Brevet FR2570888A3 — publié le 19860328

FR 2570888 A3 19860328 FR 8414875 A 19840927 FABRICATION D'ANTENNES PARABOLIQUES La présente invention concerne une antenne oarabolique constituée de matière plastique renforcée et sa production. Il a été proposé de fabriquer des antennes paraboliques à partir de matières plastiques renforcées, leurs princi- paux mérites étant une résistance supérieyre à la corrosion et un faible poids, en remplacement des antennes métalli- ques classiques qui sont fabriquées par pressage ou d'autres traitements de métaux et utilisant de l'aluminium, de l'acier ou d'autres métaux. La fabrication d'antennes à partir de matières plastiques renforcées met en jeu des traitements dans lesquels un matériau servant de réflecteur électriquement conducteur (désigné ci-après sous le nom de réflecteur) tel qu'un réseau métallique, un mat de fibres de carbone, est stratifié dans d'autres matières de renfor- cement et/ou résineuses et est moulé en une seule pièce à l'aspect de la parabole souhaitée. Cependant, les problèmes posés par cette technique sont par exemple que lé réflecteur est difficile à maintenir ou à positionner en des points prédetermines définissant une parabole géométriquement exacte, en raison des pression internes irrégulières se produisant lors du procédé de moulage dans un moule. En outre, des ruptures partielles du matériau réflecteur peuvent se produire. En principe, un réflecteur est noyé ou renfermé dans des matières résineuses de renforcement et est durci lors de la fabrication, dans le cas o un réflecteur incorporé doit avoir une forme parabolique exacte pour obtenir une bonne focalisation des ondes au foyer de la surface de l'antenne. Par conséquent, on doit éviter sa déformation par rapport à des positions prédéter- minées dans un moule lors du durcissement des matières résineuses contenant le réflecteur ou d'éventuelles ruptures dues à d'importantes variations de pression de moulage. En outre, le réajustement de la position du réflecteur après moulage est pratiquement impossible, de sorte qu'il est important de mettre au point une technique de moulage 2 2570888 sans risque de déformation, et encore moins de rupture du réflecteur. On décrira ci-après de façon plus détaillée le procédé de moulage d'une antenne parabolique mentionné ci-dessus en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente un moule male et un moule femelle ainsi que des matériaux de moulage stratifiés o le repère 1 désigne la partie male devant être placée du côté de la surface concave ou de la surface antérieure de l'antenne parabolique et le repère 2 désigne la partie femelle devant être placée du côté opposé à la surface convexe ou à la surface posté- rieure de l'antenne parabolique. En mode de fonctionnement, les interventions manuelles mettent en jeu l'application d'un agent de démoulage sur les deux parties du moule et la préparation d'un enduit gélifié indiqué en la et 2a. Le matériau réflecteur et d'autres matières résineuses sont ensuite stratifiés ou empilés, généralement sans précautions particulières. Cependant, la présente invention utilise une technique dans laquelle il n'est pas nécessaire de stratifier le matériau réflecteur au milieu de la pile de moulage, mais a pour but de disposer le réflecteur de façon à ce qu'il soit à proximité de la surface concave, elle-même à proximité de la surface du moule male dans le dessin. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on applique un matériau tampon 3a du côté male de façon à le stratifier sur le revêtement de gel la, on empile ou stratifie sur celui-ci le matériau réflecteur 4 et le matériau tampon 3b côté femelle, on y applique des résines liquides thermodurcissables de façon à ce qu'elles imprègnent les matériaux stratifiés mentionnés ci-dessus. On stratifie en outre sur ceux-ci une composition de moulage en feuille (CMF), connue dans la technique, ou d'autres composés de moulage jusqu'à obtention dé l'épaisseur choisie des parties désignées ci-après sous le nom de parties de support. On referme ensuite les deux parties du moule pour chauffer et thermodurcir la totalité du composé de moulage. LOrsqu'on utilise un procédé d'application manuel ou un procédé de projection simultanée, connus dans la technique, en n'utilisant que le moule mâle 1, on peut omettre la matière tampon 3b devant être placée du côté de la surface convexe. L'une des caractéristiques de la présente invention réside dans le fait que l'on applique une feuille de latériau tempon en contact avec le matériau réflecteur. Le matériau réflecteur mentionné précédemment peut être un réseau métallique constitué d'aluminium, d'acier ou de laiton; un tissu ou un mat constitué de fibres de carbone; ainsi qu'une matière métallique en vrac constituée de fibres de verre hachées revêtue de métal et/ou du noir de carbone comme charge électriquement conductrice. Le matériau tampon de l'invention peut de préférence être un tissu ou un mat de fibres de verre, de fibres cellulosiques ou d'autres fibres organiques, son poids unitaire ou poids par unité de surface étant de préférence dans la gamme de 10 à 100 g/m2. Au-dessus de 100 g/m ou en dessous de 10 g/m2, les effets de tampon deviennent insuffisants ou trop faibles. Comme mentionné précédemment, on peut utiliser des compositions de moulage en feuille (CMF) connues comme étant des matières de moulage obtenues à partir de résines thermodurcissables liquides et de fibres de verre coupées ou de mat de fibres de verre, et on peut également utiliser des mats ou tissus imprégnés ou pré-imprégnés de résine qui sont des matériaux de moulage préparés par imprégnation de résine liquide ou par imprégnation dans des substrats de fibres suivie d'une gélification. Les matériaux de moulage mentionnés ci-dessus sont décrits dans S. Oleesky et G. Mohr "Handbook of Reinforced Plastics of SPI", Reinhold Publishing, 1964. Il entre également dans le cadre de la présente invention d'imprégner ou de pré-imprégner un matériau réflecteur ou un matériau tampon avant de l'appliquer ou de le stratifier et de le mouler pour obtenir lors du moulage une diminution du frottement interne ou une augmentation de la compatibilité entre les matériaux de moulage. Il est préférable de choisir une résine thermodur- cissable liquide à utiliser pour effectuer l'imprégnation ou la préimprégnation décrite précédemment parmi celles qui sont compatibles avec les autres matériaux de moulage. On en citera comme exemples des résines de polyester insa- turé, époxydes, mélamine, phénolique et de phtalate de diallyle. Les méthodes utilisées pour effectuer les traitements mentionnés ci-dessus par des résines sont connues. Plus précisément, la pré-imprégnation s'effectue en maintenant des tissus ou des mats imprégnés dans des conditions appropriées (teméprature)-x (temps), comme par exemple (40 C - 80 C) x (1 - 7 heures). Il est préférable que la proportion de résine absorbée soit de 5 à 95 % en poids. Bien que l'invention ait été décrite jusqu'à présent sur la base de résines de renforcement de type thermo- durcissable, les parties de support représentées en 5 dans la soupe transversale du dessin peuvent être constituées par une résine thermoplastique et non thermodurcissable. Comme résines thermoplastiques appropriées, on citera par exemple le polyamide, le térephtalate de polyéthylène et le polypropylene qui peuvent être moulées par une technique de moulage par injection. Dans les dessins annexés, la figure 1 représente une vue en coupe transversale de la base d'un moule lors du moulage d'une antenne parabolique, o 1 désigne un moule male définissant la surface concave ou la surface antérieure de l'antenne et 2 désigne un moule femelle définissant la surface convexe ou postérieure de l'antenne. Les enduits gélifiés sont indiqués en la et 2a. On a représenté en 4 un matériau réflecteur électriquement conducteur par exemple constitué d'un mat de fibres de carbone. Les repères 3a et 3b représentent des matériaux tampons sous forme de feuilles disposées de façon à être respectivement stratifiées sur le matériau réflecteur 4. La partie de support est en 5. On notera que dans la figure 1, il a été tenu compte de la courbure. la figure 2 représente une vue en perspective d'une antenne parabolique typique. La lettre (A) indique la surface concave ou antérieure et la lettre (B) représente la surface convexe ou postérieure de l'antenne. Exemple 1 On traite un moule male ayant une forme parabolique avec un agent de démoulage et on y applique un agent de démoulage constitué de polyester insaturé. On y empile ensuite successivement un tissu de fibres de verre ayant un poids spécifique de 100 g/m en tant que tampon et un filet d'aluminium ayant une ouverture de maille de 1,19 mm (diamètre du fil: 0, 2 mm) en tant que réflecteur. On applique ensuite du polyester insaturé de façon à ce qu'il imprègne la pile. On construit ensuite une superstructure en tant que partie de support par une méthode d'application manuelle connue. Plus précisément, on empile successivement des mats de fibres de verre hachées et des tissus de mèches de verre tout en y appliquant une résine liquide de polyester insaturé dans laquelle on a incorporé du catalyseur et en l'imprégnant au rouleau et à la brosse, jusqu'à obtention de l'épaisseur souhaitée de 4,5 à 5 mm. Après durcissement, on démoule une antenne parabolique ayant un diamètre de 1,8 m puis on la finit. Exemple 2 On traite par un agent de démoulage deux parties de moule, mâle et femelle. On stratifie plusieurs compositions de moulage en feuilles dans le moule femelle jusqu'à obtention de l'épaisseur souhaitée de 3 à 3,5 mm, et on y stratifie successivement le premier mat de fibres de verre tampon de 30 g/m, un mat de fibres de carbone de g/m comme réflecteur et un second mat de fibres de verre ayant le même poids. On applique ensuite le moule male et on effectue le thermodurcissage à 140 C sous une pression de 7,84 Mpa pendant 4 minutes au bout desquelles on démoule une antenne parabolique d'un diamètre de 1,0 m. Exemple 3 On utilise un réseau d'aluminium ayant 1,19 mm d'ouver- ture de maille en tant que matériau réflecteur au lieu de celui décrit dans l'exemple 2. On effectue par ailleurs les mêmes opérations et on obtient une autre antenne contenant un réflecteur en aluminium. Exemple 4 Dans un moule mâle-femelle, on empile un tissu de fibres de verre comme tampon et un mat de fibres de carbone comme rfélecteur. Dans le moule fermé, on injecte du polypropylene fondu pour constituer la partie de support. On obtient une antenne parabolique ayant un diamètre de 1,0 mètre. Exemples comparatifs 1 à 4 Dans les quatre (4) exemples ci-dessus, on omet res- pectivement les mats ou tissus tampons des préparations de moulage. Les antennes ainsi obtenues sont énumérées en tant qu'exemples comparatifs 1 à 4 ci-après. On monte sur les antennes paraboliques obtenues dans les exemples ci-dessus ainsi que dans les exemples compara- tifs les dispositifs d'essai nécessaires, à savoir un cornet, un guide d'ondes et un convertisseur. Des essais de réception ont été effectués pour mesurer les gains des antennes respectives dans des conditions telles que la distance au point d'émission était de 200 m pour les antennes de 1,8 m et de 1000 m pour les antennes de 1,0 m. 7 2570888 Les résultats sont indiqués dans le tableau 1. Tableau 1 Réflecteur Tampon Diamètre Fréquence Gain d'antenne (GHz) (dB) Exemple 1 Réseau de Al tissu de verre 35,0 1,8 4 Exemple réseau de A1 Aucun 33,5 comparatif 1 Exemple 2 Mat de FC mat de verre 40,2 1,0 12 Exemple comparatif 2 Mat de FC Aucun 38,5 Exemple 3 Réseau de AL mat de verre 40, 4 1,0 12 Exemple comparatif 3 Réseau de Al Aucun 38,6 Exemple 4 Mat de CF tissu de verre 39,8 _ _ _ _ __ 1,0 12 Exemple comparatif 4 Mat de CF Aucun 38,0 Les résultats du tableau 1 montre que l'utilisation d'une matière tampon en dessous du matériau réflecteur conduit à une antenne ayant des performances supérieures pour des procédés de fabrication différents et divers types de matériau réflecteur. Exemple 5 On plonge un mat de fibres de carbone de 30 g/m dans une résine liquide de polyester insaturé et on le comprime au rouleau pour éliminer l'excès de résine liquide. On pré-imprègne ensuite le mat dans une étuve à 60 C, celui- ci étant déposé pendant 3 heures sur un moule prototype courbe de façon à ce qu'il adopte la courbure du moule. Le taux d'absorption de la résine est de 50 % en poids. On place le mat pré-imprégné ayant la forme du moule sur un moule male et on lamine ensuite sur celui-ci une superstructure par un procédé de projection simultanée en utilisant un mat de fibres de verre et du polyester insaturé jusqu'à une épaisseur de 3 mm. On obtient ainsi une antenne parabolique ayant un diamètre de 1,0 m par des modes opératoires de routine. Exemple 6 Le mat de fibres de carbone pré-imprégné préparé dans l'exemple 5 est incorporé à d'autres matières de moulage de type CMS et on obtient une antenne parabolique ayant un diamètre de 1,0 m. Exemple 7 On remplace le polyester insaturé servant de liquide de pré-imprégnation dans l'exemple 5 par de la résine mélamnine. On effectue par ailleurs les opérations de fabrication de la même manière que dans cet exemple et on obtient une antenne parabolique de la même taille. Exemple 8 On remplace le mat de fibres de carbone de l'exemple 5 par un réseau de laiton ayant une ouverture de maille de 0,297 mm (diamètre du fil de 0,12 mm). On effectue par ailleurs les opérations de fabrication de la même manière que dans les exemples précédents et on obtient une antenne parabolique de la même dimension. Exemples comparatifs 5 à 8 Dans les quatre (4) exemples précédents, on élimine rspectivement les mats tampons des préparations dé moulage. Les antennes ainsi obtenues sont énumérées ci-après en tant qu'exemples comparatifs 5 à 8. On monte sur les antennes paraboliques obtenues dans les exemples 5 à 8 et dans les exemples comparatifs 5 à 8 les dispositifs d'essai nécessaires de la même manière que décrit précédemment. On effectue des essais de récep- tion pour mesurer les gains des antennes respectives, la distance du point d'émission étant de 1.000 m et la fréquence étant de 12 GHz. Tableau 2 Réflecteur Résine de Moulage Gain pré-imprégnation Exemple 5 Mat de carbone Polyester projection 39,4 insaturé simultanée Exemple 37,5 comparatif 5 Exemple 6 Mat de carbone Mélamine Moulage en feuille 50,0 Exemple 7 Mat de carbone Polyester Projection insaturé simultanée 39,5 Exemple 8 Réseau de laiton Polyester Projection insaturé simultanée 39,5 Exemple comparatif 8 37,7 Les résultats indiqués dans le tableau 2 montrent qu'on obtient les mêmes avantages que ceux indiqués dans le tableau 1. Exemple 9 On imprègne un mat de fibres de verre d'un poids unitaire de 30 g/m d'une résine liquide de polyester insa- turé ayant été préparée préalablement de façon à ce qu'elle présente la couleur souhaitée. On élimine ensuite l'excès de résine liquide au moyen d'un rouleau et on introduit le mat de fibres de verre imprégné dans une étuve (60 C) pen- dant 8 heures pour la pré-imprégner, tout en maintenant le mat de fibres de verre sur un moule incurvé de façon à ce qu'il adopte la courbure du moule. Le taux d'absorption de la résine est de 50 % en poids. Une un moule pour moulage en feuilles, on empile successivement le mat pré-imprégné préparé ci-dessus en tant que premier tampon, un mat de fibres de carbone (non imprégné ou pré-imprégné) de 30 g/m comme réflecteur et le même mat pré-imprégné que précédemment en tant que second tampon. On refermer ensuite le moule et on soumet à un thermodurcissage l'ensemble des matières de moulage à 140 C sous une pression de 7,84 Mpa pendant 4 minutes. On obtient ainsi une antenne parabolique ayant un diamètre de 1,0 m. Les essais de réception de cette antenne montrent qu'elle présente un gain de 40,0 dB. Exemple 10 On pré-imprègne un tissu de fibres de verre de 100g/m2 pour l'utiliser comme tampon de la même manière que dans l'exemple précédent. On fabrique par un procédé de moulage en feuilles de routine une antenne parabolique ayant un diamètre de 1,0 m. Cette antenne présente un gain de 39,9 dB. Exemple - 11 - On soumet à une imprégnation un mat de fibres de verre de 30 g/m2 de la même manière que dans l'exemple 9. On moule une antenne en utilisant le mat pré-imprégné ci-dessus sur la face supérieure du réflecteur contenu dans la pile en utilisant une méthode de moulage en feuilles de routine. L'antenne parabolique, d'un diamètre de 1,0 m ainsi fabri- quée présente un gain de 40,0 dB. Exemple 12 On utilise un tissu de fibres de verre en remplacement du mat utilisé précédemment. L'antenne parabolique, d'un diamètre de 1,0 m fabriquée de la même manière que précé- demment, présente un gain de 39,9 dB. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une antenne parabolique constituée de matière plastique, renfermant un réflecteur électriquement conducteur, caractérisé en ce que ce réflecteur est moulé à l'intérieur d'autres matières de moulage avec un matériau tampon ayant la forme d'un tissu ou d'un mat, stratifié au moins à proximité de la surface concave de ce réflecteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce réflecteur est moulé à l'intérieur d'autres matières de moulage, le matériau tampon ayant la forme d'un tissu ou d'un mat étant stratifié au niveau des deux surfaces convexe et concave de ce réflecteur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce matériau tampon ayant la forme d'un tissu ou d'un mat est imprégné ou pré-imprégné d'une résine thermo- durcissable avant d'être stratifié dans un moule. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ce matériau tampon est constitué de fibres de verre ou de fibres organiques. 5. procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ce réflecteur est un réseau métallique constitué d'aluminium, d'acier ou de laiton; ou un tissu ou un mat constitué de fibres de carbone; ou un matériau métallique en vrac comprenant des fibres de verre hachées revêtues de métal et/ou une charge électriquement conductrice. 6. Antenne parabolique constituée de matière plastique contenant un réflecteur électriquement conducteur, caracté- risée en ce que ce réflecteur est contenu de façon interne à proximité de la surface concave de l'antenne et en ce que les parties internes le séparant de l'autre surface convexe définissent une partie de support de celui-ci. 7. Antenne parabolique constituée de matière palstique, caractérisée en ce qu'elle est fabriquée par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique successivement l'enduit gélifié sur le moule de la surface concave, un mat de fibres de verre empilé en tant que tampon et un réseau métallique empilé en tant que réflecteur, en ce qu'on imprègne sur ceux-ci une résine liquide thermodurcissable, puis en ce qu'on construit par une méthode d'application manuelle une partie de support et enfin en ce qu'on durcit l'ensemble des matériaux dans le moule. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'une des deux parties d'un moule en deux parties, on empile successivement le premier tissu ou mat de fibres de verre en tant que tampon, le réflecteur et le second tissu ou mat de fibres de verre en tant que tampon, puis en ce qu'on empile également d'autres matières de moulage et en ce qu'on referme ce moule pour chauffer et thermodurcir l'ensemble des matières de moulage. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans une partie d'un moule en deux parties, on empile successivement pour les stratifier, le tissu ou le mat de fibres de verre et le réflecteur, puis en ce qu'on referme le moule, en ce qu'on y injecte une résine thermoplastique pour former une partie de support et pour mouler l'ensemble des matières de moulage. 11. Prodédé de fabrication d'une antenne parabolique constituée de matière plastique renfermant un réflecteur électriquement conducteur, caractérisé en ce que ce matériau réflecteur est préalablement pré- imprégné et en ce que le réflecteur pré-imprégné est moulé intégralement avec d'autres matières de moulage. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ce réflecteur pré-imprégné est disposé à proximité de la surface concave puis moulé avec d'autres matières de moulage. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ce réflecteur est un réseau métallique qui est constitué d'aluminium, d'acier ou de laiton; ou un tissu ou mat de fibres de carbone ou une matière métallique en vrac comprenant des fibres de verre hachées revêtues de métal et/ou une charge électriquement conductrice. 14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que cette autre matière de moulage est choisie parmi des résines de polyester insaturé, époxydes, mélamines, phénoliques, ou de phtalate de diallyle. 15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ce mat de fibres de carbone est imprégné avec une résine liquide de polyester insaturé et pré-imprégné par maintien à une température de 40 C-80 C pendant 1 à 7 heures. 16. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ce mat de fibres de carbone pré-imprégné est placé dans un moule permettant la méthode d'application par projection simultanée et en ce que des matières de moulage par projection simultanée comprenant des mats de fibres de verre et des résines de polyester insaturé sont empilés sur celui-ci et en ce qu'on durcit intégralement l'ensemble des matières de moulage. 17. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on stratifie ce mat de fibres de verre pré- imprégné avec d'autres matières de moulage en feuilles dans un moule et en ce que l'on moule intégralement l'ensemble des matières de moulage dans le moule. 18. procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les matières de moulage renfermant ce matériau réflecteur pré-imprégné sont placées de façon à ce que ce réflecteur soit à proximité de la surface concave de l'antenne et en ce que les autres parties internes le séparant de l'autre surfasse convexe définissent une partie de support de celui-ci. 19. Antenne parabolique constituée de matière plastique fabriquée par un procédé selon la revendication 11 ou 12.