Brevet FR2609805A1 — publié le 19880722

PROCEDE ET INSTALLATION DE CONTROLE DE L'ENSIMAGE D'UNE FIBRE EN UN MATERIAU ELECTRIQUEMENT CONDUCTEUR DESCRIPTION L'invention concerne un procéde permettant de contrôLer L'ensimage d'une fibre en un matériau électriquement conducteur tel que du carbone, ainsi qu'une installation mettant en oeuvre ce procédé. Dans la fabrication des matériaux composites, des fibres telles que des fibres de carbone sont utilisées pour former une armature qui est ensuite noyée dans un liant tel qu'une résine synthétique. Dans un tel matériau, il est important que La Liaison entre les fibres et le liant soit aussi homogène que possible. Avant d'être utilisées pour la fabrication des matériaux composites, les fibres telles que les fibres de carbone subissent habituellement une opération d'ensimage. Cette opération consiste à déposer à La surface des fibres un produit tel qu'un composé organique pateux destiné à faciliter ultérieurement les manipuLations de La fibre. Cette opération d'ensimage est importante, car la qualité de la liaison entre les fibres et la résine dans le matériau composite dépend de l'homogénéité du dépôt effectué au cours de L'ensimage. Il est donc souhaitable de contrôler l'ensimage afin de n'utiliser pour la fabrication des matériaux composites que des fibres présentant un ensimage satisfaisant d'une extrémité à l'autre. Dans L'état actuel de la technique, la qualité de l'ensimage est contrôle par un procédé chimique. Ce procédé présente cependant de nombreux inconvénients parmi lesquels Les plus importants sont le caractère destructif et ponctuel du contrôle effectué, ainsi que Le temps d'immobilisation important nécessaire à sa mise en oeuvre. La présente invention a précisement pour objet un procédé et une installation de contrôle de l'ensimage d'une fibre en un matériau électriquement conducteur tel qu'une fibre de carbone permettant de realiser un contrôle continu et non destructif en un temps relativement court. Conformément à l'invention, ce procédé de contrôle de l'ensimage d'une fibre en un matériau électriquement conducteur est caractérisé en ce qu'il comprend Les étapes suivantes - alimentation de la fibre par un courant électrique continu conduisant à L'émission par la fibre d'un flux électromagnétique x qui diminue lorsque l'ensimage de la fibre augmente, - mesure du flux électromagnétique x emis par la fibre, d'une extrémité à l'autre de cette dernière. Etant donné que Le flux électromagnétique émis par la fibre sous l'effet de son échauffement dépend principalement de l'état de surface de la fibre et que cet état de surface est déterminé essentiellement par la qualité de L'ensimage, il est clair que la mesure du flux émis par I-a fibre d'une extrémité à l'autre de celle-ci permet de controler la qualité et la continuité de l'ensimage. Pour une qualité d'ensimage donnée, le flux émis par la fibre peut cependant présenter une certaine dispersion en raison de disparités de forme de la fibre elle-même. Pour tenir compte de cette dispersion, on compare de préférence le flux électromagnétique x mesuré à une valeur moyenne x de ce flux, pour ne garder que Les zones de la fibre dans lesquelles le flux électromagnétique x mesuré ne diffère de cette valeur moyenne x que d'une valeur inférieure à 2,3 fois un écart type 6 Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la tension du courant électrique continu parcourant la fibre est ajustée afin d'amener la surface de la fibre à une température déterminée, par exemple voisine de 800C.Cette température est choisie afin que L'échauffement de la fibre soit suffisant pour produire un flux électromagnétique significatif, sans pour autant que cette température n'excéde une valeur limite au-delà de laquelle L'ensimage risque de se détériorer. Compte tenu de cette température Limite, le flux électromagnétique émis par la fibre couvre un domaine de longueurs d'ondes situé dans l'infrarouge (2 à 15 )lu), avec par exemple un maximum d'environ 8 sL m pour une température de 80 C. Un exemple de mise en oeuvre du procédé de contra le selon L'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, en se référant au dessin annexé dans lequel la figure unique représente de façon très schématique une installation de contra le de l'ensimage d'une fibre conforme à L'invention. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure unique, l'installation de contrôle comprend un bâti 10 supportant une bobine d'alimentation 12 et une bobine d'entraînement 14. Une fibre F en un matériau électriquement conducteur, telle qu'une fibre de carbone préalablement ensimée, est enroulée sur la bobine d'alimentation 12. La bobine d'entraînement 14 est équipée d'un moteur 16 permettant de faire tourner cette bobine 14 à une vitesse constante et relativement faible. Les axes des bobines 12 et 14 sont de préférence horizontaux et parallèles et ces bobines sont disposées approximativement dans Le même plan. Comme I'illustre la figure, L'extrémité de la fibre ensimée F est fixée en 32 à une extremité-d'un fil de liaison 30 dont l'extrémité opposée est fixée sur La bobine d'entraînement 14. Entre les bobines 12 et 14, Le fil 30 et la fibre F circulent sur des poulies de renvoi telles que Les poulies 18. Dans l'exemple représenté, L'installation comprend deux paires de poulies de renvoi 18 dont Les axes sont parallèles aux axes des bobines 12 et 14. Chacune de ces paires de poulies est située approximativement au-dessus des bobines 12 et 14, de telle sorte que la fibre F suive un trajet approximativement horizontal entre Les deux paires de poulies. La paire de poulies de renvoi 18 située du côté de la bobine de stockage 12 est équipée d'un système de freinage d'un type quelconque 20. 9e cette manière, la tension de La fibre F entre les deux paires de poulies de renvoi est assurée en permanence. Pour faire circuler un courant électrique continu dans la fibre F, conformément à L'invention, l'installation représentee comprend de plus deux contacts électriques 22. Ces contacts 22 sont espacés l'un de l'autre et situés entre les deux paires de poulies 18, de façon à être en contact électrique avec le brin horizontal de La fibre F. Des conducteurs électriques relient chacun des contacts 22 à une source de tension électrique continue 24. De préférence, la tension du courant électrique délivré par la source 24 est réglable. Enfin, le bâti 10 de l'appareil supporte également un appareil 26 permettant de mesurer le flux électromagnétique émis par la fibre sous l'effet du courant électrique qui la traverse entre les contacts 22. Cet appareil 26 peut notamment être constitué par un microscope infrarouge placé entre les contacts 22 et dont l'axe optique est oriente verticalement, c'est-à-dire perpendiculairement au brin de la fibre F situé entre ces contacts. Avantageusement, on utilise le microscope radiométrique infrarouge RM-2A de la Société BARNES. Ce microscope est sensible à des ondes électromagnétiques de longueur d'onde comprise entre 1,8 Mm et 5,5 fa. Il dispose d'un système de visualisation permettant de lire directement en continu la valeur du flux émis par la fibre. Il dispose également d'une sortie pouvant êtreraccordée notamment à un appareil d'epregistrement potentiométrique 28 permettant d'enregistrer en continu La valeur du fLux électromagnétique émis par la fibre F défilant devant l'appareil. Avant la mise en oeuvre de l'installation qui vient d'être décrite, on fixe L'extrémité de la fibre F dont on désire contrôler l'ensimage à L'extrémité du fil de liaison 30, de la manière décrite précédemment, en prenant soin de faire passer la fibre sur les poulies de renvoi 18. Le circuit électrique comprenant la source 24 est alors fermé, afin de faire circuLer un courant électrique continu dans la fibre F, entre les contacts 22. La tension de ce courant est réglée afin que la température de surface de la fibre soit aussi élevée que possible, sans pour autant que l'ensimage ne soit endommagé. En pratique, la température de surface de la fibre est d'environ SO0C. Cette température est atteinte environ 10 secondes aprés la mise sous tension. Compte tenu de cette température de surface, la fibre émet un flux éLectromagnétique situé dans Le domaine de l'infrarouge de longueurs d'ondes de 2 à 15 pSm, avec un maximum d'environ 8 m pour une température de 800C. Le microscope infrarouge RM-2A étant sensible aux longueurs d'onde inférieures à 5,5 pKm, seule La partie basse d'émission est mesurée. Le moteur 16 est ensuite mis en oeuvre afin de faire défiler à vitesse constante et relativement faible la fibre F devant le microscope 26. Ce dernier permet ainsi d'effectuer une mesure en continu et sur toute la longueur de la fibre F du flux électromagnétique x émis par cette fibre sous l'effet du courant électrique qui traverse La partie de la fibre située en regard du microscope. Etant donné que la valeur du flux électromagnétique x émis par la fibre dépend pour l'essentiel de l'état de surface de celle-ci et que cet état de surface dépend lui-même de la qualité et de La continuité de l'ensimage de la fibre, La valeur du flux mesuré est représentative de La qualité et de la continuité de l'ensimage d'une extrémité à L'autre de la fibre. Les valeurs x du flux électromagnétique émis par la fibre à différents endroits présentent cependant une certaine dispersion ou écart type 6 , dû essentiellement à un facteur de forme. Pour tenir compte de cette dispersion, on compare la valeur mesurée x du flux à La valeur moyenne x de ce dernier. Toute valeur du flux telle que Ix-X1 > 2,36 6 est considérée comme une zone présentant un excès d'ensimage Lorsque x est inférieur à x ou un défaut d'ensimage lorsque x est supérieur à x. De cette manière, un contrôle de L'ensimage d'une fibre en un matériau électriquement conducteur peut être effectué en continu et de façon non destructive, sans nécessiter une mise-en oeuvre trop longue. Bien entendu, l'installation décrite peut subir différentes modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, l'alimentation de la fibre en courant électrique peut s'effectuer d'une manière différente, par exemple par Les poulies de renvoi 18 ou directement par Les bobines 12 et 14. Par ailleurs, la mesure du flux peut être réalisée sur une partie non horizontale de la fibre, à condition que l'axe de mesure de l'appareil soit orienté perpendiculairement au brin de fibre situé en vis-à-vis. De même, le nombre et la répartition des poulies de renvoi peuvent être différents de l'exemple décrit. Enfin, dans le cas du controle de l'ensimage d'une fibre de faible longueur, la bobine d'alimentation 12 peut être supprimée. Dans ce cas, l'organe de tension 20 peut être remplacé par exemple par un poids fixé à l'extrémité aval de la fibre. REVENDICATIONS 1. Procéde de contrôle de L'ensimage d'une fibre (F) en un matériau électriquement conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - alimentation de la fibre par un courant électrique continu conduisant à L'émission par la fibre (F) d'un flux électromagnétique x qui diminue Lorsque l'ensimage de la fibre augmente, - mesure du flux électromagnétique x émis par la fibre, d'une extrémité à l'autre de cette dernière. 2. Procédé selon La revendication 1, caractérisé en ce qu on compare ensuite Le flux électromagnétique x mesuré à une valeur moyenns 2 de ce flux, pour ne garder que les zones de la fibre (F) dans lesquelles le flux électromagnétique x mesuré ne diffère de la valeur moyenne 2 que d'une valeur inférieure à 2,3 fois un écart type 6 6. 3. Procédé selon L'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on alimente la fibre par un courant électrique continu dont La tension est choisie afin d'amener la surface de La fibre à une température déterminée. 4. Procédé selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le flux électromagnétique émis par la fibre a une Longueur d'onde comprise entre 2 et 15 F m. 5. InstaLLation de contrôle de L'ensimage d'une fibre (F) en un matériau électriquement conducteur, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (26) de mesure de flux électromagnétique, des moyens (16) pour faire défiler la fibre (F) de façon continue et à vitesse constante devant les moyens de mesure (26) et des moyens (22, 24) pour faire circuler dans la fibre (F) un courant électrique continu. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens pour faire défiler la fibre (F) devant les moyens de mesure (26) comprennent des poulies de rappel (18) maintenant un brin de la fibre CF) situé en regard des moyens de mesure (26) perpendicuLaire à un axe de mesure de ces derniers.