Brevet FR2677047A1 — publié le 19921204

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 été également 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 450 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 direction 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 bidirectionelles", expression que l'on adoptera dans la suite de la description. 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-10 lèlement à la génératrice et est emprisonnée entre les 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-2 379 376.15 Outre les tresses tridirectionnelles précitées dans lesquelles les fils longitudinaux sont maintenus par l'entrecroisement des fils disposés en biais, il a été proposé, ainsi que cela ressort du FR-A-2 462 266, notam-20 ment lorsque l'on souhaite réaliser des structures pré- sentant des parties courbées, d'interposer librement entre un noyau interne continu plein ou creux et une gaine tubulaire textile tressée, des fils longitudinaux disposés parallèlement aux génératrices de l'élément25 interne. Si, comme dit précédemment, de telles structures de renforcement conviennent pour la réalisation d'éléments cylindriques (tubes, mâts de planches à voile, raquettes30 de tennis), en revanche, elles ne sont pas adaptées lorsque l'on souhaite réaliser des matériaux stratifiés 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 profilés35 en continu en extrudant une résine thermodurcissable et en lui incorporant en continu un renfort textile et qui implique une mise sous tension importante, nécessite des renforts indéformables A ce jour, pour la réalisation d'articles stratifiés obtenus par pultrusion, et plus 5 particulièrement dans le cas d'articles en forme de pro- filés (L, U, V), comme renforts textiles, on utilise en général des nappes unidirectionnelles constituées de mèches filamentaires maintenues parallèlement les unes aux autres Ces renforts permettent d'obtenir des profi-10 lés pouvant avoir des formes complexes dont l'épaisseur est constante, et dans lesquels le renfort textile est parfaitement positionné à l'intérieur de la résine ayant une bonne résistance à la flexion compte tenu des ren- forts longitudinaux, mais qui, en revanche, peuvent pré-15 senter des insuffisances en résistance à la torsion, notamment dans le cas d'éléments ayant une longueur im- portante. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type d'armature textile permettant de réaliser des articles stratifiés, notamment par la technique dite de " 1 pultrusion", pouvant avoir un profil (section en L, U, V) complexe, de grande longueur et de faible épaisseur (de l'ordre de quelques25 millimètres), qui permet de résoudre ces problèmes et d'obtenir un ensemble d'une très grande homogénéité, 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 rap-30 port à la longueur du profilé réalisé. D'une manière générale, l'armature textile selon l'invention se présente sous la forme d'une bande plane de très grande longueur par rapport à sa largeur, et35 comportant au moins trois séries de fils orientées dif- féremment les unes 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 la troisième étant quant à eux disposés parallèlement à la 5 longueur, et elle se caractérise en ce que les fils dis- posés en biais sont constitués par une tresse tubulaire, aplatie, et qui entoure et recouvre une nappe de largeur déterminée, comportant au moins une série de fils dis- posés longitudinalement et dont le maintien est assuré10 par une matière thermofusible présentant des propriétés thermocollantes assurant également la liaison des couches externes bidirectionnelles avec la structure interne unidirectionnelle. Grâce à une telle structure, on obtient un matériau qui non seulement présente les avantages des renforts textiles tressés (orientation'des filaments en biais par rapport à la longueur), mais on n'a pas les inconvénients (déformabilité) nuisibles lorsque l'on souhaite réaliser une structure profilée, les fils de la nappe unidirec- tionnelle étant, par ailleurs, maintenus le plus plat et le plus rectiligne possible, sans déplacement les uns par rapport aux autres, conditions nécessaires pour obtenir un complexe stratifié de bonne qualité, notamment lors-25 qu'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,30 de carbone, de bore, de silice, de polyamide aromati- que), soit de réaliser une combinaison de différents fils de renforts, par exemple alternance de fils de verre et de carbone aussi bien dans la structure bidirection- nelle que dans la nappe unidirectionnelle. Par ailleurs, il peut également être envisagé de réaliser une nappe interne unidirectionnelle comportant des fils transversaux, notamment lorsque ladite nappe est réalisée par tissage. 5 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 aux10 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, une bande préalablement formée et comportant au moins une série de fils longitudinaux, parallèles, maintenus entre15 eux au moyen d'une matière thermofusible présentant des propriétés thermocollantes, puis à exercer une traction sur la tresse afin de l'aplatir de manière à ce qu'elle vienne plaquer contre les deux faces de la nappe de fils longitudinaux, et ce sans comprimer transversalement ces20 derniers et, après mise à plat, à révéler les propriétés thermocollantes de la matière de liaison de la nappe unidirectionnelle, afin de lier les différentes couches du complexe entre elles. 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, de dimensions légèrement réduites, de30 deux armatures réalisées conformément à l'invention. 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 se35 présente sous la forme d'une bande plane, désignée par la référence générale ( 1), de très grande longueur (L) par rapport à sa largeur ( 1) Elle comporte au moins trois séries de fils (la,lb), deux orientées différemment les unes par rapport aux autres Deux de ces séries de fils 5 (la,lb) sont disposées en biais, en sens inverse l'une de l'autre par rapport à la longueur (L) de la bande Les fils ( 2) de la troisième série sont, quant à eux, dis- posés parallèlement à la longueur (L) Dans le matériau conforme à l'invention, les fils (la,lb) disposés en10 biais sont constitués par une tresse tubulaire aplatie et qui entoure et recouvre les fils longitudinaux ( 2) Le maintien des fils longitudinaux ( 2) est assuré au moyen d'une matière thermofusible, par exemple au moyen de fils de trame de liage ( 3), fins, à base d'un copolyamide, et15 dont la zone de fusion se situe entre 70 et 1500 C Une telle nappe interne unidirectionnelle peut, par exemple, être réalisée conformément aux enseignements du brevet européen 193 478 et ne sera donc pas décrit en détail dans la suite de la description par mesure de simplifica- tion. Dans le matériau conforme à l'invention, la nappe interne unidirectionnelle constituée des fils ( 2), est également liée par collage, en révélant les propriétés de la matière thermofusible de liage des fils longitudinaux avec les couches externes bidirectionnelles. Une telle structure complexe est obtenue sur une machine à tresser conventionnelle, permettant de réaliser la tresse tubulaire comportant les fils disposés en biais (la,lb) Lors de la formation de la tresse, on introduit une bande de fils unidirectionnels préalablement formés, par exemple conformément aux enseignements du brevet européen 193 478 précité La tresse tubulaire est soumise35 à une pression de manière à ce qu'elle s'aplatisse et qu'elle vienne plaquer contre les deux faces extérieures de la nappe de fils longitudinaux ( 2), et ce sans com- primer transversalement cette dernière Après mise à plat, les propriétés thermocollantes de la matière de 5 liaison de la nappe unidirectionnelle sont réactivées, ce qui permet de lier différentes couches du complexe entre elles. 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 classique, du type "Spiraltex", comportant quatre vingt-seize ( 96) fuseaux et permettant donc de réaliser une tresse bidirection- nelle présentant deux nappes orientées en sens inverse et15 constituées chacune de quarante huit ( 48) fils. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, les nappes sont constituées par une alternance de deux fils de verre ayant un titre de 68 tex x 2 pour un fil de carbone ayant un titre de 400 tex, alors que dans l'ex- emple illustré à la figure 2, les fils (la,lb) sont cons- titués par une alternance de cinq mèches de verre ayant un titre de 68 tex x 2 pour une mèche de carbone ayant un titre de 400 tex.25 Les nappes unidirectionnelles sont réalisées confor- mément aux enseignements du brevet européen 193 478 pré- cité La nappe unidirectionnelle illustrée à la figure 1 est constituée par une alternance de une mèche de verre ayant un titre de 600 tex pour une mèche de carbone ayant un titre de 400 tex, lesdites mèches étant maintenues parallèlement les unes aux autres par des fils de trame, fins, constitués 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'environ 115 OC. La nappe unidirectionnelle de l'exemple illustré par la figure 2 est, quant à elle, uniquement constituée de mèches de fils de verre liées entre elles comme dans le cas précédent, par des fils de trame similaires à ceux de 5 l'exemple illustré à la figure 1 et dont la gaine péri- phérique est dans une matière thermofusible. La bande unidirectionnelle ( 2) illustrée à la figure 1 a une largeur de cinq centimètres et celle illustrée à la figure 2 de six centimètres. Les complexes ainsi réalisés peuvent être utilisés dans de nombreuses applications, tels que par exemple comme renforts de profilés obtenus par pultrusion.15 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.20 Ainsi, il pourrait être envisagé d'adapter les pro- priétés dudit matériau en fonction des applications, par exemple en y incorporant des fils longitudinaux addition- nels à l'intérieur de la tresse tubulaire bidirection-25 nelle, en réalisant une nappe interne unidirectionnelle comportant des fils espacés les uns des autres (d'une manière similaire aux enseignements du brevet français no 2 580 003, voire même en associant auxdits fils lon- gitudinaux des fils transversaux-comme indiqué dans le30 brevet français précité. REVENDICATIONS 1/ Armature textile ( 1) utilisable pour la réalisa- tion de complexes stratifiés se présentant sous la forme d'une bande plane, de très grande longueur (L) par rap- port à sa largeur ( 1), et comportant au moins trois sé- ries de fils orientés différemment les uns par rapport aux autres, deux séries (la,lb) étant disposées en biais, en sens inverse l'une de l'autre par rapport à la lon-10 gueur de la bande, et les fils ( 2) de la troisième série étant quant à eux, disposés parallèlement à la longueur (L), caractérisée en ce que les fils (la,lb) disposés en biais sont constitués par une tresse tubulaire, aplatie et qui entoure et recouvre une nappe de largeur ( 1) dé-15 terminée, comportant au moins une série de fils ( 2) dis- posés longitudinalement et dont le maintien est assuré par une matière thermofusible ( 3) présentant des proprié- tés thermocollantes assurant également la liaison des couches externes bidirectionnelles avec la structure20 interne unidirectionnelle. 2/ Armature selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière thermofusible assurant la liaison des fils longitudinaux ( 2) est constituée de filaments25 synthétiques. 3/ Structure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle est composée en totalité de fils de même nature. 4/ Armature selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une combinai- son de différents fils, et ce aussi bien dans la struc- ture bidirectionnelle formée par les fils (la,lb) que dans la structure unidirectionnelle constituée des fils ( 2). / Armature selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les fils unidirectionnels ( 2) sont associés à des fils transversaux. 6/ Procédé pour la réalisation d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 5, qui consiste à former une tresse tubulaire comportant au moins deux séries de fils entrecroisés (la,lb) les uns par rapport aux autres et disposés en biais par rapport à la génératrice de ladite10 gaine tressée, à introduire, simultanément à la formation de la tresse, à l'intérieur de cette dernière, une bande préalablement formée et comportant au moins une série de fils longitudinaux ( 2), parallèles, maintenus entre eux au moyen d'une matière thermofusible ( 3) présentant des15 propriétés thermocollantes, puis à exercer une pression sur la tresse afin de l'aplatir de manière à ce qu'elle vienne plaquer contre les deux faces de la nappe de fils longitudinaux ( 2), et ce sans comprimer transversalement ces derniers et, après mise à plat, à révéler les pro- 20 priétés thermocollantes de la matière de liaison ( 3) de la nappe unidirectionnelle, afin de lier les différentes couches du complexe entre elles.