Brevet FR2537916A1 — publié le 19840622

Procédé de réalisation d'éléments de construction à partir de couches de matière plastique renforcée de fibres La présente invention concerne un procédé de réalisation d'éléments de construction à partir de couches de matière plastique renforcée par des fibres, notamment de couches préimprégnées dites "prepregs",que l'on comprime ensuite sous pression et durcit. Dans des essais sur des éléments de construction réalisés de la sorte, on a constaté sans cesse q'een bncoen de la forme des éléments de construction et de la structure des couches il est impossible d'atteindre les valeurs de résistance obtenues lors d'essais de principe Cela tient à des concentrations de tension sur des sauts de rigidité et contractions transversales sous charge qui ne peuvent plus être absorbées par la résistance au pelage entre couches et la résistance à la traction transversale existantes Cela provoque un détachement ou éclatement prématuré ou bien la déstratifi- cation de la structure des couches On a déjà tenté de s'opposer à cet inconvénient en ménageant des recouvrements aux emplacements menacés ou en collant ensemble, et durcissant en commun, déjà en tant que "prepregs" des éléments de construction composés de plusieurs parties individuelles. Mais tous ces efforts sont limités par la résistance de l'assemblage de résine entre les couches. L'invention a pour objet un procédé du genre annoncé qui permette d'augmenter même au-delà de la résistance de l'assemblage de résine la résistance à la traction transversale en cas de fortessollicitationsde pelage. Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on relie entre elles au moins deux couches par des aiguilles qui les traversent en plusieurs rangées à peu près perpendi- culairement à leur surface avec espacement les unes par rapport aux autres, puis on comprime et durcit ces mêmes couches. Suivant d'autres particularités avantageuses possibles de l'invention: on prépare en une bande munie d'aiguilles sur ses deux faces,et insère entre les couchesles aiguilles, notamment métalliques 9 on prépare en une bande munie d'aiguilles sur une seule face, et enfonce dans les couches, les aiguilles; on déroule sur les couches au moyen d'un dispositif à rouleau la bande munie d'aiguilles sur une seule face; on perfore les couches par des pointes creuses et introduit les aiguilles, notamment constituées par un cordon de fibres de matière plastique, à travers lesdites pointes creuses, puis on les coupe après extraction de ces dernières; on coude ou courbe les aiguilles sur leur pointe lors de la compression. Généralement perpendiculaires aux couches de "prepregs", les pointes des aiguilles traversent ces couches encore mollese établissent ensuite entre elles un assemblage supplémentaire sûr lors de la compression et du durcissement. On obtient de la sorte une amélioration suivant un multiple de la résistance au pelage entre couches et donc de la résistance à la traction transversale de l'ensemble de l'élément de construction On accentue encore l'effet de cette disposition en coudant ou courbant les pointes des aiguilles Le procédé est facilement applicable à toutes les pièces en matière plastique renforcée de fibres à réaliser en structure par couches Il peut être utilisé pour des "prepregs" formés de toutes fibres usuelles telles que fibres de verre, fibres de carbone ou fibres d'Aramide et de résines synthétiques de tous genres Les aiguilles peuvent de même-être réalisées, selon les exigences de résistance ou de poids, à partir de tout matériau utilisable à cet effet, de préférence à partir de Kevlar ou d'acier On utilise comme matériau éprouvé pour la bande à aiguilles un tissu pas trop fin dont les cavités s'emplissent de résine synthétique lors de la compression. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue éclatée de plusieurs couches de "prepregs" et d'une bande munie d'aiguilles sur ses deux faces; la figure 2 représente les couches de "prepregs" selon la figure 1 comprimées et durcies; la figure 3 représente des couches de "prepregs", que l'on assemble entre elles à l'aide d'un dispositif à rouleau pour bandes à aiguilles; - la figure 4 représente des couches de "prepregs" perforées par des pointes creuses dans lesquelles on introduit des cordons de fibres de matière plastique; la figure 5 représente les couches de "prepregs" selon la figure 4 après l'extraction des pointes creuses. On voit sur la figure 1 plusieurs couches de "prepregs" 1, c'est-à-dire des couches de matière plastique renforcée de fibres, entre lesquelles se trouve une bande munie d'aiguilles sur ses deux faces La bande à aiguilles 2 se compose par exemple d'une bande de tissu 2 a, dans laquelle des aiguilles 2 b sont introduites de façon à être en saillie de la même longueur sur les deux faces de ladite bande de tissu 2 a La figure 2 représente un élément de construction 3 terminé de pressage et de durcissement à partir des couches de "prepregs" 1 et de la bande à aiguilles 2 Les aiguilles 2 b sont quelque peu courbées lors de la compression, ce qui améliore encore notablement l'assemblage des couches de "prepregs" 1 et accrolt par conséquent fortement la résistance transversale obtenue. On voit sur la figure 3 la façon dont on peut enfoncer dans les couches de "prepregs" 1 au moyen d'un dispositif à rouleau 5 une bande 6 munie d'aiguilles sur une seule face et composée de la bande 6 a et des aiguilles 6 b fixées sur une face de celle-ci L'élément de construction terminé correspond ici aussi à l'élément de construction 3 selon la figure 2. Les deux procédés illustrés par les figures 1 à 3 permettent d'assembler entre eux par des aiguilles un peu plus longues,à proportion,des stratifiés d'une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 5 mm En même temps l'écartement des aiguilles sur la bande de tissu peut varier entre 0,5 et 5 mm selon les nécessités de la construction. Alors que, par les procédés selon les figures 1 à 3, on peut mettre en oeuvre avantageusement des aiguilles très rigides, par exemple en acier, il peut 8 tre opportun, pour des raisons d'économie de poids et d'assemblage encore meilleur entre la bande à aiguilles et les couches de "prepregs", de se servir d'aiguilles en matière plastique, par exemple en Kevlar Les figures 4 et 5 représentent une telle application du procédé selon l'invention On y utilise un dispositif 10 composé d'un fer plat 11 auquel sont accolées des pointes creuses 12 On enfonce ces pointes creuses 12, biseautées en bout, à travers les couches de "prepregs" 1, puis on introduit dans chacune desdites pointes creuses 12 un cordon de fibres 13 en matière plastique Après l'extraction des pointes creuses 12, les cordons de fibres 13 demeurent dans les couches de "prepregs" 1 transpercées et on les coupe un peu au-dessus de celles-ci, par exemple au niveau de la ligne en trait mixte 14, ce qui maintient les aiguilles 13 a dans lesdites-couches. On préimprime et durcit ensuite les couches de "prepregs" 1. Il est également possible de mécaniser ce procédé en sorte que les couches soient perforées selon ce principe, mais seulement successivement par une seule pointe creuse 12, comme dans une machine à coudre, et que l'on coupeaussi à la machine le cordon de fibres 13 introduit à travers ladite pointe creuse 12. 2 537916 REVENDICATIONS 1 Procédé de réalisation d'éléments de construction à partir de couches de matière plastique renforcée par des fibres, notamment de couches préimprégnées dites "prepregs", que l'on comprime ensuite sous pression et durcit caractérisé par le fait que l'on relie entre elles au moins deux couches ( 1) par des aiguilles ( 2 b, 6 b, 13 a) les traversant en plusieurs rangées à peu près perpendiculairement à leur surface avec écartement les unes par rapport aux autres, puis on comprime et durcit ces mêmes couches. 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on prépare en une bande ( 2) munie d'aiguilles sur ses deux faces et insère entre les couches ( 1) les aiguilles ( 2 b), notamment métalliques. 3 Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on prépare en une bande ( 6) munie d'aiguilles sur une seule face et enfonce dans les couches ( 1) les aiguilles ( 6 b). 4 Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'on déroule sur les couches( 1) au moyen d'un dispositif à rouleau ( 5)la bande ( 6) munie d'aiguilles ( 6 b) sur une seule face. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on perfore les couches ( 1) par des pointes creuses ( 12) et introduit les aiguilles ( 13 a), notamment constituées par un cordon de fibres de matière plastique ( 13), à travers lesdites pointes creuses, puis on les coupe après extraction de ces dernières. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que l'on courbe ou coude les aiguilles ( 2 b, 6 b, 13 a) sur leurs pointes lors de la compres- sion.