Brevet FR2572411A1 — publié le 19860502

La présente invention concerne essentiellement un matériau liant de préférence associé à un filrr polyrnêre pour préparer des produits composites laminés non métalliques pelables à bonne cohésion mécanique, l'application d'un tel matériau à la fabrication de tels produits connposites laminés non métallique pelables ainsi que de nouveaux produits composites laminés non métalliques pelables à bonne cohésion mécanique. Les produits composites laminés pelables actuellement sur le marché, en particulier utilisés sous la forme de cales sont préparés par collage de lamelles ou feuilles mét liques à l'aide d'un matériau liant comprenant une résine thermodurcissable ou polymérisable à froid. Le matériau liant n'étant pas particulièrement défini, le matériau composite metalliqtle ainsi réalise par collage est parfois "iTrBelable" mais aussi, quelquefois, à peine collé sans tenue. Le parallélisme, la cohésion, l'usinabilité, et l'utilisation en grandement affectés dans les deux cas. D'autre part, à l'époque où la technique des résines n'était pas encore maitrisée, on a réalisé des produit laminés métalliques par soudage, la soudure se faisant au moyen d'une suspension colloïdale de poudre de soudure à l'étain par exemple. A l'aide des produits liants connus, la montée en température nécessaire était de plus de 3500c ce qui donnait lieu à un risque de déformation des supports et une modification de leurs caractéristiques mécaniques. D'autre part, tous les supports utilisés jusqu'à présent sont métalliques et peuvent être constitués d'al~nminium, d'acier doux, d'acier inox ou de laiton. En outre, selon la technique antérieure, on obtient un parallelisme final qui est incompatible avec l'utilisation finale du produit En effet, celui-ci tourne aux alentours de 0,2 à 0,3 mm par décimètre carré par millimètre d'épaisseur. Un autre inconvénient majeur de la technique antérieure réside dans le fait que les supports utilisés sont tous métalliques, à poids spécifique élevé, l'aluminium, le plus léger ayant un poids spécifique de 2,8. D'autre part, la manipulation est dangereuse. Dans de telles épaisseurs chaque lamelle est aussi délicate à manipuler qu'une lame de rasoir de sorte que les blessures sont très fréquentes. Enfin, leur prix est très élevé et très sensible aux fluctuations monétaires internationales. La présente invention a donc pour but principal de fournir un nouveau matériau liant de préférence associé à un film polymère pour préparer des produits composites laminés non métalliques pelables à bonne cohésion mécanique avec un parallèlisme excellent. Un autre but principal de la présente invention est d'appliquer un tel nouveau matériau liant à la préparation de produits composites laminés non métalliques pelables, à bonne cohésion mécanique de préférence constitués par des cales pelables non métalliques. Un autre but important de l'invention est de réaliser des matériaux composites non métalliques corportant un suppor de très faible densité, ce support étant un film de polymère d'excellentes caractéristiques mécaniques de manière à le substituer au support métallique antérieur. Tous ces buts sont atteints par la présente invention par la fourniture d'un matériau liant pouvant être utilisé notamment pour préparer des produits composites laminés non métalliques pelables à bonne cohésion mécanique, comprenant une résine polymérisable, de préférence du type époxy, et un composé facilitant la polymérisation, caractérisé en ce qu'il comprend un solvant approprié pour ladite résine polymérisable et ledit composé facilitant la polymérisation, en quantité suffisante pour impartir au matériau liant, après polymérisation, ses propriétés recherchées, en particulier de bonne cohésion mécanique et de caractère pelable. Selon un mode de réalisation particulier de ce matériau liant selon l'invention, celui-ci est caractérisé en ce que le solvant est un solvant organique de preférence choisi parmi une cétone, avantageusement l'acétone, un alcool, avantageusement l'éthanol, ou un éther. Selon un mode de réalisation actuellement préféré, le matériau liant est caractérisé en ce qu'il comprend une résine polymérisable epoxy, un composé facilitant la polymérisation constitué par léthoxy éthanol et un solvant constitué par l'acétone. De préférence, les composants du matériau liant selon l'invention sont définis dans le rapport pondéral suivant - 60 - 40 % de résine polymérisable, de préférence 50 % - 20 - 30 % de composé facilitant la polymérisation, de préférence 25 % ; et - 20 - 30 g de solvant,de préférence 25 8 La présente invention concerne également selon un autre de ses aspects l1application du matériau liant ci-iessus défini de préférence associé à un film polymère,à la fabrication de produits composites laminés non métalliques pelables, à bonne cohésion mecaniale3 de préférence constitués par des cales pelables pouvant être utilisés dans l'aéronautique ainsi que pour former des joints cryogéniques d'étanchéité. Selon un autre de ses aspects, la présente invention concerne egalement unnouveallprodui.t composite laminé non metallie pelable, à bonne cohésion mécanique, comprenant une pluralité de feuilles de support non métalliques reliées entre elles par tn matériau liant, et caractérisé en ce que le matériau liant comprend une résine polymérisable, de préférence de type époxy, un composé facilitant la polymérisation, et un solvant approprié pour ladite résine polymérisable et ledit composé facilitant la polymérisation, en quantité suffisante pour impartir au matériau liant, après polymérisation, ses propriétés recherchées, en particulier de bonne cohésion mécanique et de caractère pelable Une autre propriété recherchée est celle précédemment indiquée dtun excellent parallélisme, d'une excellente usinabilité. Selon un mode de réalisation particulier, la résine durcissable est une résine époxy, le composé facilitant la polymérisation est de l'ethoxy éthanol et le solvant est l'acétone. Selon un mode de réalisation actuellement préféré, la proportion relatives,en poids, sont de 40-60 % pour la résine polymérisable, de préférence 50 z ; de 20 a 30 % pour le composé facilitant la polymérisation, de préférence 25 % ; et de 20 à 30 8 pour le solvant, de préférence 25 %. Selon un mode de réalisation actuellement préféré, la feuille de support est un film de polymère présentant d'excellentes caractéristiques mécaniques de manière a ce qu'il soit substituable au film métallique antérieure- ment utilisé. De préférence, ce film de polymere est un fil.m de polytérephtalate d'éthylène qlycol ou un polycarbonate. Selon une caractéristique préférée, afin d'améliorer les propriétés mécaniques du support, le film de polymire peut être chargé d'une charge minérale, de préférence formé par des fibres de verre dont la proportion est fonction des propriétés de renforcement recherchées. En général, ces proportions varient entre 5 et 20 z en poids, sans limitation. L'épaisseur du film polymère n'est pas limitée et peut varier de 1,2 centième, ou de 2,5 centième ou encore de 5 centième à 1 dixième de millimètre. Le produit composite laminé pelable peut atteindre au total une épaisseur quelconque qui est en général de l'ordre de 1 millimètre. Une application préférée est celle de cale pelable pour l'aéronautique, incluant le spatial et la formation de joints cryogéniques d'étanchéité. Avec ces nouveallx produits composites laminés non métalliques selon l'invention, on obtient un gain de poids très important, en étant deux fois plus légers que l'aluminium, presque 6 fois plus léger que les autres métaux, à caractéristiques mécaniques au moins égales, ce qui justifie son utilisation immédiate dans l'aéronautique et le spatial. D'autre part, il présente d'une manière inattendue unebien meilleure pelabilité, la feuille pelée reste intacte et plane alors que la feuille métal se frippe lorsqu'on la pèle. On peut manipuler ce produit sans danger et sans risque de coupure. Enfin, son prix est stable. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence à plusieurs exemples donnés simplement à titre d'illustration. Exemple i de l'invention a) Préparation du matériau liant Pour préparer le matériau liant, on mélange 50 % en poids de résine époxyde thermopolymérisable avec 25 - en poi composant facilitant une polymérisation constituées par de l'éthoxy éthanol et encore 25 % en poids de solvant constitué par de l'acétone. il est à noter que toute résine époxyde peut être utilisée se l'invention et le choix de résines époxydes particulières proposées par divers fahricants est iméédiatement apparent pour un homme du métier. On mélange bien pour préparer un matériau liant homogène. b) Préparation d'un produit composite laminé pelable, non métallique On utilise une dizaine de films de polytérephtalate d'éthylène glycol ou de polycarbonate ayant une épaisseur de 5 centièmes de millimètre. On réalise la liaison de ces films de polytérephtalaste éthylène qlycol ou de polycarbonate de manière classique par interposition d'une couche très fine du matériau liant préparé à l'étape a ci-dessus. Après la formation du produit composite laminé constitué par lesdits films superposés de polytérephtalaste d'éthylène glycol ou de polycarbonate, on procède à la polymérisation du matériau liant. La résine étant ici une résine époxyde thermopolymérisable, on réalise une opération thermique de polymérisation à 130au en stabilisation pendant 10 heures. Dans ce but on réalise une montée par palier en montant progressivement jusqu'à 100 C. On réalise ensuite un palier d'une heure environ pour permettre au gaz de solvant de s'évacuer afin d'éviter le defaut de bullage. Ensuite, on réalise une montée de température jusqu'à 1300C à pleine puissance de polymérisation et en réalisant un palier de 10 heures. La polymérisation est ainsi faite dans des conditions idéales assurant une excellente pelabilité et les meilleures caractéristiques mécaniques. D'autre part, une fois polymérisé, l'incidence du liant, dans l'épaisseur totale du produit: composite, ne sera que de 2 o 3 centièrnes de millimètre pour 1 millimètre de matériau pelable, composé donc de 20 épaisseurs de films 5 centièmes de millimètre. Ce produit est directement utilise sable par l'aéronautique ou le spatial comme cale pelable ou joint cryogénique d'étanchéité. Exemple 2 de comparaison Dans cet exemple, on prépare un matériau liant comprenant 70 % de résine époxyde qui polymérise à froid plus 30 % d'un produit durcissant formé psr d l'éthoxyéthanol, sans l'addition de solvant. Après la préparation de ce matériau liant, on réalise un produit composite laminé formé de dix films de polytérephtalate d'éthylène glycol ou de polycarbonate lits ensemble par ce matériau liant, comme dans ltexe,ple précédent. Après la polymérisation à froid, on observe que ce produit laminé est impelable. Exemple 3 de comparaison Dans cet exemple, on utilise comme résine de l'araldite AY103 de chez ciba avec comme produit de polymérisation le produit HY956 également de chez ciba. On prépare un matériau composite laminé comme décrit à l'exemple 2 avec ce matériau liant et apres la poly mérisation, on n'observe aucun collage, ctest-à-dire que le matériau composite ne présente pratiquement pas de cohésion mécanique. Ces exemples de comparaison permettent de démontrer le caractère critique du matériau liant selon l'invention et l'importance du nouveau produit composite laminé pelable obtenu selon l'invention, non métallique. REVENDICATIONS 1.- Matériau liant pouvant être utilisé notamment pour préparer des produits composites laminés non métalliques pelables, à bonne cohésion mécanique, comprenant une résine polymérisable, de préférence du type époxy, et un composé facilitant la polymérisation, caractérisé en ce qu'il comprend un solvant approprié pour ladite résine polymérisable et ledit composé facilitant la polymérisation, en quantité suffisante pour impartir au matériau liant après polymérisation ses propriétés recherchées, en particulier de bonne cohésion mécanique et de caractère pelable. 2.- Matériau liant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant est un solvant organique de préférence choisi parmi une cétone, avantageusement l'acétoneS un alcool tel que l'éthanol, ou un éther. 3.- Matériau liant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la résine est une résine époxyde, le composé facilitant la polymérisation est de l'éthoxy éthanol, et le solvant est de l'acétone. 4.- Matériau liant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la proportion pondérale des composants est la suivante - 60 - 40 % de résine polymérisable, de préférence 50 8 ; ; - 20 - 30 % de composé facilitant la polymerisation ; de préférence 25 % . et - 20 à - 30 % de solvant, de préférence 25 %. 5.-Applicationdumatériau liant tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 4, àla fabrication de produits composites laminés non métalliques pelables, à bonne cohésion mécanique, de préférence constitués par des cales pelables. 6.- Nouveaux produits composites laminés non métalliques pelables à bonne cohésion mécanique, comprenant une pluralité de feuilles de support non métalliques réunies entre elles par un matériau liant, caractérisé en ce que le matériau liant comprend une résine polymérisable, de préférence du type époxy, un composé facilitant la polymérisation, et un solvant approprié pour ladite résine polymérisable et ledit composé facilitant la polymérisation, en quantité suffisante pour impartir au matériau liant après polymérisation ses propriétés recherchées en particulier de bonne cohésion mécanique et de caractère pelable. 7.- Produits composites laminés non métalliques pelables selo la revendication 6, caractérisés en ce que le matériau liant comprend une résine époxy, de l'éthoxy éthanol et de l'acétone. 8. - Produits composites laminés non métalliques pelables, sels la revendication 6 ou 7, caractérisés en ce que les proportions pondérales des composants du matériau liant sont les suivantes - 60 - 40 % de résine polymérisable, de préférence 50 % - 20 - 30 % de composé facilitant la polymérisation ; de préférence 25 % ; et - 20 - 30 % de solvant, de préférence 25 %. 9.- Produits composites laminés non métalliques pelables seltz l'une des revendications 6 à 8, caractérisés en ce que le support est un film de polymère, de préférence un film de polytérephtalate d'éthylène glycol ou de polycarbonate. 10.- Produits composites laminés non métalliques pelables selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisés en ce que le film de polymère est chargé d'une charge minérale, de préférence de fibres de verre ; avantageusement chaque film est formé par une feuille à épaisseur comprise entre 1,2 centième un 1 dixième de millimètre tandis que l'épaisseur totale du produit composite laminé pelable peut atteindre 1 millimètre.