Brevet FR2673571A1 — publié le 19920911

Procédé de fabrication d'un stratifié constitué de renforts fibreux imprégnés de résine thermodurcissable La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un stratifié constitué de renforts fibreux tels que des tissus de verre, nappes, etc..., imprégnés de résine thermodurcissable. Un procédé connu consiste à déposer dans un moule les tissus de renfort préimprégnés de résine, puis à les soumettre à une pression, par exemple en utilisant une membrane étanche déposée sur des joints sur le dessus du moule et à faire le vide sous les tissus imprégnés. La pression exercée sur les tissus est alors au maximum la pression atmosphérique, mais il est connu également de placer un tel ensemble dans une enceinte sous pression, dans un autoclave par exemple, permettant ainsi d'obtenir des pressions plus élevées et réglables. La polymérisation est obtenue également dans l'autoclave. Ce procédé est assez coûteux, car les tissus préimprégnés, directement par les fournisseurs, sont chers, leur stockage et leur manipulation nécessitent beaucoup de précautions. On peut bien entendu utiliser des tissus secs que l'on imprègne de résine une fois seulement déposés dans le moule, cependant pour des pièces nécessitant de bonnes qualités mécaniques, les pièces utilisées en aéronautique par exemple, il est nécessaire que l'imprégnation soit très bonne et l'utilisation de tissus préimprégnés assure une bien meilleure imprégnation. De meme, pour obtenir de bonnes qualités, il est nécessaire que la polymérisation de l'ensemble stratifié se fasse sous une pression suffisante de façon à obtenir une bonne compaction et à minimiser les porosités internes, l'utilisation d'un autoclave le permet, mais rend le procédé coûteux. Selon un autre procédé connu, on utilise un moule étanche en deux parties, les tissus sont placés dans le moule et une fois fermé, on injecte la résine dans le moule mis sous vide, la résine est alors aspirée par la dépression. Il est connu aussi d'injecter la résine sous pression. Ce procédé assure une très bonne imprégnation, mais une faible compaction. Dans le cas où la résine est injectée sous pression, le coût du moule étanche et résistant à la pression est élevé. En outre, dans ce cas, le taux de résine par rapport aux tissus ou fibres est trop élevé et ne premet pas d'obtenir, pour les applications aéronautiques par exemple, des résistances et des rigidités spécifiques suffisantes. La présente invention a pour but de proposer un procédé permettant d'obtenir une bonne imprégnation, un bon compactage du matériau et un taux volumique de résine par rapport aux fibres relativement faible, inférieur à 45%. En outre, le procédé proposé est relativement peu coûteux. L'invention a ainsi pour objet un procédé de fabrication d'un stratifié constitué de renforts fibreux imprégnés de résine thermodurcissable, caractérisé par le fait que a) on place les renforts dans un moule, b) on ferme le moule par une membrane souple, formant le fond d'un couvercle auquel elle est liée d'une manière étanche, c) on effectue le vide entre le moule et la membrane souple, d) on injecte la résine d'imprégnation dans le moule entre celui-ci et la membrane souple, e) on envoie, sous une pression de quelques bars, un fluide dans le couvercle, c'est-à-dire dans la chambre formée entre le couvercle et la membrane souple formant son fond et fermant le moule, tout en laissant la résine en excédent s'échapper par les canaux d'injection de résine et d'aspiration du vide. Ainsi, le procédé selon l'invention permet à la fois d'avoir une excellente imprégnation grâce à l'injection de la résine sous vide, et ceci sans la nécessité d'avoir un contre-moule, mais un simple couvercle muni d'une membrane, utilisable pour toutes formes de moules, d'obtenir une bonne compaction grâce à la pression exercée d'une manière uniforme et dans toutes la direction en utilisant une membrane souple et un faible taux volumique de résine. Selon les utilisations du stratifié fabriqué, la polymérisation au cours de l'opération e), pendant la compaction, est faite à température ambiante ou au contraire à une température égale ou supérieure à la température maximale d'utilisation du profilé, par exemple 2000C pour les pièces aéronautiques. La polymérisation à chaud peut par exemple être faite, soit en plaçant l'appareillage dans un four-étuve, soit en utilisant un moule chauffant, soit en utilisant comme fluide de pression, lors de l'opération sous e), un fluide chaud. On va maintenant donner la description de l'invention en se référant au dessin annexé, comportant les figures 1 à 6, et montrant les différentes étapes du procédé. La figure 1 montre un moule 1 posé sur un socle 2. Le moule 1 comporte un canal 3 pour permettre la liaison à une pompe à vide, et des canaux 4 pour l'injection de la résine. Au-dessus du moule 1 est situé un couvercle 5 dont le fond est fermé d'une manière étanche par une membrane souple 6 en élastomère. Le couvercle 5 comporte un orifice 7 muni d'un raccord 8 pour sa liaison avec une conduite d'alimentation en fluide sous pression. Un joint en élastomère 9 assure, lors de la fermeture du moule 1 par le couvercle 5, l'étanchéité avec la membrane souple 6. Dans la figure 1, on voit ainsi le moule ouvert avec des plis de renfort 10 déposés dans le moule. On ferme ensuite le moule : figure 2, la membrane 6 venant s'appuyer sur le joint 9 et fermant ainsi le moule. Figure 3, on fait le vide dans le moule 1, entre le moule et la membrane souple 6 en aspirant par le canal 3 relié à une pompe à vide non représentée. Les canaux 4 sont reliés à une conduite, non représentée, d'alimentation en résine, munie d'une vanne, non représentée, en position fermée. Symboliquement, on a placé un bouchon 11 en guise de vanne fermée. Le vide s'établit donc dans le moule et la pression atmosphérique applique la membrane souple 6 contre les nappes de renfort 10. Eventuellement, par le raccord 8, on envoie un fluide à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique : Pa + t P Ensuite, figure 4, tout en maintenant le vide par le canal 3, on ouvre la vanne d'injection de résine qui pénètre dans les canaux 4. La pression d'injection Pi peut etre légèrement supérieure à la pression atmosphérique et l'on maintient, par le raccord 8, entre la membrane souple 6 et le couvercle 5 une pression P légèrement supérieure à cette pression d'injection Pi. La résine remplit tout l'espace entre le moule et la membrane souple 6 en imprégnant parfaitement les plis de renforts 10. La résine est distribuée tout autour du moule 1, par exemple par un canal périphérique 12. Ensuite, figure 5, on envoie par le raccord 8 un fluide à une pression P de quelques bars afin d'assurer une bonne compaction du matériau, la résine en excédent s'échappe par les canaux 3 et 4, la pompe à vide ayant été, bien entendu, débranchée du canal 3. Selon l'utilisation du stratifié fabriqué, la polymérisation s effectue à température ambiante ou bien, si nécessaire, par exemple pour une utilisation en aéronautique, la polymérisation est effectuée à chaud, par exemple à 1800 C, tout en maintenant la pression P de quelques bars, de l'ordre de 3 à 6 bars par exemple. Pour ce faire, le fluide à la pression P envoyé par le raccord 8 peut être par exemple un fluide chaud. On peut encore placer l'ensemble du moule avec son couvercle dans un four-étuve, ou disposer d'un moule chauffant. Une fois la polymérisation terminée, on ouvre le moule et on extrait le stratifié 13 obtenu (figure 6). Le procédé permet d'obtenir un matériau bien compacté et avec un taux de résine bien contrôlé. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'un stratifié (13) constitué de renforts fibreux (10) imprégnés de résine thermodurcissable, caractérisé par le fait que a) on place les renforts (10) dans un moule (1), b) on ferme le moule par une membrane souple (6), formant le fond d'un couvercle (5) auquel elle est liée d'une manière étanche, c) on effectue le vide entre le moule (1) et la membrane souple (6), d) on injecte la résine d'imprégnation dans le moule, entre celui-ci et la membrane souple, e) on envoie, sous une pression P de quelques bars, un fluide dans le couvercle, c'est-à-dire dans la chambre formée par le couvercle et la membrane souple formant son fond et fermant le moule, tout en laissant la résine en excédent s'échapper par les canaux d'injection de résine et d'aspiration au vide. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération sous e) est effectuée à chaud. 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'appareillage est mis pour cette opération dans un four-étuve. 4/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide utilisé lors de l'aspiration sous e) est un fluide chaud. 5/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moule est un moule chauffant.