Brevet FR2507956A1 — publié le 19821224

Procédé et dispositif pour produire des éléments creux en résine renforcée, en particulier des casques de protection, et les éléments ainsi obtenus. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour produire des éléments creux en résine renforcée, en particulier des casques de protection, et les éléments ainsi obtenus. Les utilisations des éléments creux en résine renforcée sont bien connues, et dans le cas particulier des casques de protection auquel s'applique notamment mais non exclusivement l'invention, ces éléments creux doivent avoir une structure capable de résister aux chocs, même répétés, et doivent, de plus, être légers. On s'est efforcé de satisfaire aux conditions ci- dessus en réalisant des éléments creux en résine moulée renforcée avec un textile de renforcement approprié. Cependant, les structures des éléments creux ainsi ob- tenus ne satisfont que partiellement aux conditions désirées et ne satisfont pas à d'autres conditions importantes, en particulier en ce qui concerne leur ré- sistance aux chocs répétés En résumé, la structure de ces dispositifs doit être telle que, sous l'effet de chocs répétés, même régulièrement localisés à la même zone, la structure réagisse de façon élastique sans qu'il se produise de fissures ou d'écailles pouvant l'endommager, en assurant ainsi une répartition du choc sur une zone plus étendue Dans le cas particulier des casques, la formation de fissures et de cassures le long des plans méridiens de la structure, doit être évitée car elle nuirait à la sécurité de l'utilisateur. L'invention a pour objets: un élément creux, en particulier en forme de coiffure, pouvant être utilisé comme casque de protection résistant aux chocs dans lequel un renforcement textile approprié est incorporé dans la résine de liaison de façon à Former une structure résiliente dont la résistance est aussi uniforme que possible; -2- un élément creux du type indiqué dont la surface interne et la surface externe sont lisses et peuvent ainsi constituer la surface finie qu'il est facile de munir de dessins et de marques, même lorsque le renforcement textile ou les éléments le constituant sont faits de filés ou de fibres monofilamentaires, ayant un certain degré de rigidité, et qui tendent à sortir desdites surfaces; des éléments creux dont la surface externe ne nécessite pratiquement pas'de travail de finition et qui, selon l'utilisation finale, a la couleur et/ou le dessin désirés pour satisfaire à des exigences esthéti- ques; et des éléments creux en résine ayant des formes dis- continues et des contre-dépouilles et tels que des parties de leurs surfaces forment des angles de moins de 90 par rapport à un plan vertical. Le procédé selon l'invention dans lequel l'élément creux est muni d'un renforcement formé de plusieurs couches de tissu tissé et/ou de filets incorporés à une résine de liaison est caractérisé en ce que les couches de renforcement textiles sont appliquées sur une des deux parties d'un moule et en ce qu'au moins une partie des bords périphériques dudit renforcement est assujettie audit moule; on applique une tension contrôlée au renforcement textile et on le maintient pendant la phase suivante de moulage,en particulier pendant la solidification ou la polymérisation de la résine de liaison; et on retire du moule l'élément creux ainsi obtenu de façon à ce que le renforcement textile soit incorporé et maintenu dans la résine sous une forme contrainte. Le renforcement textile tissé et/ou en filets selon l'invention est constitué de plusieurs éléments préformés en coiffes dont au moins une partie est obtenue par tissage de la zone centrale de ladite coiffe sous forme d'une spirale. De façon alternative, on obtient les coiffes 3 - élémentaires à partir d'un élément tubulaire tissé dont une des extrémités est en forme de couronne, les bords des pointes de ladite couronne étant unis par couture ou, dans le cas de matières ayant des filés thermoplas- tiques, par soudage, tandis que les coiffes obtenues sont superposées avec un décalage angulaire et successif des zones d'union pour former une couche homogène ayant une épaisseur pratiquement uniforme. Selon l'emploi et les conditions que doit remplir l'élément creux, le tissage des coiffes élémentaires peut être effectué de telle sorte que l'on obtienne des zones de densité ou de proximité des mailles diffé- rentes qui, pendant le moulage de l'élément,sont soumises à une tension contrôlée produite par un fluide sous pression. L'application préalable de la tension contrôlée au renforcement textile peut être effectuée selon des critères appropriés de façon à être en corrélation avec les caractéristiques physiques des filaments ou des filés formant les coiffes et/ou les caractéristiques de tissage desdites coiffes Par exemple, la tension appliquée au renforcement textile peut être prise comme référence et considérée comme étant une valeur limite du moule de résilience ou la résistance à la traction du filament ou du filé utilisés dans chaque cas. Bien entendu, la tension préalablement appliquée au renforcement textile doit être en corrélation avec la température du moulage et du traitement des résines de liaison utilisées pour obtenir l'élément creux en- visagé. Egalement, en ce qui concerne 'L'emploi final des éléments creux obtenus, le renforcement textile peut être associé à des couches de revêtement, à l'intérieur ou à l'extérieur de l'élément creux envisagé, ces cou- ches pouvant être constituées de pellicules de résines appropriées par exemple de pellicules de résine thermo- plastique, destinéesà être incorporées à la résine -4- de liaison ou par l'intermédiaire de résines thermodur- cissables Dans ce dernier cas, il est possible d'obtenir facilement et rapidement des éléments creux,en particu- lier des casques dont la surface extérieure est lisse et ne nécessite pratiquement pas d'opérations de finition De plus, ces pellicules de revêtement peuvent être façonnées à l'avance sous forme de coiffes externes et/ou internes pour déterminer les surfaces finies et les caractéristiques désirées desdits éléments Ainsi une coiffe externe en matière appropriée, par exemple en matière thermoplastique, permet d'obtenir des surfaces lisses régulières et d'éviter que des joints ou des saillies, formés par les filaments de renforcement textile, puissent sortir de la surface de l'élément creux De plus, la pellicule de revêtement ou coiffe peut être munie de dessins ou de figures qui sont reproduits à la surface de l'élément creux en particulier lorsque la résine de liaison du ren- forcement textile est transparente, même de façon limitée. L'invention va maintenant être décrite en regard des dessins annexés qui illustrent à titre d'exemples un mode de réalisation préféré du dispositif de mise en pratique du procédé de l'invention Plus particulièrement la fig 1 est une coupe partielle du moule pour la mise en pratique du procédé de l'invention; la fig 2 est une coupe semblable d'une variante du moule; et les fig 3 et 4 montrent,â une échelle agrandie et de façon classique,des coupes fragmentaires de deux éléments creux obtenus selon l'invention. Le procédé selon l'invention va maintenant être décrit en regard des fig 1 et 2 et relativement à la fabrication d'un casque de protection. Pour obtenir ce casque, il est tout d'abord nécessaire de préparer le renforcement textile formé par deux ou plusieurs couches tissées superposées ayant des filés appropriés en matièressynthétiques(résines thermoplasti- ques) et/ou en matières naturelles, végétales (telles que le lin, le coton ou similaires) ou minérales (telles -5 - que l'amiante, le verre, etc-) De faêon avantageuse, on utilise des textiles sous forme de tissus et/ou de filets préparés au moins en partie avec des filés ou des filaments de résines thermoplastiques telles que des résines de type vinyle, polystyrène, acrylique, poly- amide, polyuréthane, etc, en particulier des filaments de résines aramidiques connues sous le nom de "KEVLAR". Le renforcement textile selon l'invention est constitué de plusieurs couches superposées qui peuvent varier par la composition des filés ou des filaments utilisés et par le nombre de filés de chaque couche. De plus, la densité ou la proximite des mailles peuvent également varier Chaque couche du renforcement textile est constituée d'une coiffe tissée qui est enroulée en spirale jusqu'à un diamètre donné, au-delà duquel le tissage se poursuit en hélice, si bien que le nombre de mailles de chaque tour de la coiffe en formation est maintenu pratiquement constant Sinon, on obtient la coiffe à partir d'un tissu tubulaire de diamètre approprié Pour obtenir des éléments de longueur appro- priée, une des extrémités de chaque élément est cousue sous forme d'une couronne Les pointes de chaque couronne sont ensuite repliées vers l'intérieur de façon à placer les sommets des pointes sur l'axe du textile tubulaire. Enfin, les bords des pointes sont unis entre eux par coutures ou dans le cas de filés synthétiques également par soudage de façon a former ainsi les coiffes. On superpose un certain nombre de coiffes ainsi préparées (en pratique au minimum deux) pour fonrmer un renforcement textile ayant les caractéristiques désirées. Lorsque le fond des coiffes est constitué de pointes soudées lors de la phase de superposition des coiffes D, les côtes d'union meridiennes pésentent un déc;Jage angulaire les unes par ra-pport aux autres, de façon à ce que l'-paisselur etr la structure du renforement tex- tile obtenu soient homogènes et pratiquetit uniformes. Les bords DI es coiffes 3 peuvent tre -iarige pour -6- assurer leur ancrage lors de la tension ultérieure si bien-que, pendant cette opération, les différentes couches textiles peuvent glisser librement les unes sur les autres pour se tendre. Avant l'opération de moulage, les coiffes tissées D ainsi préparées peuvent être soumises à un traitement préliminaire parexemple une imbibition par des matières appropriées, un préfaçonnage et autres de façon à satisfaire aux exigences particulières du produit fini obtenu dans chaque cas. Les fig I et 2 illustrent deux formes de mode de réalisation du moule permettant la mise en pratique du procédé selon l'invention qui, dans ce cas particulier, produit un casque de protection semblable à celui envisa- gé par la demanderesse dans un autre brevet. Le moule illustré est constitué d'un moule femelle A et d'un moule mâle B muni d'un élément façonné Bl for- mant ledit moule mâle qui est assujetti à une plaque sup- port B 2 et logé comme décrit dans une cavité façonnée A 1 dudit moule femelle qui reproduit en négatif la forme du casque Les deux parties A et B du moule sont assujet- ties entre elles de façon connue aux plans fixe et mobile d'une presse qui les bloque entre eux comme décrit ci- après. Selon l'invention, l'élément façonné Bl retient un revêtement élastique C constituant une vessie façonnée fermée par un collier C 1 sur la rainuré B 3 ménagée dans la partie supérieure dudit élément façonné On obtient ainsi, entre ces éléments, un espace fermé C 2 raccordé par les conduites B 4 à une source appropriée de fluide sous pression pour dilater et déformer la vessie C; de préférence, on introduit de l'huile ou de l'air comprimé dans l'espace C 2 sous une pression appropriée, par exemple 20 bars. Sur la fig 1, le pourtour de la cavité façonnée A 1 du moule femelle A est muni de l'épaulement A 2 dont le fond est incliné et converge vers le bas L'épaulement -7- est fermé par la plaque B 2 du moule mâle B pour former un élément de blocage du renforcement textile D comme décrit ci-après. Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on introduit les coiffes superposées D formant le ren- forcement textile dans la cavité A 1 du moule femelle A de la fig 1 Dans le cas illustré, le renforcement textile D est préalablement disposé entre la coiffe externe F et la coiffe interne G dont les caractéristi- ques conviennent à l'objectif à atteindre et qui sont décrites ci-après La coiffe externe F qui est proche de la paroi de la cavité A, ou qui est à son contact, est faite d'une matière appropriée, par exemple d'un tissu textile en filés de coton ou similaires pour former une couche externe ou un revêtement de consistance appropriée pour empêcher que des pointes ou similaires des coiffes D en matières synthétiques sortent de la surface du casque après le moulage La coiffe F peut, de façon avantageuse, être constituée d'une feuille ou pellicule de résine thermoplastique, par exemple de poly- éthylène, de chlorure de polyvinyle ou de matières sembla- bles pour que, alors de la phase ultérieure de moulage, elle soit incorporée à la résine de liaison et forme une surface extérieure lisse et bien finie ayant les caractéristiques désirées Il est en particulier possi- ble de produire des casques ayant les caractères esthé- tiques désirés car la coiffe F peut être colorée à la demande et porter des dessins appliqués à l'avance, qu' elle soit faite en matières textiles ou en matières ther- moplastiques Dans les deux cas, la coiffe F est assujettie et incorporée à la résine de liaison pendant la phase de moulage On obtient des résultats semblables avec la coiffe interne G qui, cependant, est également utili- sée comme élément de protection de la vessie élastique C et des autres parties du moule. Comme le montre également la fig 1, après avoir placé l'ensemble de coiffes superposées D, F et G dans -8- le moule femelle A, on replie vers l'extérieur les bords élargis D 1 des coiffes textiles D et on les loge en partie dans l'épaulement A 2 dudit moule femelle dont la profondeur est inférieure à l'épaisseur formée par lesdits bords Di La coiffe externe F peut être conçue de telle sorte que son bord F 1 ne soit pas situé dans l'épaulement A 2 du moule, si bien que, lors du moulage, cette coiffe adhère à la cavité façonnée A 1 du moule. On peut, pour obtenir un résultat semblable, utiliser une coiffe F de taille appropriée pour adhérer de façon continue à la cavité A 1 même lorsque le bord de ladite coiffe est fixé sur le fond de l'épaulement A 2, ce qui permet de conférer toujours la tension appropriée au ren- forcement textile D pendant la phase de moulage. L'élément mâle Bl est ensuite introduit dans l'ou- verture du renforcement textile D et des coiffes F et G préalablement logés dans la cavité A 1; cette opération est facile à réaliser car la vessis élastique C adhère à la surface façonnée dudit élément mâle Le couplage des deux parties A et B du moule met la plaque B 2 en contact avec les bords D des coiffes D qui sont ainsi pressés et serrés sur le fond de l'épaulement péri- phérique. On introduit ensuite dans l'espace G 1 un fluide sous pression, par exemple de l'huile, sous une pression de 10 à 30 bars, qui déforme la vessie élastique C et tend le renforcement textile D On effectue cette opéra- tion de façon appropriée pour exercer graduellement la pression sur les différentes couches textiles des coiffes D pour qu'elles épousent complètement la forme des parois de la cavité A 1 En particulier, l'importance de la pression dans l'espace C 2 est également déterminée par la structure textile utilisée pour les différentes coif- fes D et les différentes zones desdites coiffes de renforcement textile D, comme le montrent les fig 3 et 4. En particulier, l'importance de la pression,et par conséquent de la tension appliquée aux coiffes D du renforcement textile du casque, est en corrélation avec -9- les caractéristiques physiques des filés formant ledit ren- forcement textile et avec les utilisations et les conditions que doivent remplir les éléments creux obtenus dans chaque cas Dans le cas particulier des casques, une résistance élevée aux chocs est nécessaire pour éviter la formation de fissures ou le délaminage des couches formant la struc- ture du casque. De façon générale, on crée la tension du renforcement textile D de telle sorte qu'elle ne dépasse pas la résis- tance à la traction du filé-formant le renforcement D et,en particulier dans le cas des casques, le module de résilience du filé du renforcement textile ne doit pas être dépassé. De façon évidente, et comme illustré par les figures 3 et 4, la tension appliquée au renforcement textile D peut varier d'une zone à l'autre de ce renforcement. Dans ce Cas, la vessie élastique C comporte des zones d'élasticité différentes, par exemple d'épaisseurs dif- férentes pour conférer une tension plus ou moins impor- tante à la zone du renforcement textile envisage Lorsque l'élément creux a des parties en saillie ou façonnées, le moule B peut utiliser les enseignements d'un autre brevet de la demanderesse pour reproduire les profils désirés dans ledit élément. Après mise sous tension du renforcement D, or introduit une résine appropriée dans la cavité A, du moule par une conduite B 4 située dans une position appro- priée du moule male B, par exemple une résine de liaison thermodurcissable de type épcxyde ou polyester On peut introduire préalablement la résine de liaison dans la cavité Ai du moule après avoir inséré la coiffe F dans cette cavité,en particulier lorsque la coiffe Y est faite d'une matière thermcplastique synthétiqile pour fcmer la surface externe de l'élément creux La r ds 2 te de liai- son injectée dans la ca?-itu A 1 imbibe le renforcement textile D et lorsquo l 'ensemble est soumis à une pression par la vessie élastique C, il prend la forme de ladite - cavité A Lorsque la résine de liaison est polymérisée et solidifiée, on détend la vessie C, on ouvre le moule et on sépare le casque du moule femelle A; le renforcement textile D du casque est incorporé et fixé dans la résine de liaison et est maintenu sous un état de tension constant La surface externe de l'élément creux ainsi obtenu est lisse et ne né- cessite pratiquement pas de finition et,également comme io cette surface,est colorée à la demande comme précé- demment indiqué, la coiffe externe F peut être colorée et/ou munie de dessins ou similaires. L'élément creux, en particulier le casque, obtenu est complet à tous égards car sa surface externe ne présente pas de saillies ou de pointes aigues, même lorsque le textile formant le renforcement D est constitué de filés ou de filaments ayant une flexibilité limitée comme c'est le cas des résines synthétiques. Ce qui vient d'être décrit relativement au moule de la fig 1 s'applique au moule de la fig 2 en ce qui concerne la mise en pratique du procédé Dans ce cas, les bords élargis D 1 des coiffes D renforcées sont logés dans la rainure périphérique B 3 de l'élément façonné Bl qui contient également le collier de fixation C 1 La fixation des coiffes D à la partie mâle B du moule fa- cilite la production de l'élément creux car l'ensemble formé par les coiffes D et F-G peut être ancré à la demande audit élément mâle et la totalité de l'ensemble s'engage toujours facilement dans la cavité A. On voit donc que l'on atteint l'objectif de l'in- vention, c'est-à-dire que l'on obtient des éléments creux résistant aux efforts mécaniques, en particulier aux efforts provoqués par les chocs, les parois de ces éléments présentant une réaction résiliente auxdits efforts par suite de la présence du renforcement textile qui est sous contrainte permanente. il - En ce qui concerne l'opération de mise sous tension du renforcement textile D, on peut opérer de façon à déformer le textile tissé ou le réseau dans une direction pratiquement parallèle aux plans radiaux ou pratiquement radiaux de l'élément creux obtenu La tension peut être appliquée aux couches constituant le renforcement textile D de telle sorte qu'à partir des couches internes la tension varie progressivement vers les couches externes, par exemple par modification de la proximité des mailles et/ou du titre du filé formant les différentes coiffes du renforcement ainsi que des dimensions des coiffes. Il est évident que l'on peut appliquer le même critère lorsque l'on désire appliquer une tension pratiquement uniforme et constante aux différentes couches du renfor- cement textile D. D'autres variantes et modifications du procédé de l'invention ou du moule utilisé peuvent être réalisées selon les propriétés que doivent présenter les éléments creux obtenus par ce procédé sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 12 - REVENDICATIONS 1 Procédé pour obtenir des éléments creux en résine renforcée, en particulier des casques de protection, ledit renforcement étant constitué de plusieurs couches de textile tissé et/ou en filet incorporées dans une résine de liaison, caractérisé en ce qu'on place les couches de renforcement textile (D) sur une des deux parties d'un moule (A-B) et on fixe au moins une partie des bords péri- phériques (D 1) dudit renforcement audit moule; on applique une tension contrôlée audit renforcement textile et on la maintient pendant la phase de moulage suivante, en particu- lier pendant la polymérisation et la solidification, et on démoule l'élément creux obtenu de façon à ce que le ren- forcement textile dudit élément soit incorporé et retenu par la résine sous une forme contrainte. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on applique aux couches constituant le renforce- ment textile (D) une tension qui varie des couches internes vers les couches externes dudit renforcement textile et on maintient ladite tension pendant la phase de moulage. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique aux couches formant le renforcement texti- le (DI une tension pratiquement constante et on maintient ladite tension pendant le moulage. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le préformage du renforcement textile (D), par exemple sous forme d'une coiffe, et la fixation d'au moins une partie des bords (D 1) de la coiffe élémentaire à une des parties (A-B) du moule et leur maintien pendant la mise sous tension dudit renforcement. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on applique la tension con- trôlée aux couches du renforcement textile (D) au moyen d'une vessie (C) qui peut être déformée élastiquement par un fluide sous pression,de préférence un liquide. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications à a 5, caractérisé en ce que l'on applique au renforcement 13 - textile (D) une tension inférieure au module de résilience du filament ou du filé utilisé pour produire le textile dudit renforcement. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le renforcement textile est constitué de plusieurs coiffes textiles tissées (D) dont les bords (D 1) sont au moins en partie élargie pour former un ancrage pendant la mise sous tension des coiffes. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on interpose,entre le renforcement textile (D) et les parois du moule (A-B), au moins une couche ou pellicule (F-G) qui forme au moins une partie de la surface externe et/ou interne de l'élément creux. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on reproduit préalablement sur la pellicule (F) des couleurs et/ou des dessins qui sont transforés lors du moulage à la surface de l'élément creux moulé. 10 Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'on, emploie comme pellicule péri- phérique (F-G) une pellicule de matière thermoplastique qui est incorporée et fixée à la structure de l'élément creux pendant l'opération de moulage. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on utilise comme matières pour le renforcement textile (D) des filés ou des fibres de matières naturelles at/ou synthétiques qui, au moins partiellement, sont thermoplastiques, pour qu'elles soient incorporées dans la résine de iaison pendant le moulage. 12. Moule pour la mise en pratique du procedé selon l'une quelconque des revendicatlons 1 i 1 dont la partie femelle reproduit en régatif la forme rie 1 i élérent creux à obtenir, caractérisé par un dispositif pour fixer au moins une partie des bords (D) du renforcement textile (D) pendant qu'au moins une partie des parois (C) de 14 - l'élément mâle (B) dudit moule est faite d'une matière déformable élastiquement et crée des vides (C 2) pour un fluide sous pression qui déforme lesdites parois pour conférer la tension contrôlée audit renforcement texti- le (D). 13. Moule selon la revendication 12, caractérisé en ce que son élément mâle (B) a, vers une de ses ex- trémités, une rainure périphérique (B 3) qui maintient les bords (D 1) des coiffes du renforcement textile et le bord d'une vessie déformable élastiquement (C) qui met lesdites coiffes sous tension. 14. Moule selon la revendication 12, caractérisé par un épaulement périphérique (A (C) pour mettre lesdites coiffes sous tension. 15. Elément creux en résine renforcée, en particulier casque de protection, obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que son renforcement (D) sous forme d'un textile tissé ou d'un filet est incorporé sous contrainte dans la résine de liaison dudit renforcement. 16. Elément creux selon la revendication 15, caractérisé en ce que sa surface externe et/ou interne constituée de couches (F-G) maintenue fermement dans la structure dudit élément, est capable d'empêcher que des pointes ou similaires formées par les filaments ou filés du renforcement textile sortent desdites surfaces. 17. Elément creux selon la revendication 16, caractérisé en ce que sa couche superficielle externe (F) est constituée d'au moins une feuille de matière thermoplastique qui peut être incorporée dans la résine de liaison dudit élément creux. - 18. Elément creux selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que la surface externe (F) est munie des dessins et/ou couleurs désirés qui sont pratiquement reproduits par suite de la transpa- rence de la surface de l'élément lui-même.