Brevet FR2679931A1 — publié le 19930205

ARMATURE TEXTILE UTILISABLE POUR LA REALISATION DE COM- PLEXES STRATIFIES ET PROCEDE POUR SON OBTENTION. L'invention concerne un perfectionnement apporté aux armatures textiles utilisées pour la réalisation de com- plexes stratifiés, c'est-à-dire d'articles à base de résine (polyester ou autres), armés par une structure textile de renforcement. A ce jour, comme armature textile de renforcement, outre les structures constituées de nappes tissées ou non tissées, éventuellement combinées entre elles (par ai- guilletage, couture/tricotage), il a également été proposé d'utiliser, notamment pour la réalisation de corps creux tubulaires de forme cylindrique ou conique, de profilés de formes diverses, des gaines tressées (voir FR-A-2 402 730 correspondant à l'US-A-4 228 207, FR-A- 2 455 980, 2 462 266 ou 2 510 624). De telles gaines tressées qui conviennent particu- lièrement bien pour la réalisation d'articles tubulaires, sont constituées, d'une manière connue, par deux séries de fils entrecroisés disposés en biais par rapport à la génératrice de la tresse Lors de la fabrication de ces25 tresses, les fils sont en général orientés à 45 par rapport à la génératrice Ce matériau étant déformable, il est donc possible de jouer sur cette déformabilité pour obtenir des complexes stratifiés de formes variables et/ou faire varier la résistance soit dans le sens lon-30 gitudinal soit dans le sens transversal Ainsi, il est possible d'améliorer considérablement la résistance lon- gitudinale en étirant la tresse dans le sens de la lon- gueur, ce qui provoque un resserrement de la gaine tubu- laire, et oriente les fils qui la composent dans une di- rection qui tend à se rapprocher de la génératrice. De telles tresses constituées de deux séries de fils entrecroisés sont en général désignées par l'expression "tresses bidirectionnelles". Outre les tresses bidirectionnelles précitées, il a également été proposé de réaliser des tresses, désignées par l'expression "tresses tridirectionnelles", dans les- quelles une troisième série de fils est disposée paral- lèlement à la génératrice et est emprisonnée entre les10 deux séries de fils disposés en biais De telles tresses tridirectionnelles peuvent être utilisées soit seules, soit éventuellement comporter un noyau interne tel que cela est décrit dans le FR-A-2 379 376. Si comme dit précédemment, des telles structures de renforcement conviennent pour la réalisation d'éléments cylindriques (tubes, mâts de planches à voile, raquettes de tennis), en revanche, elles ne sont pas adaptées lorsque l'on souhaite réaliser des matériaux stratifiés20 de faible épaisseur, plats ou en forme, obtenus notamment selon la technique dite par "pultrusion", technique qui, d'une manière générale, consiste à réaliser des profilés en continu en extrudant une résine thermodurcissable et en lui incorporant en continu un renfort textile et qui25 implique donc une mise sous tension importante, et par suite, nécessite l'utilisation de renforts indéformables, propriété incompatible avec celle d'une tresse o par nature, les fils peuvent être facilement déplacés les uns par rapport aux autres.30 Par suite, à ce jour, pour la réalisation d'articles stratifiés obtenus par pultrusion, et plus particulière- ment dans le cas d'articles en forme de profilé (L, U, V), comme renforts textiles, on utilise donc en général 5 des nappes unidirectionnelles constituées de mèches fila- mentaires maintenues parallèlement les unes par rapport aux autres Ces renforts permettent d'obtenir des profi- lés pouvant avoir des formes complexes, dont l'épaisseur est constante et dans lesquelles le renfort textile est10 parfaitement positionné à l'intérieur de la résine Les profilés ainsi obtenus présentent une bonne résistance à la friction compte tenu des renforts longitudinaux, mais, en revanche, peuvent présenter des insuffisances en ré- sistance à la torsion, notamment dans le cas d'éléments15 ayant une longueur importante. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement aux armatures textiles du type tresse tridirectionnelle, qui résoud l'ensemble de ces problèmes et permet de réaliser des articles stratifiés, notamment par la technique dite de "pultrusion", pouvant avoir un profil (section en L, U, V) complexe, de grande longueur et de faible épaisseur (de l'ordre de quelques millimètres), et dans lequel les fils de renforcement ne sont pas déplacés les uns par rapport aux autres lors de la mise en forme et s'étendent aussi bien parallèlement qu'en biais par rapport à la longueur du profilé réalisé. Certes, de tels articles comportant des fils orien- tés selon trois directions, avaient été proposés depuis fort longtemps (cf US-A-3 446 256), mais, ainsi que cela ressort de ce document, leur réalisation impliquait d'ob- tenir un entrecroisement des fils entre eux par tissage,35 et ce afin d'éviter que les séries de fils élémentaires ne se déplacent les unes par rapport aux autres En con- séquence, bien qu'aucune indication ne soit donnée dans ce document sur la manière dont on pouvait réaliser de 5 tels articles, il est clair qu'ils nécessitent des mé- tiers à tisser qui doivent faire l'objet d'adaptations importantes pour pouvoir orienter les fils de chaine et de trame selon trois axes. L'armature tridirectionnelle conforme à l'invention peut, quant à elle, être obtenue selon un procédé simple, sur du matériel de tressage conventionnel, sans aucune adaptation de ce dernier en ce qui concerne la réalisa- tion de la tresse tridirectionnelle de base entrant dans15 sa réalisation, et ce selon un procédé simple qui fait également partie de l'invention. D'une manière générale, l'armature tridirectionnelle conforme à l'invention se présente sous la forme d'une bande plane, de très grande longueur par rapport à sa largeur, et qui comporte trois séries de fils orientés différemment les uns par rapport aux autres, deux étant disposées en biais, en sens inverse l'une de l'autre, par rapport à la longueur de la bande, et les fils de la25 troisième étant quant à eux disposés parallèlement à la longueur, et emprisonnés entre les deux séries de fils disposés en biais, et elle se caractérise en ce que les- dits fils longitudinaux sont constitués au moins pour partie de fils présentant des propriétés thermocollantes,30 dont les caractéristiques adhésives sont révélées après réalisation de la tresse, et permettent d'assurer la liaison des couches externes bidirectionnelles sans pos- sibilité de déplacement du positionnement des fils les uns par rapport aux autres. Grâce à une telle structure, on obtient donc un matériau qui non seulement présente les avantages des renforts textiles tressés (orientation des filaments en biais par rapport à la longueur et ce, selon un angle déterminé, pouvant être facilement réglé lors de la pro- duction de la dite tresse), mais qui n'en a pas les in- convénients (déformabilité) nuisibles lorsque l'on sou- haite réaliser une structure profilée, les fils de la nappe unidirectionnelle étant, par ailleurs, maintenus le plus plat et le plus rectiligne possible, sans déplace- ment les uns par rapport aux autres, condition nécessai- re pour obtenir un complexe stratifié de bonne qualité, notamment lorsqu'il est de faible épaisseur. Par ailleurs, une telle structure permet de réaliser des matériaux pouvant être soit composés de fils de même nature (par exemple en totalité à base de fils de verre, de carbone, de bore, de silice, de polyamide aromatique), soit de réaliser une combinaison de dif-20 férents fils de renforts, par exemple une alternance de fils de verre et de carbone, et ce aussi bien dans la structure bidirectionnelle que dans la nappe undirection- nelle Il peut également être envisagé d'incorporer dans l'une ou dans l'ensemble des nappes des fils métalliques25 permettant éventuellement de mettre en forme le matériau de renforcement et/ou de lui conférer des propriétés spécifiques Enfin, il est possible de réaliser un maté- riau conforme à l'invention comportant deux couches du type précité par simple aplatissement de la tresse tubu- laire formée, soit d'obtenir une nappe monocouche, de grande largeur, en découpant la tresse tubulaire selon l'une de ses génératrices et en la mettant à plat. L'invention concerne également un procédé permettant la réalisation d'un tel matériau, ledit procédé consis- tant à former une tresse tubulaire comportant au moins deux séries de fils entrecroisés les uns par rapport aux 5 autres et disposés en biais par rapport à la génératrice de ladite gaine tressée, à introduire simultanément à la formation de la tresse, à l'intérieur de cette dernière, entre les fils disposés en biais, une série de fils lon- gitudinaux, parallèles, dont au moins une partie est10 constituée de fils présentant des propriétés thermocol- lantes, ledit procédé se caractérisant en ce que le posi- tionnement des fils (transversaux et longitudinaux) les uns par rapport aux autres est fixé sur la machine de tressage par un traitement thermique révélant les pro-15 priétés des fils thermocollants. L'opération de traitement thermique peut être réali- sée après avoir aplati la tresse tubulaire, soit éven- tuellement en maintenant en forme ladite tresse tubulai-20 re, puis, après fixation des fils les uns par rapport aux autres, en découpant cette dernière selon une génératrice puis en la remettant à plat. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif mais non limitatif, et qui sont illustrés par les deux figures annexées qui sont des reproductions d'articles réalisés coformément à l'in- vention, une partie des fils des nappes orientées en biais n'étant pas représentée dans certaines zones pour bien montrer la manière dont les différentes nappes fila- mentaires sont disposées les unes par rapport aux autres. Si l'on se reporte aux deux figures annexées dans lesquelles les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références, l'armature textile conforme à l'invention se présente donc sous la forme d'une bande plane, désignée 5 par la référence générale ( 1), de très grande longueur L par rapport à sa largeur 1 Elle comporte trois séries de fils orientés différemment les unes par rapport aux au- tres Deux ce ces séries de fils (la,lb) sont disposées en biais, en sens inverse l'une de l'autre par rapport à10 la longueur L de la bande Les fils ( 2) de la troisième série sont, quant à eux, disposés parallèlement à la longueur L et sont emprisonnés entre les deux séries de fils (la,lb) qui sont tressés entre eux Dans le matériau conforme à l'invention, les fils ( 2) de la nappe undirec-15 tionnelle sont au moins constitués pour partie de fils présentant des propriétés thermocollantes révélées par traitement thermique De tels fils ( 2) peuvent être, par exemple, constitués par des fils de type "âme/gaine", l'âme étant constituée par des filaments de verre, la gaine par un enduit à base d'un polymère, tel qu'un copo- lyamide. Une telle structure complexe est obtenue directement sur une machine à tresser conventionnelle, permettant de réaliser une tresse tubulaire comportant deux séries de fils disposés en biais (la,lb), entre lesquelles sont emprisonnés des fils longitudinaux ( 2) L'orientation des fils disposés en biais, est obtenue en réglant, de ma- nière connue, l'angle de tressage L'angle de tressage30 peut être soit fixe, ce qui permet d'obtenir un article de largeur 1 déterminée, soit éventuellement être va- riable en cours de production, permettant d'obtenir une tresse de section variable. Dans l'exemple illustré à la figure 1, la tresse tubulaire est soumise à une pression en sortie de la machine de manière à ce qu'elle s'aplatisse, le traite- ment thermique permettant de révéler les propriétés ther- 5 mocollantes des fils longitudinaux étant réalisé, soit lors de cette phase d'aplatissement soit après celle-ci, ce qui permet de lier les différentes couches du complexe entre elles. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, le traitement thermique révélant les propriétés des fils thermocollants de la nappe unidirectionnelle, est réalisé en maintenant la tresse sous sa forme circulaire, ce qui permet ensuite de la découper selon une génératrice pour la remettre à plat et obtenir un article de plus grande15 largeur. Dans les deux modes de réalisation illustrés par les figures 1 et 2, le matériau conforme à l'invention est réalisé sur une machine de tressage plastique, de type20 "SPIRALTEX" comportant 96 fuseaux et permettant donc de réaliser une tresse bidirectionnelle présentant deux nappes orientées en sens inverse, et constituées chacune de 48 fils Les fils ( 2) de la nappe unidirectionnelle sont incorporés à la tresse de manière connue.25 Dans les deux exemples de réalisation, les nappes formant les fils disposés en biais (la,lb), sont consti- tuées par des mèches de fils de carbone, ayant un titre de 400 tex Dans l'exemple illustré à la figure 1, la30 nappe unidirectionnelle (fils 2), est constituée par des fils du type âme/gaine, l'âme étant à base d'un fil de verre de 22 tex et la gaine constituée par un enduit à base de copolyamide, dont le point de fusion est d'en- viron 115 'C Dans l'exemple illustré à la figure 2, le35 matériau comporte d'une part, des fils fusibles ( 2) du type précité utilisés comme élément longitudinal et, d'autre part disposés en parallèle à ces fils fusibles, des fils ( 2 a), constitués de mèches de carbone. Les complexes ainsi réalisés peuvent être utilisés dans de nombreuses applications, telles que par exemple comme renforts de profilés obtenus par pultrusion. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. REVENDICATIONS i/ Armature textile utilisable pour la réalisation de complexes stratifiés, se présentant sous la forme d'une bande plane, de très grande longueur par rapport à sa largeur, et qui comporte trois séries de fils (la,lb,2) orientés différemment les uns par rapport aux autres, deux (la,lb) étant disposées en biais, en sens inverse l'une de l'autre, par rapport à la longueur de la10 bande, et les fils ( 2) de la troisième étant quant à eux disposés parallèlement à la longueur, et emprisonnés entre les deux séries de fils (la,lb) disposés en biais, caractérisée en ce que lesdits fils longitudinaux ( 2) sont constitués au moins pour partie de fils présentant15 des propriétés thermocollantes, dont les caractéristiques adhésives sont révélées après réalisation de la tresse, et permettent d'assurer la liaison des couches externes bidirectionnelles (la,lb) sans possibilité de déplacement du positionnement des fils les uns par rapport aux au-20 tres. 2/ Armature textile selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'il comporte deux couches constituées de nappes tridirectionnelles, ledit matériau étant obtenu25 par aplatissement de la tresse tubulaire. 3/ Armature selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle est constituée par une couche d'une nappe tridirectionnelle obtenue en découpant la tresse tubu-30 laire selon l'une de ses génératrices et en la mettant à plat. 4/ Procédé pour l'obtention d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 3, qui consiste à former une tresse tubulaire comportant au moins deux séries de fils (la,lb) entrecroisés les uns par rapport aux autres, et disposés en biais par rapport à la génératrice de la gaine tressée, à introduire simultanément à la formation il de la tresse, à l'intérieur de cette dernière, entre les fils (lalb) disposés en biais, une série de fils lon- gitudinaux ( 2), parallèles, dont au moins une partie est constituée de fils présentant des propriétés thermocol- 5 lantes, caractérisé en ce que le positionnement des fils (transversaux et longitudinaux) les uns par rapport aux autres est fixé sur la machine de tressage par un traite- ment thermique révélant les propriétés des fils thermo- collants.10 / Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé après avoir aplati la tresse tubulaire, le matériau obtenu comportant donc deux couches tridirectionnelles superposées reliées15 le long de leurs bords latéraux. 61 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le traitement thermique est réalisé en maintenant la tresse tubulaire en forme, puis, après fixation des20 fils les uns par rapport aux autres, à découper ladite tresse selon une génératrice et à la remettre à plat.