Brevet FR2656341A1 — publié le 19910628

MATERIAU TEXTILE COMPLEXE UTILISABLE POUR LE RENFORCEMENT DE RESINES. Dans le domaine de la réalisation de matériaux à base de résine renforcée par une structure fibreuse, matériaux qui dans la suite de la description, seront désignés par l'expression "matériaux composites", outre les fibres conventionnelles telles que les fibres de verre utilisées depuis des décennies, il a maintenant été proposé d'utiliser des fibres dites "à hautes caractéris- tiques mécaniques", notamment des fibres aramide, des fibres de carbone En général, de tels renforts textiles à base de fibres à hautes caractéristiques mécaniques se présentent sous la forme de tissus équilibrés ou non Ces tissus ont cependant un inconvénient par le fait qu'ils se déforment très facilement, ce qui a pour conséquence, lors de la réalisation des matériaux composites, d'avoir une déso- rientation des fibres et, par suite, des caractéristiques non homogènes. Par ailleurs, il a été proposé depuis fort longtemps de réaliser des tissus de renforcement dits mixtes, tel que cela ressort notamment du FRA-2 034 787 afin de combiner les propriétés spécifiques de différents types de matière Ainsi dans le document précité, on réalise un tissu comportant en chaîne des mèches de fibres de verre et de fibres de carbone alternées et liées entre elles par des trames de liage. Avec une telle solution, il est cependant difficile d'obtenir des renforts épais. On connait également des complexes mixtes constitués de feutres aiguilletés à base d'un mélange de fibres tel que cela ressort du FR-A-2 249 937 De tels feutres, s'ils ont comme caractéristiques avantageuses de pouvoir être facilement mis en forme, ont cependant comme incon- vénients de ne pas communiquer des résistances élevées dans le sens long, travers ou autre. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement apporté aux ren- forts textiles sous forme de tissus à base de fibres aramides (ou tout autre matériau similaire) qui non seu- lement, permet de conserver dans le matériau composite les caractéristiques desdites fibres, mais également améliore les propriétés d'adhérence de ladite matière avec la résine, plus particulièrement lorsqu'il s'agit d'une résine polyester, et élimine tout risque de délami- nage pouvant se produire. D'une manière générale, le matériau textile complexe selon l'invention pour la réalisation d'articles composi- tes est constitué d'une structure multicouches, les dif- férentes couches étant reliées entre elles par aiguil- letage (technique utilisée depuis des décennies pour lier ensemble plusieurs structures textiles), et il se carac- térise en ce qu'il est constitué d'au moins deux couches tissées: dont l'une est à base de fils (chaîne et trame) à hautes caractéristiques mécaniques, aramide notamment; et dont l'autre est à base de fils d'une autre nature, et plus particulièrement de fils de verre à fila- ments continus; les deux couches tissées étant liées entre elles par aiguilletage, de telle sorte qu'une partie minoritaire des fibres à hautes caractéristiques mécaniques soient implantées à l'intérieur de la structure tissée en ver- re. Pour obtenir de bons résultats, il a été constaté qu'il fallait utiliser un aiguilletage léger ne détério- rant pas la structure en fibres caractéristiques mécani- ques et que, par ailleurs, les fils élémentaires tant de la nappe de verre que de la nappe de fibres caractéris- tiques mécaniques, doivent être des fils sans torsion, présentant une structure relativement plane et aérée. Un tel matériau complexe permet d'obtenir des maté- riaux composites, notamment à base de résine polyester, présentant d'excellentes caractéristiques par le fait que l'on constate que l'on élimine les risques de déla- minage, il est possible de réaliser des empilements im- portants de renforts et que, par ailleurs, l'orientation des fils élémentaires n'est pas perturbée lors des mani- pulations, lesdits filaments étant maintenus parfaitement positionnés contre le tissu support de verre. Pour réaliser un tel complexe, on utilisera tout type de matériel d'aiguilletage connu, tel que par exemple des aiguilleteuses à aiguilles à barbes, des aiguilleteuses à jets de fluide (air ou eau) Une telle technique étant conventionnelle, elle ne sera donc pas décrite en détail dans la description par mesure de sim- plification. Exemple On réalise un matériau complexe pour la réalisation d'un article composite conforme à l'invention à partir de deux tissus, dont l'un est à base de fils de verre et l'autre à base de fils à hautes caractéristiques mécaniques, ces deux tissus étant associés par aiguilletage et ce, de telle sorte que l'action des aiguilles soit telle qu'elle fasse pénétrer une partie minoritaire des fils à hautes caractéristiques mécaniques à l'intérieur du sup- port tissé en fils de verre. Le tissu en verre est un tissu lâche, d'armure toi- le, constitué de mèches de verre tissées à raison d'en- viron une mèche par centimètre en chaîne et deux mèches par centimètre en trame, à raison de 420 grammes par mètre carré de fils de chaîne pour 420 grammes par mètre carré de fils de trame. Le tissu en fils à hautes caractéristiques mécani- ques est, quant à lui, également un tissu à armure toi- le, et est réalisé à partir de fils commercialisés sous la marque "Kevlar" G de la Société DU PONT DE NEMOURS, se présentant également sous la forme de mèches, mais la densité en chaîne et en trame étant plus élevée que pour le support en verre étant, dans le cas présent, d'environ trois fils de chaîne et de trois fils de trame par cen- timètre, la quantité de fils de chaîne et de trame étant équilibrée dans le tissu et de l'ordre de quatre-vingt dix grammes par mètre carré pour la chaîne et pour la trame. Un tel matériau complexe est non seulement facile à manipuler, mais permet d'assurer un maintien parfait de l'orientation des fils à hautes caractéristiques mécani- ques Il peut être utilisé comme renfort de résine po- lyester et il a été constaté que l'on obtenait une ma- tière composite présentant de très bonnes caractéristi- ques mécaniques et que, par ailleurs et surtout, les risques de délaminage sont pratiquement totalement éli- minés. De plus, l'épaisseur du complexe de renforcement conforme à l'invention étant nettement plus importante que dans le cas d'un tissu mixte (alternance de fils de verre et d'un autre type de fils tant en chaîne qu'en trame dans un tissu), et étant dans le cas présent de l'ordre de 1,4 millimètre, les caractéristiques du maté- riau composite formé sont améliorées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. REVENDICATIONS 1/ Matériau textile complexe pour la réalisation d'articles composites, constitué d'une structure multi- couches, les différentes couches étant reliées entre elles par aiguilletage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux couches tissées: dont l'une est à base de fils à hautes caracté- ristiques mécaniques (aramide par exemple); et dont l'autre est à base de fils d'une autre nature et plus particulièrement de fils de verre à fila- ments continus, les deux couches tissées étant liées entre elles par aiguilletage, de telle sorte qu'une partie minoritaire des fibres à hautes caractéristiques mécaniques soit implantée à l'intérieur de la structure tissée en fils de verre. 2/ Matériau textile complexe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux tissus entrant dans sa réalisation sont constitués de fils élémentaires compor- tant un grand nombre de filaments, non tordus, présen- tant une structure relativement plane et aérée lors- qu'ils sont tissés.