Brevet FR2642446A1 — publié le 19900803

La présente invention a trait au domaine des câbles et éléments porteurs de câbles et concerne plus spécialement un procédé de fixation ou assemblage de joncs extrudés sur des attaches d'extrémi- té ou de jonction mécanique. Il est tout d'abord rappelé que la pultrusion, technique d'extrusion en filière avec étirage simultané de la matière, permet d'obtenir des joncs ou câbles composites en différentes matières telles que, par exemple, à base de fibres de carbone ou fibres synthétiques comme l'aramide ou autre. L'utilisation des fibres textiles synthétiques à haute peformance mécanique et à module d'élasticité élevé, qui se substituent à l'acier dans certaines applications est de plus en plus fréquente dans les domaines oceanographique,maritime, sous-marin, aérien et terrestre comme éléments porteurs de câbles électromécaniques et de câbles à fi- bres optiques ou encore: de haubans de pylones d'antennes émettrices et réceptrices, d'éléments de haubanage de bateaux de compétition, de plaisance (multicoques et monocoques). On peut ainsi assortir à une considérable majoration de puissance de l'engin une diminution de poids importante principalement au sommet du mât. Actuellement, dans le nautismeces éléments porteurs sont soit en fibres synthétiques assemblées et gainées, soit en acier inoxy- dable monotoron ou monofil ou encore en fil d'acier courant. Ces câbles ou haubans, à cause de leur poids, leur encom- brement et leur maitre-couple entrainent une diminution des performan- ces recherchées sur l'ensemble du haubanage réalisé. Dans la version acier inoxydable monofil, aucun câble ou cordage en fibres synthéti- ques n'est assez performant pour assurer le remplacement, car pour un allongement identique, le diamètre est nettement supérieur ce qui ré- duit la pénétration dans l'air par l'augmentation du fardage et de la traînée aérodynamique: critère principal de sélection du câble. Jusqu'à présent, l'utilisation de joncs pultrudés en fi- bres de carbone ou synthétiques, dont on connait les excellentes per- formances, n'a pu être envisagée du fait, notamment, de la difficulté ou immpossibilité de lier fermement ces joncs à des éléments d'attache d'extrémités ou de jonction qui soient de faible encombrement et donnent lieu à des ensembles de grande résistance à la rupture. Les tentatives de collage, par--. . 2 2642446 exemple par résines, compositions polymérisables ou analogues, des ex- trémités des joncs avant et lors de l'introduction dans un élément ou corps d'attache ont donné des résultats médiocres et décevants tant au plan de l'adhérence de la colle qu'à celui des résultats mécani- ques obtenus, notamment en ce qui concerne la résistance à la traction. L'invention apporte une solution à ce problème techni- que et a pour but de réaliser des ensembles joncs - corps d'attache de grandes performances mécaniques et présentant les qualités de legèreté, faible alVonqement et aerodynamisme qui sont habituellement recherchées dans les applications susvisees. Pour atteindre ce but, l'invention propose un procéde de fixation de joncs pultrudés, à base de fibres naturelles ou synthéti- ques, sur des corps d'attache d'extrémités ou de jonction, selon lequel: a/ l'on dispose sur le jonc un tissu ou tresse, en matière minérale ou synthétique, prelablement imprégné(e) d'une composition polymérisable de collage, ceci à proximité et sur une longueur au moins égale à celle du corps d'attache; b/ On insère l'ensemble, sous traction, dans le corps d'attache; puis: c/ l'on chauffe la partie tressée et le corps d'attache à température comprise entre 60 et 120 environ. Le jonc pultrude, considéré ici comme connu en soi, peut être choisi parmi les matériaux existants tels que les fibres syn- thétiques à hautes performances physiques et mécaniques, comme par exem- ples les fibres en Aramide. Selon une réalisation préférée, quoique non limitative, on se limitera dans la description qui suit au cas des joncs en fibres de carbone obtenus par pultrusion de séries de mèches en fi- laments de carbone de haute résistance dans une matrice de résine syn- thétique d'imprégnation. Conformément à l'invention, dans la zone de proximité du corps d'attache qui servira à fixer solidement le jonc, on dispose sur ce dernier un tissu ou une tresse en un matériau naturel ou synthé- tique. En pratique, il s'est avéré commode de mettre en oeuvre, notam- ment dans le cas du jonc en carbone, une tresse en fibres de verre apte à être enfilée, à la façon d'une chaussette, autour du jonc ou câble à partir d'une extrémité de ce dernier. Cette tresse est au préalable im- prégnee d'une résine ou composition synthétique polymérisable apte à constituer un moyen de collage et choisie parmi les produits connus, com- me par exemple des compositions à base de résines Epoxy et d'amine. 3 2642446 Selon une réalisation préférée de l'invention, la lon- gueur de tresse, disposée sur lejonc et à proximité du corps d'attache, est a,, moins égale à trois fois la longueur de ce corps d'attache. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront dans la description qui suit, relative à un mode de réalisation non limitatif et illustré par les dessins annexes qui représentent schéma- tiquement: - - Figure 1: une vue en coupe de l'ensemble de l'attache d'extrémité montée selon le procédé de l'invention; - Figure 2: une vue plus détaillée, en demi-coupe, du corps d'attache d'extrémité; - Figure 3: une vue en coupe d'un ensemble complet d'un jonc muni à ses deux extrémités d'un élément d'attache. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 3, un en- semble réalisé selon l'invention comprend essentiellement: le jonc pultrudé 3, la tresse 2,2' sur une longueur déterminée et le moyen d'attache d'extrémité ou corps d'attache 1,1'. Selon un exemple particulièrement avantageux de réa- lisation, le jonc utilisé, de résistance 4600 daN, est constitué par un ensemble de 32 mèches de 12000 filaments en carbone haute résis- tance, imprégnées d'une résine thermodurcissable composée de I00 par- ties (poids) de résine epoxy pour 27,5 parties (poids) d'amine comme durcisseur. Après la mise à longueur de jonc, selon l'application pro- jetee, puis passage à l'abrasif de celui-ci, on nettoie au solvant (par exemple acétone) la partie qui sera destinee à l'enveloppement par la tresse. Cette dernière, par exemple en fibres de verre, est imprégnée au préalable de résine polymérisable - comme par exemple celle précitée à base d'époxy/amine - puis elle est découpée à une longueur au moins égale à celle du corps d'attache. En pratique cette longueur de tresse est importante car elle permet de déterminer la résistance finale du cable constitué. Le plus souvent, elle est de l'ordre de trois à quatre fois la longueurdu corps d'attache. Ainsi, dans l'exemple précité de la fibre de carbone, sachant que la résine thermodurcissable a une résis- tance en traction-cisaillement de 2,4 daN/mm2, on détermine que 94 mm de longueur de collage représentent une résistance de 4610 daN qui est alors compatible avec le jonc en carbone de 4600 daN. Cette longueur de 94 mm sera alors celle du ou des corps d'attache. 4 2642446 La mise en oeuvre d'une tresse, par exemple ici en fi- bres de verre, est spécialement avantageuse du fait de l'inclinaison des fibres par rapport à l'axe du jonc. Ces fibres sont disposées en hélice sur la périphérie du jonc, ce qui favorise hautement l'auto-serrage lors de la traction sur le corps d'attache et permet d'augmenter la résistn- ce de l'ensemble réalisé selon l'invention. Conformément à une variante de réalisation, la tresse peut être recouverte, avant polymérisation de la résine d'imprégnation, par une gaine en matériau plastique thermorétractable qui, grâce au phénomène de rétreint, permet d'éliminer le surplus de l'agent d'im- prégnation ainsi que les éventuelles imperfections du collage. La tresse ainsi découpée et imprégnée est alors en- filée sur le jonc puis on introduit l'ensemble sous traction dans le corps d'attache jusqu'à l'extrémité de la tresse. On ramène ensuite le corps d'attache au ras de l'extrémité du jonc pultrudé puis on coupe la longueur de tresse qui dépasse du corps d'attache. L'ensemble est enfin maintenu à température généralement comprise entre 60 et 120'C pour assurer la polymérisation et le durcissement de la résine d'im- prégnation et de collage. Le corps d'attache 1,qui peut être en métal (comme du titane) en alliage métallique ou en polymère synthétique (comme l'ara- mide), se présente avantageusement sous la forme d'un tube dont la paroi interne peut-être soit lisse soit munie, sur tout ou partie de la lon- gueur, de rainures circulaires. Selon une variante, ces rainures peuvent être également hélicoïdales. Selon l'exmple de réalisation préférentielle illustrée sur la figure détaillée N 2, le corps d'attache est muni, au niveau du méplat 4 permettant le serrage, d'un léger épaulement 5prolongé par un élément fileté 6 qui autorise toute liaison avec un dispositif d'ancrage ou une chape d'extrémité pour la reprise de l'effort. Grâce au procédé de l'invention, on obtient des ensem- bles pour câbles porteurs de grande résistance et extrêmement fiables. Par exemple, à titre comparatif, lorsqu'on effectue un ancrage/collage classique sur un jonc pultrudé de fibres de carbone, de diamètre 4 mm, on obtient une charge de rupture de l'ordre de 1500 daN; alors que, se- lon tes enseignements de l'invention, on parvient à des charges au moins égales à 2400 daN et l'on améliore en outre considérablement la tenue du système à la fatigue. 2642446 Les applications du procédé sont nombreuses et l'on peut citer, par exemple: la réalisation de câbles porteurs et de traction, l'haubanage de mats pour les bateaux, le renforcement de struc- ture de bâtis, comme par exemple pour les tables d'opérations chirurgi- cales...etc. On peut aussi utiliser le système d'attache selon l'inven- tion sur des porteurs de câbles électroniques ou de câbles à fibres op- tiques, la partie électrique ou optique pouvant être raccordée de façon étanche au corps d'attache susdécrit. 2642446 -REVENDICATIONS- -R E V E N D I C A T I 0 N S- 1. Procédé pour la fixation de joncs pultrudés, à base de fibres naturelles ou synthétiques, sur des corps d'attache d'extrémités ou de jonction, caractérisé en ce que: a/ l'on dispose sur le jonc un tissu ou tresse, en matière minérale ou synthétique, préalablement im- prégné(e) d'une composition polymérisable de collage, ceci à proximité et sur une longueur au moins égale à celle du corps d'attache; b/ on insère l'ensemble, sous traction, dans le corps d'attache; puis: c/l'on chauffe la partie tressée et le corps d'attache à température comprise entre 60 et 120 environ. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jonc pultrudé est constitué de fibres de carbone alors que la tresse (ou tissu) comprend soit des fibres de verre, soit des fibres de carbone soit encore des polymères synthétiques. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications i ou 2, caractérisé en ce que le corps d'attache est constitué par un élément creux en métal, tel que titane, alliage métallique ou polymère synthéti- que. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément creux est un tube dornt la paroi interne est soit lisse soit munie sur tout ou partie de sa longueur de rainures circulai- res ou hélicoïdales. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite tresse est recouverte, avant son insertion dans le corps d'attache et la polymérisatsin, d'une gaine en matière plas- tique thermorétractable. 6. EnsembleSde liaison jonc pultrudé (3) - tresse d'habillage (2,2') corps d'attache (1,1') d'extrémités ou de jonction, réalisés selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et utilisés comme câbles porteurs dont les attaches peuvent être reliées à des câbles électroma- gnétiques ou à fibres optiques.