Brevet FR2083365A1 — publié le 19711217

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de pièces en matière plastique durcissable munie dtune armature fibreuse élastique à l'état initial, par exemple à mailles ou tricotée. Pour la fabrication de pièces à la presse, on a déjà utilisé un matériau plat, comme du tricot, ou du crêpe, qui peut entre étiré suffisamment et dans toutes les directions sans que sa résistance à la traction diminue pour autant. Un tel matériau a été imbibé d'une substance organique plastique telle que par exemple une résine synthétique à base de phénol formaldéhyde, puis plastifié dans une matrice et transformé en pièces profilées. On sait de plus fabriquer des matériaux composites, en particulier pour la construction, sous forme de plaques ou éléments analogues, qui possèdent une ame préfabriquée par exemple en carton ondulé, en nids d'abeilles préfabriqué en tissu de fibres de verre, ou autres matériaux analogues, cette ame étant garnie sur une face ou sur les deux faces d'une couche ou de plusieurs couches de fibres de verre, par exemple imprégnées de matière plastique, qui jouent le roule de couches de recouvrement de telle sorte qu'on obtient un corps composite solide.Mais l'inconvénient de tels procédés et de tels matériaux qui sont connus sous différents modes de réalisation est que, dans tous les cas, ils comportent une ame particulière formant couche médiane qui doit être fabriquée dans une opération séparée de sorte qu'il n'est pas possible de fabriquer le matériau en tant que formant un tout au cours d'une seule et même opération de travail. En outre, tous les matériaux composites connus ont une structure non homogène ce qui rend nécessaire un assemblage particulier entre les couches de recouvrement et l'ssme. Enfin, on connatt, par exemple en construction nautique, des matériaux tels que les polyesters qui, également en utilisant des garnitures, par exemple fibres de verre ou tissus de fibres de verre, permettent d'obtenir une structure homogène en soi. Une telle structure est formée en général par plusieurs épaisseurs de tissu de fibres de verre ou de mâts de fibres de verre qui sont imprégnés de la matière plastique durcissable. Lorsqu'on travaille avec des matières plastiques renforcées par des fibres de verre, on cherche à ce que les différences épaisseurs soient exactement appliquées les unes sur les autres sans inclure de bulles d'air ou d'autres espaces creux.Mais l'inconvénient est que les matériaux ainsi fabriqués présentent un poids spécifique trop élevé de sorte qu'ils ne sont utilisables que d'une façon limitée dans certains domaines d'utilisation et de mise en oeuvre. C'est un but de l'invention de fournir un procédé pour la fabrication de pièces à partir de matière plastique durcissable munie d'une armature en fibres à maille ou tricotée au moyen duquel, tout en évitant les inconvénients décrits plus haut des procédés connus, on peut fabriquer une pièce homogène en soi, d'une grande stabilité, de préférence au cours d'une seule opération de travail et sans recourir à la pression. La pièce fabriquée doit pouvoir être employée dans des domaines d'utilisation les plus divers par exemple comme plaque de construction ou comme élément de construction à paroi mince en forme de coquille qui peut prendre n'importe quelle forme à trois dimensions, la meilleure, pour le but d'utilisation recherché. Mais il s'agit avant tout d'obtenir par rapport aux matières plastiques renforcées par fibres de verre connues un poids spécifique largement inférieur avec des coefficients de résistance au moins égaux et de préférence supérieurs pour des épaisseurs de parois de pièces identiques. Selon l'invention, une armature en fibres comportant des parties en saillie par rapport à son plan principal est déformée dans au moins une direction, est imbibée avec la matière plastique; puis, les éléments en saillie reprenant leur forme, est façonnée suivant la configuration voulue et maintenue dans cette configuration pendant le processus de durcissement de la matière plastique. Suivant un développement particulièrement avantageux de ce procédé, l'armature fibreuse est étirée dans le sens longitudinal ou transversal, imbibée de matière plastique tandis qu'elle se trouve dans cet état puis, avant le durcissement de la matière plastique, on laisse l'armature se détendre de façon que les parties en saillie reprennent leur forme originelle. Pour la fabrication de plaques de construction par exemple, on peut, selon une autre caractéristique de l'invention, prévoir sur l'armature fibreuse une couche de revêtement. Pour imbiber le corps de base, on peut utiliser des matériaux thermodurcissables, tels que polyester, des matières thermoplastiques comme le polyéthylène, le chlorure de polyvinyle, ou le polynréthane ou bien d'autres matières synthétiques appropriées. lie procédé selon l'invention permet d'obtenir de façon simple des pièces présentant n'importe quelle forme dans l'espace, en particulier même des pièces de forme sphérique. En ce qui concerne la structure macrologique particulière pouvant également être obtenue avec l'invention, il est important que le tissu à mailles, tissu tricoté ou analogue ne soit imprégné ou humecté qu'avec une quantité de matière plastique qui reste en dessous de la limite de la capacité d'absorption et que, dès que l'armature fibreuse qui forme le corps de base est imprégnée, elle soit laissée à elle-m#me en cessant d'exercer les forces de traction qu'elle subissait, de sorte qu'elle revienne dans sa position initiale grâce à son élasticité propre, Alors que, dans sa position d'extension, l'armature fibreuse servant de matériau de départ présente une extension en surface plus grande et une hauteur de section transversale plus faible, elle prend, lorsqu'elle se détend à nouveau après avoir été imprégnée, une forme dans laquelle elle présente une section transversale plus grande, c'est-à-dire une plus grande épaisseur, mais son extension en surface a considérablement diminué par rapport à la position d'extension. Avec le procédé selon l'invention, une quantité d'air importante est emmagasinée comme élément de base dans l'armature fibreuse jouant le rôle de produit de départ, et est absorbée par lui, ce qu#i offre l'avantage particulier que la quantité d'air est répartie entre un grand nombre de cavités entourées par les parties en saillie du corps de base qui sont approximativement en forme d'arcs et qui sont fixées définitivement par la structure initiale de l'armature fibreuse.On a ainsi un emmagasinage régulier et uniformément réparti d'inclusions d'air avec lesquelles non seulement le poids spécifique de la pièce terminée est diminué, mais la résistance est augmentée de façon importante à condition que la hauteur de section transversale du corps de base détendu soit suffisante. Avec le procédé suivant l'invention, il nty a aucune difficulté à agir sur la résistance à la pression et à la flexion en choisissant de façon appropriée la structure de l'armature fibreuse à mailles ou tricotée jouant le role de matériau de départ, Des propriétés mécaniques particulièrement favorables sont obtenues avec une pièce fabriquée suivant le procédé proposé par l'invention lorsque l'armature fibreuse à mailles ou tricotée est munie sur sa face supérieure ou inférieure, et de préférence sur les deux faces, d'une couche de recouvrement mince par rapport à l'épaisseur de l'armature fibreuse et faite également en matière plastique durcissable.Une telle couche de recouvrement peut avantageu#sement contenir un renforcement qui se compose par exemple de fibres mises à plat, en particulier de fibres de verre, qui se trouvent dans des plans au moins approximativement parallèles entre eux, sans aucune connexion entre elles, et qui confèrent à la couche de recouvrement, une élasticité qui est sensiblement inférieure à celle du corps de-base imprégné et durci. L'armature de fibres servant à mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention, est caractérisée en ce qu'elle comporte des parties en saillie ou en relief s'étendant transversalement par rapport su sens longitudinalgou au sens transversal, en ce qu'elle est déformable à volonté dans toutes les directions et en ce qu'elle reprend d'ellemême sa forme dès que les forces de déformation cessent de s'exercer. Selon un mode de réalisation particulièrement favorable de cette armature fibreuse à mailles ou tricotée servant de corps de base, la section transversale de cette armature est, au moins approximativement, en forme d'ondulations, de zigzags ou de méandres. lie corps de base utilisé comme armature fibreuse est fait d'un matériau à mailles ou tricoté qui est constitué de fibres organiques ou artificielles façonnées en fils. Selon un développement particulièrement avantageux, le tissu à mailles ou le tricot contient pour former les parties en saillie ou en relief des groupes de mailles à gauche et de mailles à droite se succédant alternativement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence au dessin annexé dans lequel - La figure 1 représente en vue perspective et partiellement en coupe une plaque en matière plastIque suivant l'invention - lia figure 2 représente de façon simplifiée le tricotage utilisé dans la couche mddiane de la figure 1 et - Les figures 3 à 12 représentent des variantes d'armature fibreuse à élasticité d'extension élevée utilisable dans une réalisation suivant la figure li. La pièce représentée à la figure 7 est destinée particulièrement à être utilisée conne plaque de cons#ruction. Elle se compose essen tiellement d'une couche de recouvrement ou de revêtement inférieure 1 et d'une couche de reco+zvrement ou de revêtement supérieure 2, ainsi que d'une armature fibreuse disposée entre ces deux couches de recouvrement, maintenant un intervalle voulu entre ces deux couches et constituée d'un tricot textile qui comporte de nombreuses nervures longitudinales 4, 5, parallèles entre elles, qui, dans l'exemple de réalisation représenté, forment ensemble en section transversale une ondulation continue. Pour fabriquer la couche de recouvrement inférieure 1, on applique d'abord sur une plaque de travail non représentée, dont la face supérieure est plane pour l'exemple de réalisation représenté, une couche isolante non représentée non plus qui a pour rôle de faciliter plus tard l'enlèvement de la plaque de matière plastique terminée, Puis, à l'aide d'un rouleau ou d'un pistolet pulvérisateur, on applique une couche mince 6 de matière plastique en polyester qui, à la figure 1, est représentée à plus grande échelle et qui, suivant l'utilisation envisagée, peut avoir par exemple une épaisseur de 0,3 à 0,5 mm.Cette couche en matière plastique est renforcée au moyen d'un tissu en fibres de verre 7 dans lequel les fibres de verre non représentées s'étendent au moins approximativement parallèlement au plan de la couche 6 et sont capables d'opposer une résistance importante à des forces de traction qui s'exerceraient éventuellement dans ce plan. Pour fabriquer l'armature fibreuse 3 entre les deux couches de recouvrement 1 et 2, on utilise un tissu tricoté dont le maillage est représenté à la figure 2. Ce tricot comporte en section transversale, telle qu'elle est représentée à la figure 1, une succession de groupes différents de mailles de tricot; dans le mode de réalisation représenté, un premier groupe de mailles 11 comprend cinq mailles à droite et cinq mailles à gauche dont chacune fait suite à une maille à droite, A ce groupe succède un autre groupe constitué de mailles à droite comme celles représentées à très grande échelle à la figure 5 et de façon simplifiée à la figure 6, qui forment ensemble le deuxième groupe de mailles 12o lie groupe de mailles 13 qui vient ensuite est constitué comme le groupe de mailles 11 de cinq mailles à droite et cinq mailles à gauche qui se succèdent dans l'ordre une maille à gauche - une maille à droite - une maille à gauche. Après ce groupe vient un autre groupe 14 constitué de trois mailles à gauche se suivant directement.A la suite du groupe de mailles 14, la succession de mailles 11, 12, 13 décrite plus haut se répète et il en résulte la forme de section transversale d'armature fibreuse textile représentée à la figure 1 dans laquelle, à l'état détendu et malgré une faible épaisseur du matériau, la forme fortement ondulée de la section transversale permet d'avoir une épaisseur importante du tricot entre la face supérieure et la face inférieure qui limitent les évidements supérieurs 4 et les évidements inférieurs 5. Un tissu à mailles ou tricoté de ce genre qui contient des renflements formant des reliefs très marqués vers la face supérieure et la face inférieure est ensuite placé au cours d'une opération suivante sur une plaque de travail séparée où il est fortement impré Blé de matière plastique au moyen d'un rouleau chargé de cette matière plastique de telle sorte que cette matière plastique entoure partout en quantité approximativement égale, les différentes fibres textiles sans dépasser en aucun endroit la capacité d'adhérence du tissu ou du tricotage. Grâce au fait que l'application est effectuée au moyen d'un rouleau, on a la certitude que la quantité de matière plastique absorbée reste largement en dessous de la limite de capacité d'absorption.Pour recevoir la matière plastique, l'armature fibreuse 3 est fortement tendue dans le sens indiqué par la flèche A puis elle est imbibée au moyen du rouleau. Ensuite, on met fin aux forces de traction s' exerçant dans le sens de la flèche A de sorte que le tricotage peut se détendre et revenir dans sa position initiale représentée, position dans laquelle il reste entre les différentes nervures ou cotes 4, 5 qui reprennent leur forme en serpentin initiale des espaces creux étroits mais approximativement égaux entre eux qui, après le durcissement de la matière plastique, assurent un poids spécifique faible de l'ensemble.Pour obtenir une capacité de charge à la flexion symétrique, la couche de recouvrement supérieure 2 à l'état encore non durci est mise en place directement sur l1ar- mature fibreuse 3 imbibée de matière plastique durcissable, cette couche de recouvrement contenant de même que la couche de recouvrement 1, un mât de fibres de verre qui joue le rôle de couche de renforcement et assure la résistance à la traction, cette couche assurant aussi une liaison intime avec l'armature fibreuse 3 imbibée de matière plastique grâce à la couche de matière plastique qui se trouve sur sa fonce inférieure. Pendant l'opération de durcissement qui s'effectue ensuite les deux couches de recouvrement s'assemblent de façon intime avec la couche intermédiaire formée par l'armature fibreuse 3, la distance entre la couche de recouvrement supérieure et la couche de recouvrement inférieure pouvant être de quelques millimètres. On obtient ainsi une résistance mécanique élevée de l'élément de construction en matière plastique bien que le poids de ce dernier reste très faible. On a représenté à la figure 3 une succession de mailles à gauche prévues dans le groupe de mailles 14, la figure 4 en étant la repré sentation simplifiée telle qu'elle est utilisée à la figure 2e A la figure 5 sont représentées les mailles à droite d'un tricot, dont la représentation simplifiée est reproduite à la figure 6. lie maillage prévu à la figure 2 pour les groupes de mailles 11 et 13, constitué de cinq mailles à droite faisant chacune suite à une maille à gauche d'un groupe de cinq mailles à gauche est reproduit de façon simplifiée en détail à la figure 7 pour permettre de mieux le comprendre. Au lieu d'utiliser 1e maillage représenté sur la figure 2, on peut obtenir d'aussi bons résultats avec un tricot textile qui est réalisé suivant le maillage représenté schématiquement à la figure 8. Dans ce cas, un groupe de cinq mailles à gauche désigné par le nombre de référence 15 alterne avec un groupe de mailles 16 qui se compose de cinq mailles à droite du type représenté aux figures 5 et 6. L'alternance des groupes de mailles 15 et 16 donne alors naissance à la structure représentée à la figure 9 particulièrement avantageuse pour une armature fibreuse 5 du type représenté à la figure 1, dans laquelle la rigidité de retour dans la forme initiale peut entre particulièrement grande si on utilise pour réaliser le tricot, des fils retors ou non, présentant une rigidité élevée qui, par ailleurs n'est pas souhaitable pour les produits textiles, ces fils pouvant être faits de fibres synthétiques d'épaisseur relativement grande. Etant donné qu'une rigidité de retour dans la forme initiale élevée est nécessaire pour le dispositif suivant l'invention, il est possible d'utiliser pour fabriquer l'armature fibreuse 3 des fibres synthétiques ou des fils en matière plastique bon marché et mis au rebut, et même des fibres de verre lies figures 10, 11 et 12 montrent un matériau utilisable comme armature fibreuse, en vue perspective et en coupe, la figure 12 représentant la section transversale en position détendue. lie matériau est piqué par des coutures au moyen de fils élastiques 17 et 18; pendant l'opération de piquage, ces fils sont soumis à une tension de traction élevée et, à l'état détendu qu'ils prennent aussi après l'opération d'imprégnation, ils se raccourcissent énormément et donnent ainsi naissance à des renflements en forme de boursouflures d'un tissu 19 qui est par ailleurs non élastique ou peu élastique. L'avantage particulier offert par une pièce fabriquée suivant l'invention réside dans le fait que, grâce à l'application du corps de base extensible formant l'armature, on peut reproduire n 'importe quelle forme dans l'espace et, dans ce cas, il suffit entièrement, qu'il y ait comme support pour l'application, uniquement. un moule extérieur ou un moule intérieur alors qu'avec les procédés de fabrication connus, il était en général nécessaire d'avoir un moule extérieur et un moule intérieur. Grâce à la flexibilité du corps de base assurée par les éléments en relief en forme d'arc, on peut obtenir très facilement des formes dans l'espace à courbes à faible rayon de courbure sans risquer d'interrompre la structure du corps de base par des incisions en forme de coins ou analogues.Même lorsqu'il s'agit de formes dans l'espace très compliquées, on réalise donc une capacité très élevée d'adaptation de la pièce au modèle qu'il n'est pas possible d'obtenir avec le mode de construction " en sandwich " connu jusqu'à maintenant. La couche de recouvrement peut, suivant le domaine d'utilisation du matériau selon l'invention, avoir n importe quelle épaisseur et n'importe quelle forme ou structure adaptée à ce but d'utilisation. Par conséquent, outre les couches de recouvrement eonstenant des fibres de verre, on peut utiliser également des couches de reve- tement pour la formation desquelles on utilise des tissus mis à plat, qu'ils soient tissés, tricotés, maillés, ou encore des voiles de carde et des fibres ou des fils sans fin ou en morceaux. Ces garnitures pour la couche de recouvrement peuvent être prévues sur une épaisseur ou plusieurs épaisseurs et par exemple aussi en disposition croisée ou en couches superposées. Lorsque ces garnitures sont faites par exemple de fibres ou de fils, ceux-ci peuvent être disposés parallèlement ou croisés ou emmélés ou suivant n'importe quelle autre façon adaptée particulièrement au but de construction.On peut également prévoir des garnitures de couches de recouvrement en métal, ou en bois, par exemple en contre-pla#.#. Il est également possible de donner à l'armature fibreuse 3 une forme correspondant aux exigences diverses. Elle peut par exemple comporter des garnitures de renforcement supplémentaires sous forme de tissus, voiles de carde, ou bien encore des armatures s#Ipplémen- taires comme par exemple des fils m'-talliques ou cables qui, par exemple, sont introduits dans ses espaces creux libres et peuvent servir à haubaner ou à fixer la plaque si ces fils font suffisamment saillie à l'extérieur. On peut également prévoir des modifications de section transversales des armatures, par exemple en modifiant l'épaisseur des fils ou des fibres, ou en augmentant ou diminuant la dimension des mailles. Il est également possible de mettre sous pré-tension de tels fils métalliques inclus en supplément. En ce qui concerne sa structure et son matériau, l'armature fibreuse elle-m8me peut être adaptée aux conditions imposées à la plaque ou au corps façonné. Elle peut donc se présenter comme un corps ayant n'importe quelle forme, par exemple cylindre, cube ou même n'importe quelle forme irrégulière. L'épaisseur de la couche et la quantité de masse de matière plastique dépendent dans une très large mesure de la structure de l'armature fibreuse et de son renforcement éventuel par d'autres matériaux, ainsi que de l'épaisseur et de la nature des fibres et aussi de la grandeur des mailles. La mise en place ou application de la matière plastique peut se faire par imprégnation, immersion, passage au rouleau, injection, coulage, pulvérisation, repassage au fer, suivant le genre de matière plastique utilisée. Revendications 1 ç Procédé de fabrication de pièces en matière plastique durcissable munie d'une armature fibreuse élastique à l'état initial, par exemple en tissu a mailles ou tricoté, caractérisé en ce qu'une armature fibreuse comportant des parties en relief faisant saillie hors de son plan principal est déformée dans au moins une direction, en ce qu'elle est alors imprégnée de matière plastique et ensuite mise dans la forme voulue tandis que les éléments en relief reprennent leur forme initiale, et en ce que cette armature est maintenue dans la forme voulue pendant le durcissement de la matière plastique. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arma titre fibreuse est étirée dans le sens longitudinal ou dans le sens transversal, en ce que, restant dans cet état, elle est imprégnée de matière plastique, et en ce qu'enfin elle est détendue avant le durcissement de la matière plastique en laissant les parties en relief reprendre leur forme initiale. 3 - Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature fibreuse est munie d'au moins une couche de recouvrement ou de revêtement. 4 - Armature fibreuse pour la miseeenn oeuvre du procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisée/ce que cette armature fibreuse comporte des parties en relief s'étendant transversalement par rapport au sens longitudinal et/ou au sens transversal, en ce qu'elle est déformable dans toutes les directions et en ce qu'elle est capable de reprendre sa forme initiale quand les forces de déformation ont cessé de s'exercer. 5 - Armature fibreuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que sa section transversale présente une forme au moins approximativement en ondulations, en zigzag ou en méandres. 6 - Armature fibreuse selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le tricot ou tissu à mailles contient pour former les parties en relief des groupes de mailles à gauche et de mailles à droite qui se succèdent en alternant0