulièrement la production d'une matière en feuille composite comprenant des filaments de carbone- fixés suivant un mode uni-5- directionnel dans ou sur une feuille de support. Dans la suite du présent mémoire, les matières composites de ce genre seront appelées "feuilles d'ourdissage" et elles sont utiles pour la fabrication de stratifiés qui comprennent des filaments do carbone dans une matrice de matière polymère. 10 Pour la production de filaments de carbone9 on chauffe une matière polymère organique sous forme filamentaire dans des conditions particulières de tension, de température, de durée et d'environnement. Les matières qui conviennent dans ce but sont celles d'origine cellulosique, des polyamides, des 15 polyesters ou, de préférence, des fibres formées de polyacrylo-nitrile ou de copolymères de 1'acrylonitrile avec d'autres monomères. Selon la présente invention, un procédé de production d'une feuille d'ourdissage consiste à préparer une pellicule 20 ou- feuille d'une matière inerte, à enduire la pellicule ou feuille d'une matière polymère qui est ou que l'on peut rendre poisseuse, à faire adhérer une couche de filaments de carbone orientés à cet enduit pendant qu'il est poisseux, et à recouvrir la surface exposée des filaments de carbone avec une ma-25 tière polymère. Eventuellement, on peut traiter la matière polymère après l'application de la couche de filaments Dans le procédé selon l'invention, on enduit une pellicule ou feuille d'une matière inerte, qui peut être par 30 exemple une pellicule ou feuille d'un polyester ou d'un produit cellulosique, d'une résine synthétique ou d'un précurseur de résine sous forme d'une pellicule qui est poisseuse ou que llon peut rendre poisseuse. L'application de l'enduit doit se faire uniformément et à une épaisseur réglée» Eventuellement, on peut 35 diluer la matière d'enduction avec un solvant pendant cette application, solvant que l'on fera ensuite disparaître par évaporation. Parmi les matières d'enduction appropriées, on citera par exemple une résine gomme-laque époxydée contenant, à titre d'agent de durcissement, un complexe de trifluorure 40 de bore avec une aminé, par exemple le produit vendu par 6905350 2005213 Cxba Limited sous le numéro de catalogue "LZ358/HT973" • Avec certains enduits à base d'une matière polymère, il peut être .nécessaire de faire durcir partiellement cette matière polymère pour lui conférer le caractère poisseux requis. ■ 5 A une pellicule ou feuille traitée comme on vient de l'indiquer, on applique une couche de filaments de carbons disposés suivant un mode sensiblement unidirectionnel «> Dans le cas d'une feuille de matière mince, on peut exécuter cette opération par exemple en recouvrant la surface poisseuse avec 10 une couche de filaments de carbone orientés et en appliquant une certaine pression de sorte que les filaments les plus proches de la surface poisseuse adhèrent à celle-ci. On peut enlever ensuite les filaments restants5 en laissant une couche de filaments étroitement rapprochés maintenus par la surface 15 poisseuse. Le poids des filaments de carbone par imité de surface poisseuse constitue une mesure de la teneur maximale finale en filaments de carbone de la feuille d8 ourdissage ainsi confectionnée. Si 1'on doit préparer une matière en feuille plus 20 épaisse, par exemple une feuille ayant 0,1 ma d'épaisseur, on peut appliquer la quantité requise de filaments de carbone à la surface poisseuse et les étaler de façon uniforme sur celle-ci» Avec cette dernière technique? il n'est pas nécessaire d1 enlever ultérieurement des filaments » 25 On recouvre les surfaces exposées des filaments de carbone adhérents avec la substance polymère, par exemple en appliquant un solvant volatil de la matière polymère constituant la surface poisseuse, de préférence sous forme d'un brouillard, ou bien en appliquant une solution d'une matière polymère 50 (de préférence la même matière polymère que celle qui constitue la surface poisseuse) dans un solvant. Après avoir ainsi recouvert les surfaces exposées des filaments de carbone avec de la matière polymère, on obtient une feuille d'ourdissage qui comporte, outre la pellicule ou feuille inerte fixée au 55 stratifié, une couche de filaments de carbone à orientation unidirectionnelle incorporée dans une feuille d'une ou plusieurs matières polymères. Eventuellement, on peut traiter la ou les matières polymères pour en réduire la viscosité, opération que l'on peut exécuter par exemple par un surcroît de durcissement, bien que dans le cas des feuilles plus épaisses, leur 6905350 5 2005213 manipulation puisse normalement se faire sans difficulté et sans avoir donc à effectuer un supplément de durcissement. Dans le cas où un tel durcissement supplémentaire est nécessaire, on peut par exemple chauffer la résine gomme-laque époxydée 5 dont il a été question plus haut, pendant 20 minutes environ à 80°C. La pellicule ou feuille inerte de support peut être enlevée immédiatement ou bien peut être laissée en place poui faciliter l'emballage et le transport. Lorsqu'on désire réaliser un stratifié comprenant un 10 certain nombre de feuilles d'ourdissage du type obtenu par le présent procédé, on superpose les feuilles les unes sur les autres suivant l'orientation désirée et on agglomère le stratifié sous pression et à une température élevée de sorte qu'on obtient un stratifié comportant des filaments de carbone et 15 entièrement durci. Les exemples suivants montreront bien comment l'invention peut être mise en oeuvre. EXEMPLES 1 à 4 ! Dans chacun des exemples ci-après, on enduit une 20 couche de support en polyester d'une couche de résine gomme-laque époxydée ("LZ558/HT973") et on obtient ainsi un ensemble de base présentant une surface poisseuse. On pose un faisceau de filaments de carbone sur cette surface poisseuse et on oblige ainsi une couche de filaments de carbone à orientation 25 unidirectionnelle à adhérer à cette surface poisseuse, après quoi on enlève les filaments de carbone qui n'ont pas adhéré à cette surface. On applique ensuite un brouillard d'acétone à la surface poisseuse recouverte de filaments et on laisse sécher l'ensemble. L'acétone dissout la résine gomme-claque 30 époxydée à la surface et, à mesure que l'acétone s'évapore au cours du séchage, elle dépose de la résine tout autour des surfaces exposées des filaments et sur ces surfaces. Quand l'ensemble est sec, on enlève la couche de support et on confectionne un stratifié en disposant les feuilles d'ourdissage 35 ainsi préparées les unes sur les autres suivaat l'orientation relative désirée, puis on agglomère le tout sous pression et à une température élevée. Dans le tableau ci-après, on indique l'épaisseur et le poids par unité de surface de la couche résineuse initialement appliquée, la teneur maximum en filaments 40 âe carbone dans une feuille d'ourdissage, et l'épaisseur de la 4 6905350 feuille d'ourdissage après agglomération. 2005213 5 10 15 Exemple Couche de résine Feuille d1ourdissage Poids par unité de £ surface (g/m ) Epaisseur (mm) Teneur maximum en filaments de carbone {% pds/pds) Epaisseur de la feuille après agglomération (mm) 1 56 0,047 47 0,071 2 32 0,027 55 0,048 3 19 0,016 63 0,033 4 9 0,007 72 0,018 Il ressort de ce tableau que l'épaisseur de chaque 20 feuille d'ourdissage après agglomération dépend du rapport pondéral des filaments de carbone à la résine. 6905350 2005213 REVENDICATIONS 1»- Procédé de production d'une "feuille d'ourdissage" (cette expression désignant une matière en feuille composite comprenant des filaments de carbone fixés suivant un mode uni-5 directionnel dans ou sur une feuille de support) suivant lequel on enduit une pellicule ou feuille d'une matière inerte avec -une substance polymère qui est poisseuse ou que l'on peut rendre poisseuse et on applique ensuite une matière filamentaire à cette surface, caractérisé en ce qu'il consiste à faire adhérer 10 un certain nombre de filaments de carbone orientés à cet enduit pendant qu'il est poisseux, à recouvrir la surface exposée des filaments de carbone avec une matière polymère, et à réduire ou à permettre la réduction de la viscosité de la matière polymère. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que la matière polymère d'enduction est une résine gomme-laque époxydée. 3»- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'on dilue la matière polymère d'enduction avec un solvant avant son application à la pellicule ou 20 feuille. 4-.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisé en ce qu'on applique une couche de filaments de carbone à l'enduit poisseux dans des conditions telles que les filaments soient orientés sur un mode sensiblement unidi- , 25 rectionnel, et on enlève ultérieurement ceux des filaments qui n'ont pas adhéré. 5»- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on recouvre les surfaces exposées des filaments de carbone adhérents avec -une matière polymère 30 en appliquant un solvant de la matière polymère afin détablir un enrobage poisseux sur la couche de filaments. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on applique le solvant de la matière polymère sous forme d'un brouillard. 35 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on recouvre les surfaces exposées des filaments de carbone adhérents avec la matière polymère en appliquant à ladite couche filamentaire une solution de la matière polymère. 6905350 6 2005213 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7^ caractérisé en ce qu'on réduit la viscosité de la ma.tière polymère après formation de la feuille d'ourdissage en soumettant cette matière à un durcissement partiel. 5 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière polymère est une résine gomme-laque époxydée et qu'on la fait partiellement durcir après formation de la feuille d'ourdissage en la chauffant à une température d'environ 80°C pendant une durée ne dépassant pas 20 minutes. 10 10.- Stratifiés formés à partir de feuilles d'ourdis sage contenant des filaments de carbon% caractérisés en ce qu'on les prépare en confectionnant un certain nombre de feuilles d'ourdissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, et qu'on agglomère ensemble ces feuilles d'ourdissage 15 séparées.