Brevet FR2715667A1 — publié le 19950804

Tissu mixte "fils renforts + fils de résines thermoplastiques'' La présente invention concerne un tissu thermoplastique, pouvant être façonné et travaillé par action de la chaleur, pour obtenir divers objets ou pièces. De tels tissus comprennent de manière générale des fils d'une résine thermoplastique, et sont renforcés par une matière résistant mécaniquement et à la chaleur, intégrée dans l'épaisseur et distribuée régulièrement selon la surface de l'étoffe thermoplastique. Après découpe appropriée, ces tissus peuvent être travaillés de différentes manières, notamment: = après ramollissement de la résine, par estampage, à la manière du travail des métaux en feuilles, ~ par moulage sous presse, en moule ouvert ou fermé, avec action de la chaleur, o par moulage en autoclave, ,par complexage avec d'autres matériaux, à l'aide d'une machine à calandrer. Différents types de tissus thermoplastiques ont été proposés, ou sont actuellement produits et vendus. Une première technique consiste à revêtir ou imprégner le fil en matériau résistant avec la résine thermoplastique, par passage dudit fil dans une filière au contact de ladite résine en fusion, puis à tisser un tissu avec le fil complexe ainsi obtenu. Cette technique présente divers inconvénients la filière permettant de produire le fil complexe doit travailler à des températures relativement élevées, par exemple de l'ordre de 350"C, et requiert de ce fait des équipements ou pièces assez complexes, le fil imprégné ou revêtu présente une raideur relativement importante, ce qui rend difficile son tissage ultérieur, o le tissu obtenu présente également de ce fait une raideur non négligeable, rendant son façonnage difficile, en particulier pour obtenir des formes relativement compliquées. Une deuxième technique consiste à calandrer un film thermoplastique avec un tissu en matériau résistant à la chaleur. Cette technique présente les inconvénients suivants: elle requiert des conditions délicates à mettre en oeuvre, de température, par exemple de l'ordre de 350"C, de pression entre cylindres de calandrage, etc.. le le tissu obtenu présente également une raideur relativement importante, contrariant son travail ou façonnage ultérieur. Une troisième technique consiste à obtenir un fil complexe comprenant en section transversale de l'intérieur vers l'extérieur, une gaine en matériau de renfort, une couche annulaire de poudre de la résine thermoplastique, déposée sur l'âme dans un lit fluidisé de ladite résine, et une gaine de confinement, obtenue par pultrusion de la même résine. Puis on tisse une étoffe avec le fil complexe ainsi obtenu. Ce procédé présente divers inconvénients: Q quoique moins raide que le fil complexe obtenu, selon la première technique, le fil ainsi produit présente néanmoins une souplesse limitée, conférée ensuite au tissu final thermo plastique, Q l'épaisseur de la couche annulaire de poudre thermoplastique ne pouvant excéder une valeur limite, et ce du fait du procédé utilisé, la quantité de thermoplastique par unité de surface du tissu ne peut elle aussi excéder une valeur limite. La présente invention a pour objet un tissu renfort thermoplastique présentant une mise en oeuvre aisée, avec un seul matériau combinant renfort + matrice thermoplastique. La présente invention a pour objet un tissu renfort thermoplastique présentant une répartition homogène du matériau thermoplastique. La présente invention a également pour objet un tissu renfort thermoplastique permettant de varier, de manière précise, pratiquement sans limites, la quantité de résine thermoplastique apportée par unité de surface. La présente invention a également pour objet un tissu de renfort thermoplastique, dont la technique d'obtention reste traditionnelle ou classique, et ressort essentiellement des processus de production de l'industrie textile. Selon la présente invention, le tissu comprend au moins deux types de fils: o le premier de renfort comprenant des filaments ou fils de renforts résistant à la chaleur, o et le second comprenant des filaments ou des fils de la résine thermoplastique. La technique consiste à obtenir un fil mixte, associant intimement par guipage d'une part un fil ou des fibres d'une résine thermoplastique, et d'autre part un fil ou des fibres d'un matériau de renfort (le plus souvent en âme). Puis le fil complexe ainsi obtenu est tissé pour obtenir le tissu thermoplastique. Celui-ci pourra être tissé en chaîne et en trame, ou seulement en chaîne ou en trame, associé respectivement en trame et en chaîne avec un fil de renfort résistant à la chaleur. A titre de matériau de renfort pouvant être utilisé selon l'invention, on peut citer les matières suivantes: - verres, - aramide, - carbone, - silice. A titre de résine thermoplastique pouvant être utilisée selon l'invention, on peut citer, à titre d'exemple, les matières suivantes - polyétherimides (en abrégé PEI), - polyether-ethercétones (en abrégé PEEK), - polymères à cristaux liquides (en abrégé LCP), - polysulfures de phénylène ( en abrégé PPS), - polyéthersulfùres (en abrégé PES). Par "fil", on entend aussi bien un fil continu qu'un assemblage de grande longueur de fibres discontinues, maintenues entre elles par tout moyen approprié, tel que torsion. Par "comprenant", on entend le fait que le matériau considéré est présent, sans toutefois exclure la présence d'autres matériaux. Par "majoritairement", on entend le fait que l'unité de surface du tissu considéré contient un pourcentage pondéral majoritaire du matériau considéré. Par "tissu", on désigne un entrelas de fils de chaîne et de fils de trame, quelles que soient les orientations relatives de ces fils. La présente invention apporte en outre les résultats déterminants suivants: L'affectation des fonctions de renfort et thermoplastique sur le même tissu par un procédé de tissage, permet de répartir la résine de manière régulière et homogène sur toute la surface, et dans toute l'épaisseur du tissu, au cours de sa transformation en objet ou pièce finie. En déterminant l'armure du tissu mixte en correspondance avec la position des fils de renforts désirée, on peut obtenir un ensemble très homogène permettant de répondre à un nombre important de fabrications thermoplastiques. Les différents cas de figure pourront être: - chaîne 100 % thermoplastique ou majoritairement thermoplastique ou 50% thermoplastique et trame 100 % renfort ou majoritairement renfort ou 50% renfort, - chaîne 100 % renfort ou majoritairement renfort ou 50% renfort et trame 100 % thermoplastique ou majoritairement thermoplastique ou 50% thermoplastique, - chaîne majoritairement thermoplastique et trame majoritairement thermoplastique, pour les cas ou un fort taux de matrice thermoplastique est désiré, - chaîne majoritairement renfort et trame majoritairement renfort, pour les cas ou un faible taux de matrice est désiré. Voici un exemple d'un tissu conforme à l'invention, composé de: o fils de chaînes 100 % renfort, en verre silione 110 Dtex, ,fils de trame majoritairement thermoplastique composés d'un fil de verre 1 1 ODtex et d'un fil PEEK 11SDtex F15 multifil en âme et de 2 fils PEEK ll5DtexF15 multifil en double guipage à 200 tours/m, ,22 fils/cm en chaîne et une réduction 11 coups/cm en trame. Revendications. Tissu mixte renfort-thermoplastique réalisé avec un matériau de résine thermoplastique, et un matériau de renfort résistant mécaniquement et à la chaleur, intégré dans le tissage et distribué régulièrement selon la surface du tissu, caractérisé en ce qu'il comprend au moins: - des fils de renfort, comprenant des matériaux de renfort, - des fils guipés formant matrice, comprenant des matériaux en résine.