Brevet FR2590283A1 — publié le 19870522

L'invention concerne un mat de fibres de verre consolidé mécaniquement et qui convient en tant que matériau textile de renforcement en forme de nappe possédant des caractéristiques quasi-isotropes et servant à fabriquer des matières plastiques composites, notamment pour des procédés de pressage, des procédés sous vide et des procédés d'injection ainsi que pour le procédé de moulage å la main et d'enroulage et la fabrication de préimprégnés. Des domaines d'utilisation importants pour les matières plastiques composites sont par exemple le domaine de la construction, la fabrication de récipients, de tubes et de pièces de forme industrielles, le domaine des transports, la construction navale et la fabrication de biens de consommation. Les mats, qui sont formés de fibres de verre et que l'on utilise pour fabriquer des matières plastiques composites, doivent présenter un grammage très uniforme, ne présenter aucune direction préférentielle de renforcement, et il ne doit se produire aucune suppression précoce de la stabilité de l'article en nappe, susceptible de conduire à des zones d'éclaircissement ou d'entassement des fibres de verre dans la matière plastique composite. L'article en forme de nappe doit satisfaire, pour les différents procédés de traitement, à des exigences différentes du point du vue du caractère volumineux, de la capacité d'adaptation à des contours et de la résistance à la rupture. On connaît des mats constitués par des fibres de verre et qui sont formés soit par des morceaux de soie de verre, ce qu'on appelle des fils coupés possédant approximativement une longueur constante et qui sont répartis selon une disposition bidimensionnelle uniformément, mais sans orientation, ou bien par des fils de soie de verre disposés de façon aléatoire, comme décrit dans la duE~de de brevet allemand publiée sous le n0 2 461 442. La consolidation des mats indiqués formés de fibres de verre est réalisée au moyen d'un liant chimique. En fonction du type et du pourcentage du liant chimique dans les mats, on distingue les mats comportant un liant aisément ou difficilement soluble dans le styrène et les mats possédant une teneur faible ou élevée en liant. Pour les procédés de traitement, tels que le procédé de moulage manuel, le laminage continu et la fabrication de préimprégnés, on utilise de préférence des mats formés de fibres de verre et contenant un liant aisément soluble dans le styrène. Dans le cas de l'utilisation du procédé de compression, du procédé d'injection et du procédé sous vide, il faut éviter l'interruption prématurée de la liaison de fils coupés ou de la soie de verre dans l'article en forme de nappe lors du contact avec le- matériau formant la matrice, sinon il apparaît de façon inévitable des zones d'éclaircissement et des zones d'entassement des fibres de verre dans le produit obtenu, par suite de ce qu'on appelle le "flottement" des fils coupés, ce qui entraîne des différences locales de solidité.C'est pourquoi on a développé, pour ce procédé de traitement, des liants difficilement solubles dans le styrène (voir la demande de brevet allemand publiée sous le n0 2 461 442), et l'on a atteint une durée de dissolution dans le styrène supérieure à 10 minutes. La quantité de liant déposé, en général compris entre 2,5 et 10 pour cent en masse, détermine la résistance à la rupture et la capacité d'adaptation à des contours du mat formé de fibres de verre, auquel cas une résistance élevée à la rupture conditionne une faible capacité d'adaptation à des contours, et une bonne capacité d'adaptation à des contours entraîne une plus faible résistance à la rupture. Un inconvénient des mats connus formés de fibres de verre et liés par voie chimique réside dans le fait que le temps de traitement lors de la fabrication de la matière plastique composite est limité par la stabilité limitée de l'article en forme de nappe, en raison de la solubilité du liant du mat dans le styrène. Des fils coupés ou des soies de verre peuvent se détacher des mats formés de fibres de verre, déjà avant la réduction de la stabilité de l'article en forme de nappe. Il en résulte des zones d'éclaircissement ou des zones d'entassement des fibres de verre, qui conduisent à des différences locales de résistance et ne permettent pas un traitement propre. De même le liant a un effet nuisible sur les propriétés du produit stratifié lors du traitement de mats formés de fibres de verre et liés chimiquement, en ce que ce liant doit être dissous avant l'imprégnation des fibres de verre avec une résine et que le temps de traitement s'en trouve limité. Un inconvénient réside en outre dans le fait que dans le cas d'exigences élevées imposées du point de vue de la résistance du mat à la rupture la capacité d'adaptation à des contours est limitée. L'énergie nécessaire pour fabriquer le mat formé de fibres de verre et lié chimiquement dépasse fortement la dépense nécessaire pour le mat de fibres de verre consolidé mécaniquement. On connaît en outre des mats formés de fibres de verre et qui sont consolidés mécaniquement par des aiguilles à l'aide de crochets, auquel cas la structure de l'article en forme de nappe est fortement influencée et on obtient un produit moins approprié pour la fabrication particulière de matières plastiques composites. Ce produit présente comme inconvénient le fait qu'il est très volumineux et ne permet par conséquent pas une désaération complète de l'ensemble stratifié pendant le processus de traitement. Il n'est également pas possible d'utiliser des fils formés de soies de verre et comportant des apprêts contenant un adhésif. L'invention a pour but de créer un mat formé de fibres de verre et servant de matériau de renforcement pour des matières plastiques composites, et dont la consolidation est réalisée sans influence notable sur la structure de l'article en forme de nappe, et qui n'entraîne aucune limitation de la stabilité de l'article en forme de nappe lors du procédé de traitement des matières plastiques, possède une faible résistance å la flexion et présente par conséquent une capacité élevée d'adaptation à des contours, possède une résistance variable à la rupture et un caractère volumineux variable et permet un travail propre lors de la fabrication de matières plastiques composites. L'objet de la présente invention est de développer un matériau de renforcement textile en forme de nappe possédant des propriétés quasi-isotropes et constitué par des fibres de verre,en vue de fabriquer des matières plastiques composites,et qui est consolidé mécaniquement. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'une masse de fils, qui est formée par des boucles, disposées de façon aléatoire, d'un nombre assez important de fils formés de fibres de verre, est perforée suivant des rangées transversales à l'aide d'aiguilles à tricoter dans une machine de couture-tricotage, et est consolidée par un sys thème de fils formant des mailles. En outre la masse de fils peut être consolidée avec et reliée à un ou plusieurs articles en forme de nappes textiles, déjà fabriqués,ou à une bande de fils, suivant la direction de chaîne et/ou suivant la direction de trame. Le produit conforme à l'invention peut être modifié conformément aux paramètres, que sont la finesse de la machine,la longueur des points, le type de liaison et les paramètres des fils de la soie de verre et de fils de consolidation ainsi que le grammage, la largeur et la configuration du bord. L'avantage le plus important du produit conforme à l'invention tient au fait que, grâce à son utilisation dans la fabrication de matières plastiques composites, la stabilité de l'article en forme de nappe peut être maintenue sans aucune limitation, pendant l'action de la résine et que de ce fait le temps de traitement n'est pas limité. Ceci permet d'éviter l'apparition de différences locales du pourcentage du vo lume des fibres de verre et de réaliser un traitement plus propre. Un autre avantage du mat de fibres de verre, consolidé mécaniquement réside dans le fait que la configuration variable possible de la consolidation mécanique , ( finesse de la machine, longueur despoinX typedeliaison,paramètres des fils de consolidation) garantit une résistance variable à la rupture et un caractère volumineux variable, moyennant le maintien d'une capacité élevée d'adaptation à des contours. Le produit conforme å la présente invention possède, selon la réglementation référencée TCL 50 551/02, une résistance à la flexion can- prise entre 0,72 Nmm et 1,22 Nmm dans la direction de fabrica tion, et entre 1,20Nmm et 100 Nmm dans la direction transversale. La force de rupture du produit est égale à 293 N, pour un coefficient de variation de 27 %. Comparativement un mat C5-P45-LO-450 formé de fils coupés et d'un liant présente une force d'arrachement égal à 92 N pour un coefficient de variation de 39 % et possède une résistance à la flexion comprise entre 2,42 Nmm et 12,58 Nmm dans la direction de fabrication, et entre 6,39 Nmm et 7,-37 Nmm dans la direction transversale. En particulier dans le cas de la liaison mécanique de la masse de fils avec d'autres articles en forme de nappe on obtient l'avantage consistant en ce que l'on peut obtenir, dans la matière plastique composite, des pourcentages supérieurs en volume de fibres de verre, qui fournissent des résistances supérieures. Avec une meilleure structure en couches, on obtient des produits qui résistent à des contraintes élevées de flexion, de traction et de compression. La liaison de masses de fils à d'autres articles en forme de nappes permet une mise en oeuvre rationnelle, nécessitant peu de temps, du procédé de traitement des matières plastiques. La perforation de la masse de fils lors de sa liaison mécanique avec d'autres articles en forme de nappes crée des conditions favorables d'imprégnation pour le matériau de renforcement. Il est en outre avantageux que la rentabilité de la fabrication du mat conforme à l'invention puisse être améliorée grâce à un besoin en énergie nettement plus faible, par rapport à un mat lié chimiquement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après de deux exemples de réalisation. Exemple 1 Conformément à l'invention, un mat de fibres de verre renforcé mécaniquement et possédant un grammage de 450 g/m2, est constitué par des boucles de fils de soie de verre E possédant une finesse de 40 tex, avec des fils élémentaires d'un diamètre de 10 um, et le matériau du système de fils formant des mailles est constitué par un fil de polyester possédant une finesse de 33 tex. La mise en place des fils formant les mailles s'effectue comme la mise en place de franges, pour une finesse de la machine de couture-tricotage de 2,33 F. La longueur de points du système de fils contenant les mailles est égale à 2,7 mm. Exemple 2 Lors de la liaison d'une masse de fils à un autre article en forme de nappe, on obtient un matériau de renforcement possédant un grammage de 930 g/m2. Le composant constitué par la masse de fils ayant pour grammage 450 g/m2 est formé de boucles de fils de soie de verre E d'une finesse de 30 tex, et dont les fils élémentaires possèdent un diamètre de 12 rm. L'article de support en forme de nappe est un tissu de soies de verre d'un grammage de 580 g/m2, la finesse des fils de chaîne étant égale à 1200 tex et la finesse des fils de trame étant égale aussi à 1200 tex. L'armure du tissu est une armure de laine. Le matériau du système de fils formant les mailles est une soie PA possédant une finesse de 20 tex. La pose des fils formant les mailles s'effectue comme pour un tricot dans le cas d'une finesse de machine de 3,5 F. La longueur des points de couture du système de fils formant les mailles est égale à 4 mm. REVENDICATIONS 1. Mat de fibres de verre consolidé mécaniquement, caractérisé en ce qu'une masse de fils, qui est formée par des boucles, déposées de façon aléatoire, d'un nombre assez important de fils formés de fibres de verre, est perforée suivant des rangées transversales à l'aide d'aiguilles à tricoter dans une machine de couture-tricotage, et est consolidée par un système de fils formant de mailles. 2. Mat de fibres de verre consolidé mécaniquement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse de fils est consolidée avec et est reliée à un ou plusieurs articles en forme de nappes textiles déjà fabriqués ou à une bande de fils, suivant la direction de chaîne et/ou suivant la direction de trame.