Brevet FR2048071A1 — publié le 19710319

La présente invention concerne un constituant d'armaturé fibraux pour des eorps plastiques armés comprenant deux ou plusieurs couch.es pleines ou sensiblement pleines de fibres d'armature liées localement les unes aux autres, une couche au moins 5 étant constituée par des fibres s'étendant principalement dans un sens. Un constituant d'armature de ce genre, dans lequel les fibres sont formées, par exemple,, par des fibres de verre ou de - charbon combinées en filaments ou éléments analogues à un effet 10 d'armature qui consiste en une combinaison de l'effet d'armature d'une couche, par exemple, la résistance unidirectionnelle de la couche constituée par des fibres s'étendant principalement dans un sens, et un effet d'armature de l'autre couche, qui- est formée, par exemple, par un voile isotrope de fibres à direc-15 tions arbitraires. Ceci ajoute à la résistance d'armature de la première couche, s'étendant principalement dans un sens, un composant de résistance s'étendant transversalement à cette première couche, comme cela est nécessaire plus particulièrement dans les cas où l_a résistance de l'armature d'un élément en ma-20 tière plastique doit être très: élevée dans un sens prédéterminé mais doit aussi satisfaire à certaine nécessité dans des sens qui ne dévient pas. Cette nécessité peut se présenter lorsqu'une armature est disposée dans un moule, de même que lorsqu'elle est enroulée sur un mandrin. Des essais ont déjà été faits pour lier 25 les diverses eouches d'un élément d'armature du type indiqué à un autre au moyen d'une substance spéciales par exemple d'une colle à base de résine synthétique. Un inconvénient de ce procédé est que la liaison affecte un trop petit nombre de filaments de fibres dans chaque couche, de sorte que la liaison intime entre 30 les diverses couches est défaite prématurément. De plus, un procédé de liaison de ce type ae permet pas un déplacement copla-naire.suffisant des couches d'armature liées les unes par rapport aux autres, le résultat étant de former un élément d'armature trop rigide qui est difficile à conformer. On a déjà essayé éga-35 lement un élément d'armature constitué par des couches de fibres liées les unes aux autres, dans lequel les couches sont liées les unes aux autres par un traitement mécanique tel quf un enchevêtrement local de leurs fibres. Cependant, il en est résulté un endommageaient local des fibres conduisant à un affaiblissement 70 24217 2 20fe8071 de la résistance d'armature et, de plus, les propriétés de lii son des fibres sont immédiatement réduites, de sorte que le constituant de matière plastique.d'un élément devant être arm 15 A cette fin, dans un élément d'armature du type indiqué, selon l'invention, les couches sont liées les unes aux autres au moyen de fils de liaison qui traversent complètement les plans des couches et qui affectent la forme de points constitut par un ou plusieurs fils séparés, qui, sont de préférence relié! 20 les uns aux autres par des fils de liaison qui renferment une partie des fibres d'armature d'une couche. À cette fin,.et également pour obtenir entre les eouches successives, une liaison d'une très grande douceur ou élastici qui permet même un plus grand déplacement coplanaire des cou-25 ches les unes par rapport aux autres, selon l'invention, les points d'arrêt peuvent être, par exemple, des points de tricotage ou des points en zig zag qui sont faits,' par exemple, au moyen d'une machine à coudre en zig zag ou d'un métier à trico-ter. Dana certains cas, il est avantageux, selon l'invention, 30 que les points d'arrêt et/ou les fils de liaison soient faits en une matière qui forme, après la prise du constituant en matière plastique d'un élément devant être armé, une partie intégrante de ce constituant en matière plastique. Pour être plus complet, on indique ici que l'on a déjà 35 proposé de fabriquer un élément d'armature avec plusieurs couches tissées en tissant les diverses couches devant être assemblées séparément, mais simultanément, et dans des plans parallèles uns aux autres, sur un aétier à tisser et en faisant passer . un fil de chaîne ou de trame supplémentaire pour la- liaison des 70 24217 3 2048071 couches individuelles les unes aux autre». * Cette technique est toutefois limitée à la fabrication d'éléments d'armature qui sont constitués seulement par des couches tissées parce que les voiles ou nattes de fibres d'armature 5 ne peuvent pas être traités de cette manière. En outre, cette technique implique un mode très compliqué de tissage et nécessite un métier à tisser très spécial. Enfin, des armatures tissées présentent sur leurs surfaces extérieures une ondulation des fils de chaîne et/ou de trame utilisés et un éléaent d'arma-10 ture constitué par de telles couches tissées ne donnent à un corps en matière plastique, qu'une résistance beaucoup inférieure à. un élément qui est constitué par des couches lisses de fils ou filaments d*armature sensiblement rectilignes. Enfin, l'invention rend possible de fabriquer un constituant 15 d'armature qui confère à un corps plastique une résistance d'armature dans un sens perpendiculaire au plan principal de ces couehes d'armature, de sorte que ce corps plastique reçoit, en plus de sa grande résistance à la traction et à la friction, une résistance importante à la compression et à l'impact. 20 A cet effet, selon l'invention, une partie d'un fil formant un point qui s'étend sensiblement dans un sens perpendiculaire au plan principal des couches, est constituée par des fibres d'armature ayant un volume d'au moins 1/20ème du volume des fibres d'armature des couches liées les unes aux autres par ledit 25 point. Par suite de cette mesure, un corps en matière plastique qui est armé par un tel constituant a outre les effets de résistance dans le plan principal de ses couches individuelles, une résistance considérable à la compression et à l'impact. De même, la résistance aux cisaillements dans le plan principal pré-men-30 * tionné semble être considérablement accru. Un certain nombre de formes de réalisation de l'invention sont décrites ci-après en détail à l'aide des dessins annexés à titr'ê d'exemples non limitatifs. ''La fig. 1 est un plan schématique d'un élément d'armature 35 selon l'invention qui est constitué par une couche de faisceaux de filaments de fibres de verre s'étendant parallèlement les uns " ^ :aui âutres et un voile de fibres de verre fixé à cette couche - £â~r 'Jdes -points droits, tels que points'-''de chaîîfette. La--fi'g.- 2-est un pïan-schématique d'-"un élément d'armature 24217 4 2048071 constitué par deux couches composées chacune de faisceaux de filaments de fibres de verre d'armature parallèles et fixées toutes deux par des points de tricotage à un voile isotrope de fibres de verre, les faisceaux de filaments parallèles d'un des 5 premiers faisceaux mentionnés étant perpendiculaire à l'autre. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig« 1. La fig. 4- est une coupe schématique analogue à la fig. 3 d'un élément d'armature constitué par une couche de faisceaux 10 de fibres s'étendant dans un sens qui e?t relié par des points de tricotage formés entre les deux voil:-s de fibres. La fig. 5 est une coupe schématique de trois couches de faisceaux d'armature fixés les uns aux autres par des points en zig zag. 15 La fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VT de la fig. 2. La fig. 7 est une coupe analogue aux fig. 3 à 6 d'un élément d'armature selon l'invention composé d'une façon différente. La fig. 8 est un plan schématique d'un élément d'armature 20 selon l'invention constitué par une natte de fibres de verre isotrope à laquelle sont fixées une première couche de fils de fibres de verre parallèles et une seconde couche, appliquée sous forme de couche double, de fils de fibres dé verre s'étendant dans deux directions différentes au moyen de points de tricot en 25 fil de verre relativement épais. La fig. 9 est une coupe, à plus grande échelle, suivant la ligne II-IX de la Lg. 8. L'élément d'armature représenté aux fig. 1 à 3 est constitué principalement par deux eouches de fibres de verre. 30 La première couche est formée par un certain nombre de fais ceaux 1 de fibres de verre s'étendant parallèlement les uns aux autres dans un plan e^ constitués chacun, par exemple, par environ trente fils de ftbr.es de verre ditordus qui sont constitués chacun par plusieurs centaines de. filaments de fibres de 3e) verre d'un diamètre de 5 à 20^V . La composition des faisceaux de fibres de verre n'est pas représentée en détail. En fait,les faisceaux 1 forment une couche plate sensiblement fermée, mais pour plus de clarté, ils sont représentés disposés à une faible distance les uns des autres et eomme étant de section circulaire. 24217 5 2048071 il est clair que les faisceaux d'armature 1 exercent un effet de renforcement qui s'étend horizontalement, comme le montre la fig. 1. Dans le sens transversal, c'est-à-dire dans le sens vertical suivant la fig. 1, les faisceaux 1 ne contribuent pas au 5 renforcement. La seconde couche est constituée par un voile 2 de fibres dirigées arbitrairement, telles que des fibres de verre ou d'amiante, qui ne sont pas spécialement représentées au dessin. Si les fibres s'étendent d'une manière purement arbitraire5 le 10 voile a une nature" d'armature dite isotrope, c'est-à-dire que l'effet de renforcement ne s'étend pas principalement dans un sens prédéterminé, comme avec la première couche, mais est symétrique de tous côtés. En clair, la combinaison des deux couches a un effet d'armature qui a certainement sa principale résistan-15 ce dans le sens de la longueur des faisceaux 1, mais qui a aussi une certaine résistance dans des directions déviant du sens longitudinal. Ceci est une caractéristique importante,- par exemple lorsqu'une couche de fils parallèles de fibres de verre est enroulée sur un mandrin et lorsqu'il faut un eertain renforcement 20 dans le sens axial du mandrin en plus de la résistance d'armature radiale exercée par les fils. L'invention crée un élément d'armature qui est formé par cette combinaison des deux couches, qui peut être traité comme un ensemble et qui laisse inchangées les propriétés originales 25 des fibres des deux couches, par exemple leurs propriétés de liaison avec des matières plastiques. Â cette fin, les couches affectant la forme des faisceaux 1 et du voile 2 sont liées localement les unes aux autres au moyen de fils sous la forme de points de chaînette 3 traversant les surfaces ou plans des cou-30 ches. Les points de chaînette 3 sont constitués par un fil qui renferme un faisceau 1 de fils de fibres de verre et une partie du voile 2 dans chaque point 3» Dans l'élément d'armature représenté aux fig» 2 et 6, deux eouches de faisceaux de fibres 1 croisées sont cousues ensemble 35 sur une troisième couche constituée par un voile de fibres 2 au moyen de- points de tricotage 3' constitués également par un fil. Les points de trieatage 3rpermettent localement un certain déplacement coplanaire de la couche de fond par rapport à la couche de voile 2, le résultat étant un élément d'armature qui peut, être BAD ORIGINAL 24217 6 2048071 manié d'une façcm très douce même s'il est constitué par trois couches. L'élément d'armature représenté à la fig. 4 est constitué par trois eouches également fixées les unes aux autres par des 5 points de tricotage 3', la couche intérieure étant composée de fij-S fibreux qui sont groupés localement pour former les faisceaux "1 par les points 38 et les deux couches extérieures étant formées par des voiles fibreux isotropes 2® Pour permettre aux faisceaux ou fils fibreux d'une couche 10 un certain déplacement coplanaire par rapport à ceux d'une ai-tre couche ou à un voile ou à un tissu d'armature tissé, en produisant ainsi un élément d'armature ayant une sorte de douceur ir--hérentë, des points en zig zag constitués par deux fils ou deux groupes de fils ou filaments parallèles peuvent être utilisés 15 à la place des points de tricot constitués par un fil ou un groupe de fils. Le fil dit supérieurv qui est déplacé suivant une certaine inclinaison par rapport aux principales directions de résistance d'une couche d'armature g comprend toujours un ou-plusieurs faisceaux ou groupes de fils d'une couche de la même 2D manière qu'un point de tricot. Les fig. 5 et 7 représentent dos éléments d'armature selon l'invention utilisant des points en zig zag 3" de cette sorte qui sont constitués chacun par un fil supérieur 3a" et un fil inférieur 3b". 25 Dans l'élément d'armature représente à la fig. 5, trais couches de fibres d'armature sont fixées les unes aux autres® Les fils fibreux des deux couches extérieures, groupés loealenu de nouveau en formant les faisceaux 1 par les points 3", s'étei dent tous parallèlement les uns aux autres, mais perpendiculaire» remerrb à eeux de la couche intérieure» Le fil supérieur 3a" et fil inférieur 3b" ont sensiblement la même tension, de sorte qn les points où les fils viennent en prise l'un avec l'autre sont placés sensiblement dans le plan principal médian de l'élément dfarmature formée 35 Bans l'élément d'armature représenté à la fig. 7, deux couches de faisceaux de fibres se croisant 1 sont cousues entrt-deœx voiles de fibres par des peiats en zig zag 3" constitués • également par un filament supérieur 3a" et un filament inférien 3b'r. Bans ce cas,, le filament inférieur n'est pas tiré à BAD ORIGINAL 70 24217 7 2048071 l'intérieur de l'élément d'armature parce que cela produirait de trop grandes ouvertures dans le voile fibreux inférieur 2. Au dessin, pour plus de clarté, les fils de points d'arrêt s'étendent toujours à l'extérieur des faisceaux de fibres, mais 5 dans la pratique ils peuvent passer à traveisles fils de fibres d'armature de façon si arbitraire que .ces derniers ne soient plus décelables comme faisceaux séparés. Dans ce qui précède on n'a pas fait mention de la matière des fils dont les points sont faits. La matière peut être de 10 toutes sortes, mais s'il n'est pas important que les fils fibreux ne soient pas conformés en permanence en faisceaux par les points de liaison, selon l'intention il est avantageux qu'au moins une partie des fils de couture soient en une matière.qui, après la prise du constituant plastique d'un élément devant être armé, 15 fait partie intégrante de ce constituant plastique. Bar exemple, les fils inférieurs 3b" des points en zig zag utilisés peuvent être en chlorure de polyvinyle, de sorte que dans un élément qui doit être armé et qui est moulé avec une résine polyester insaturée, les fils 3b" et, par conséquent, les points 3" per-20 dent complètement leur cohésion et cessent d'exercer des forces sur les faisceaux de fibres ou autres fibres. Comme il ressort de ce qui précède l'invention crée un élément d'armature qui est constitué par un certain nombre de couches d'armature liées les unes aux autres, qui peut être 25 fabriqué sur des machines à coudre ou des métiers à tricoter classiques, qui peut être enroulé, transporté et stocké en un ensemble, puis qui peut être traité très simplement et moulé sous la forme nécessaire, en raison de sa grande douceur, par exemple en l'enroulant sur un mandrin ou en l'introduisant dans 30 un moule. De même, il peut être nécessaire de confectionner l'élément d'armature de manière que le corps plastique armé par lui ait aussi de plus grandes propriétés de résistance, par exemple à la compression et à l'impact, dans le sens transversal au plan 35 principal de ces couches d'armature. A cet égard, on se réfère aux fig. 8 et 9• L'élément d'armature suivant les fig. 8 et 9 est constitué par trois couches de filaments ou fils, de fibres de verre qui sont groupées localement en faisceaux 1, 1® et 1" (voir fig. 9) 0 24217 w 2048071 par les points en zig zag 3" fixant les couches à une natte 2 de fibres de verre isotrope. Les faisceaux 1, 1f et 1" ne sont formés ou définis que localement par et à l'endroit des points 3" qui séparent à cha-5 que fois les faisceaux pour ainsi dire à partir d'une couche fermée sensiblement plate de filaments ou mèches de fibres de verre. En conséquence, les faisceaux ne sont pratiquement recon-naissables que localement à l'aide des points 3". Sur la natte de fibres de verre 2 qui est constituée par m 10 grand nombre de fils de fibres de verre sectionnés s'étendant e toutes directions il y a une première couche de fils de fibres de verre s'étendant parallèlement les unes aux autres. Ensuite, les points 3" ont été cousus, la couche montre localement les faisceaux 1 qui. ont été représentés pour plus de clarté sur 15 toute la couche à la fig. 8. Sur le dessus de cette couche il a été placé une double couche de fils de fibres de verre s'étendant, dans leurs propres couches partielles, en parallélisme les uns avec les autres,mais en faisant un angle avec ceux de l'autre partie de la double couche de même qu'avec ceux de la pre-20 mière couche de la structure en faisceaux 1. Après achèvement des points 3", les deux parties de la double couche montrent localement les structures de faisceaux 1' et 1" respectivement. Chacune de ces couches partielles a une épaisseur environ de la moitié de celle de la première couche mentionnée, comme on le 25 voit le mieux à la fig. 9 ( en comparant la heuteur des faisceaux 1' et 1" respectivement à celle des faisceaux 1). Bien que comme on l'a déjà mentionné les faisceaux 1 se manifestant localement de la première couche de fils de verre parallèles aient tous été représentés à la fig. 8 pour plus de clarté,cel 30 n'a pas été fait pour la même raison pour les faisceaux 1 et 1 des couches partielles supérieures. Seules les directions générales des fils de fibres de verre appartenant à ces couches pp. tielles ont été représentées schématiquement à la fig. 8 par u certain nombre de lignes. La fig. 9 est une coupe transversaje 35 de points en zig zag 3" qui montre les faisceaux 1* et 1*. Par la combinaison des effets d'armature ou de renforcer-e des différentes couches de renforcement, l'élément d'armature q.ui va maintenant être décrit comporte, dans le plan, du dessin-une résistance sensiblement isotrope de façon à faire rentrer BAD ORIGINAL 24217 9 2048071 le diagramme de résistance à la traction d'un corps de matière plastique comportant cet élément dans un cercle aplati, "bien que l'on ait utilisé principalement des couches de fils unies directionnelles de fibres de verre pour former l'élément d'armature. 5 Afin d'assurer qu'un tel corps en matière plastique ait aussi dans le sens perpendiculaire à celui du plan principal des composants de bonnes propriétés de résistance, notamment à la compression et à l'impact, les points en zig zag 3" ont été ■ cousus dans ce cas avec un fil de verre supérieur 3a" d'épais-10 seur voulue pour insérer dans l'élément d'armature un grand nombre de piliers de verre s'étendant transversalement au plan principal des composants, qui est le plan du dessin à la fig» 8„ Ces pilisrs sont constitués par les deux parties verticales du fil supérieur 3a" d'un point» qui sont bouclés autour du fil 15 inférieur 3b sous la natte 2. Le fil supérieur 3à"a été choisi d'épaisseur telle qu'un pilier de verre du type décrit ait un volume d'au moins 5 $ de celui des fibres d'armature liées ensemble par un point. Sans les cas où les points d'arrêt ne servent qu'à lier localement les diverses couches d!un élément 2D d'armature selon l'invention, on utilise un fil de couture de volume ou poids aussi faible que possibles par exemple dont le volume n'est pas supérieur à 1 $ de celui des fibres d'armature liées par un point. Ce poids ou volume peut facilement être calcule en divisant le poids ou volum© d'une certaine quantité de 25 fibres d'armature liées ensemble par un nombre déterminé de points par ce nombre déterminé» Il est évident que dans les cas dans lesquels un corps de matière plastique doit être armé pour posséder une résistance plutôt élevée à la compression et/ou à l'impact, le volume rela-30 tif des fibres d'armature traversant l'élément d'armature peut être augmenté en utilisant un fil d® couture supérieur 3a" plus épais ou multiple au en augmentant le nombre de points faits à une valeur supérieure.à celle nécessaire pour lier simplement les couches de fibres les unes aux autres. 35 Enfin? la pratique a montré que l'utilisation des points dé crits ici, qui ajoute principalement aux propriétés de résistance dans le sens transversal au plan principal de l'élément, augmente aussi la résistance au cisaillement dans ce plan principal. 70 24217 10 2048071 REVENDICATIONS 1 - Elément d'armature fibreux pour corps en matière plr tique armé constitué par deux couches ou plus pleines ou sec blement pleines de fibres d'armature -liées localement l'une à 5 1'autres l'une au moins des couches étant composée de fibres s'étendant principalement dans un sens» caractérisé en ce que les couches sont liées l'une à l!autre au moyen de fils de liaison qui traversent complètement les plans des eouches et qi affectent' la forme de points constitués par un ou plusieurs fil 10 séparés. 2 - Elément d'armature fibreux suivant-la revendication 1 caractérisé en ce que les points sont reliés les uns aux autre; par des fils qui renferment une partie des fibres d'armature d'une couche. 15 3 - llément.d8armature fibreux suivant l'une des revendi cations 1 et 2, caractérisé en ce que les points sont des poin de tricot» 4 - Elément d®armatura fibreux suivant l'une des revendications 1 et 25 caractérisé en ce que les points sont en aig 20 zag. 5 - Elément d'armature fibreux suivant l'une des revendit, tiens 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une partie des poi: et/ou des fils de liaison est faite en une matière qui forme, après la prise du composant plastiqua du'corps en matière pla 25 tique à armer9 partie intégrante de celui-ci» 6 -- llément d"armature fibreux suivant l'une des revendi eatiOEss 1 à 4S caractérisa en ce que la partie d'un fil foras, un point qui s'étend sensiblement dans un sens perpendieulaiz au plan principal desdites couches est constitué par des fibi 30 d5 armature ayant un volume d* au moins 1/20ème du volume des i bras d'armature des couches liées les unes aux autres par le point dont s'agit»