Brevet FR2500360A1 — publié le 19820827

1. La présente invention se rapporte à un procédé amélioré de production de laminés tis- sés et aux laminés ainsi produits, plus particu- lièrement à la production de laminés thermoplas- tiques renforcés par des tissus tissés, soit sous la forme de panneaux plats ou de pièces courbes. Conformément à l'invention, le procédé consiste à tisser des épaisseurs de tissus à partir de fibres de carbone, d'aramid ou de verre conjointement avec des fibres de polyolé- fine, polyester, polyamide, de polyéther- sulfone ou de polyéther-éther-cétone ou autres fibres thermoplastiques, à assembler une plura- lité d'épaisseurs pour former un laminé, à chauffer le laminé sous pression pour produire un laminé moulable, le nombre d'épaisseurs de tissus utilisé étant fonction des exigences de performance pour l'utilisation finale, les fi- bres thermoplastiques servant à lier ensemble les épaisseurs et à améliorer les propriétés mécaniques et autres du laminé. L'invention va être décrite en se réfé- rant aux dessins d'accompagnement: la figure 1 montre une armure ayant 75% de chaine a en fibres thermoplastiques comme le polythène d'un côté, et 25% sur le côté oppo- sé, avec emploi de trames d'aramid b. La figure 2 montre une armure dans laquelle les fibres de chaîne thermoplastiques sont dis- tribuées de manière égale des deux côtés avec le fil d'aramid de trame. La figure 3 montre un tissu unidirectionnel avec filés de chaine thermoplastiques et filés de tra- me d'aramid. 2. La figure 4 montre une armure de satin permettant une perméabilité plus grande qu'une armure unie. Un tissu d'aramid couramment utilisé pour le renforcement des matières plastiques est un tissu à armure unie avec 67 fils par 100 mm dans les directions à la fois de la chaîne et de la trame, consistant en fibre d'aramid 158 tex. Pour la production d'un laminé d'une épaisseur de 25 mm consistant en 15% en poids de polythène et 85% en poids de fibre aramid, le mode opératoire est le suivant: Question d'économie, il convient d'in- troduire le polythène comme chaîne a, fil à fil, avec la fibre aramid. La densité linéaire de la chaîne de polythène est donc de 30% de celle de l'aramid vu que les poids d'aramid dans la chaîne et la trame b du tissu de base sont égaux. Un fi- lé de ce genre est un monofilament de polythène haute densité de 0,25 mm et il peut être intro- duit dans le tissu, bien qu'il existe de nom- breuses variations possibles de tissage. Pour produire un laminé d'une épaisseur de 25 mm à partir du tissu de la figure 2, on place 85 épaisseurs les-unes sur les autres et on les met dans une presse avec plateaux de pressage chauffés à 1500C, ou à une température supérieure lorsqu'on a affaire à un autre maté- riau. Lorsque le polythène a fondu, une pres- sion d'environ 1 MPa (150 psi ou 10,5 kg/cm2) consolidera le laminé à-25 mm d'épaisseur, ou bien on peut utiliser dans la presse des butoirs à 25 mm d'écartement. Après pressage le laminé est refroidi, dans ou en dehors de la presse. Le choix de la fibre et de la matrice thermoplastique et des conditions de pressage 252C350 3. dépend de l'usage final auquel le laminé est destiné, tout comme le rapport de la fibre à la matrice. Les fibres de carbone, d'aramid ou de verre ont une résistance élevée et un module élevé. Similairement les matrices sont des polyoléfines, polyesters, polyamides, polyéther- sulfone et polyéther-éther-cétone. On peut toutefois utiliser d'autres fi- bres et matrices. Les laminés tels qu'ils sont décrits peuvent être fabriqués en interfoliant le tissu tissé et la matrice thermoplastique sous la for- me de film ou de particules et en chauffant par la suite l'ensemble sous pression. Les désavan- tages de cette méthode sont que les films ou particules thermoplastiques sont difficiles à manipuler et qu'ils peuvent être difficiles à manufacturer.Dans des laminés o une couche discontinue de matériau thermoplastique est souhaitable, la manufacture devient très complexe. Toutefois, les matériaux thermoplastiques en question sont aisément procurables sous la forme de fibres textiles. La présente invention décrit le tissage d'un tissu simple qui comporte à la fois la fi- bre de renforcement et la matrice thermoplastique sous la forme fibreuse. Dans la conception d'un tel tissu, il existe une multitude de tissus de base qui peu- vent être choisis conformément à l'application finale visée. Le choix du tissu de renforcement est fait en fonction de la résistance mécanique, thermique, de la résistance chimique, électrique 250C360 4. et autres propriétés de ce genre demandées dans le produit final. Des considérations similaires interviennent dans la sélection du type, de la quantité et de la distribution de la fibre thermoplastique. Lorsque ces paramètres ont été établis, les deux sont mis ensemble pour fournir un tissu qui est essentiellement composé de tis- su de renforcement et de fils supplémentaires consistant en le matériau de matrice sous la forme filamentaire. Ces fils supplémentaires peuvent être des fils de chaîne ou de trame, ou les deux à la fois. Les épaisseurs de tissu simple sont alors chauffées sous pression pour fondre les filaments thermoplastiques, lesquels, au refroidissement, vont lier ensemble les couches de tissu de renforcement. Il est possible également de produire un tissu dans lequel la chaine consiste entière- ment en fibres renforçatrices et la trame en- tièrement en fibres thermoplastiques ou vice- versa. Les épaisseurs d4un tel tissu, lorsqu'elles sont superposées les unes sur les autres suivant la même orientation, produiront un laminé unidirectionnel qui possède toutes les fibres renforçatrices dans une direction seulement. Un tel tissu peut aussi être utilisé dans des la- minés multidirectionnels en orientant les fibres renforçatrices comme il faut au cours de la pré- paration du laminé. L'avantage de ces épaisseurs est qu'il est possible de manufacturer des la- minés sans crêpage dans les fibres de renforce- ment. Un autre avantage est que la production de laminés incurvés est facilitée. 5. Des courbures simples peuvent être faites en les moulant à partir d'un laminé plat avant que le matériau thermoplastique se solidifie. Des cour- bures plus complexes peuvent être réalisées en sélectionnant une épaisseur de tissu telle que du satin (figure 4) capable de se draper autour d'un moule incurvé avant le pressage. Un autre avantage revendiqué est que les laminés à forte teneur en fibres renfor- çatrices sont produits aisément et économique- ment et qu'il est possible par l'utilisation de machine textiles normales de fondre les fi- laments thermoplastiques partiellement ou com- plètement. Ceci a pour effet que le matériau ther- moplastique est non seulement entretissé avec le tissu de renforcement, mais qu'il est aussi lié à celui-ci. Ceci peut constituer un avantage dans la préparation du laminé entassé avant moulage, en ce qu'il réduit le risque d'effilochage du tissu'de renforcement au cours de l'opération de façonnage. De même, si l'on utilise des mé- thodes de coupage par les techniques aux ultra- sons ou laser, lesquelles produisent de la cha- leur, les fils thermoplastiques qui sont coupés ont tendance à fondre et à sceller de nouveau les bords. 6 2500360 - REVENDTCATTON - Procédé de production de laminés tissés comprenant le tissage d'épaisseurs de tissu t l' i l dte's ava C;l}bonïe;1 il'lid O'il de verre, conjointement avec des fibres de polyoléfine, polyester, polyamide, polyéther-sulfone et polyéthier-éthler-cétone ou autres fibres thermo- plastiques, l'assemblage d'une pluralité d'épais- seurs pour former un laminé, le chauffage du laminé sous pression pour produire un laminé moulable, le nombre d'épaisseurs de tissu utilisé étant fonction des exigences de performance dans l'utilisation finale, les fibres thermo- plastiques servant à lier les épaisseurs entre elles et à améliorer les propriétés mécaniques et autres du laminé.