Brevet FR2734847A1 — publié le 19961206

ARMATURE TEXTILE UTILISABLE POUR LA REALISATION DE MATERIAUXCOMPOSITES. L'invention concerne un perfectionnement apporté aux armatures textiles utilisées pour la réalisation de matériaux composites, c'est-à- dire d'artidcles à base de résine (polyester ou autres) armés d'une nappe textile de renforcement. A ce jour, en fonction des applications et des caractéristiques recherchées, les structures de renforcement utilisées dans le domaine des composites, sont par exemple des tissus, grilles textiles, nappes filamentaires unidirectionnelles, bidirectionnelles... ou combinaison de tels éléments. Dans son brevet français 2 646 442, le Demandeur a proposé une armature textile particulièrement adaptée pour réaliser des renforts de forte épaisseur, caractéristique nécessaire lorsque l'on souhaite réaliser des éléments tels que carrosserie de véhicules, bateaux de plaisance, citernes.., qui doivent présenter une grande rigidité. Une telle armature est constituée par au moins deux couches de renfort textile proprement dites, disposées de part et d'autre d'une couche centrale donnant l'épaisseur audit matériau, et elle se caractérise en ce que ladite couche centrale est constituée par une nappe à base de fibres synthétiques, de titre unitaire élevé, et qui ont reçu, préalablement à leur mise sous forme de nappes, un traitement leur communiquant une ondulation ou frisure permanente, les différentes couches étant reliées entre elles notamment par couture/tricotage. Un tel complexe donne entière satisfaction en ce qui a trait aux caractéristiques mécaniques que présentent les structures composites qu'il permet de réaliser. Par ailleurs, il est particulièrement adapté pour réaliser des structures de forme complexe obtenues par moulage, par exemple selon les techniques dites par "moulage à la presse avec injection" ou "moulage sous vide". Pour certaines applications, il a cependant été constaté qu'il pouvait y avoir des risques de délaminage au niveau de la zone formant interface entre la couche centrale donnant l'épaisseur du matériau et les couches superficielles donnant quant à elles les caractéristiques mécaniques. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, une solution simple et efficace qui permet d'éliminer pratiquement totalement les risques de délaminage. D'une manière générale, l'invention concerne donc un perfectionnement apporté aux nappes fibreuses destinées à constituer la couche centrale donnant l'épaisseur à une armature textile complexe entrant dans la réalisation d'un matériau composite, lesdites nappes fibreuses étant à base de fibres, de titre unitaire élevé, présentant un effet de "ressort". Le matériau selon l'invention se caractérise en ce que la conformation sous forme de nappe desdites fibres de titre élevé est réalisée par cardage, et en ce que, en continu, immédiatement après réalisation de la nappe cardée, on projette à la surface de cette dernière des fibres ou filaments continus de verre qui se répartissent à plat de manière aléatoire dans toutes les directions, l'ensemble étant alors soumis à un traitement mécanique d'aiguilletage entraînant lesdites fibres ou filaments de verre au travers de toute l'épaisseur de la nappe de fibres synthétiques, de telle sorte qu'elles ou qu'ils ressortent sur la face opposée, la structure formée étant ensuite réceptionnée sous la forme d'un enroulement. Pour réaliser la nappe fibreuse cardée, on peut utiliser aussi bien des fibres synthétiques ayant un titre unitaire élevé, telles que fibres de polyester, polyamide, polyéthylène, polypropylène.., qui ont reçu préalablement à leur mise sous forme de nappe un traitement leur communiquant une ondulation ou frisure permanente conférant l'effet de "ressort", ce traitement pouvant être par exemple un traitement de bourrage, que des fibres végétales telles que lin, sisal, jute... Par titre élevé, on entend des fibres dont le titre est en général compris entre 20 et 200 dtex et dont la longueur de coupe pour les fibres synthétiques est en général comprise entre 40 et 120 mm, cette longueur pouvant éventuellement être plus importante dans le cas de fibres végétales. Il pourrait être envisagé d'utiliser des fibres plus fines, mais alors, cela sera au détriment de la qualité du matériau composite formé, car la nappe fibreuse présente alors une densité plus élevée qui perturbe le cheminement de la résine lors de la réalisation du matériau composite. Il peut également être envisagé d'utiliser des fibres ayant un titre supérieur à 200 dtex. Cependant, dans un tel cas, l'opération de cardage est délicate à réaliser et surtout la nappe cardée obtenue peut manquer d'homogénéité. Par ailleurs, le poids de la dite nappe cardée sera avantageusement compris entre 150 g/m2 et 400 g/m2. En effet, pour un poids inférieur à g/m2, le complexe manque de tenue et de régularité, alors qu'un poids supérieur à 400 g/m2 conduit à des produits d'épaisseur qui ne se justifient pas dans la pratique. L'épaisseur de la nappe centrale sera en général comprise entre 3 et environ 10 mm. Les fibres de verre projetées et implantées à l'intérieur de ladite nappe sont des fibres ayant une longueur de coupe d'au moins 10 mm, leur titre pouvant varier de 15 à 160 tex. Ces fibres sont projetées à raison de 50 à 200 g/m2. Il n'y a pas de limite supérieure dans la longueur des fibres de verre qui peuvent être constituées de filaments continus. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation qui suit, donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif. Exemple On réalise un matériau conforme à l'invention sur une ligne de production comprenant successivement une carde conventionnelle, un tapis de réception pour la nappe cardée formée au-dessus duquel est disposé un ensemble de projection de fibres de verre coupé, une aiguilleteuse mécanique conventionnelle équipée d'aiguilles dont les barbes sont orientées dans un seul sens pour n'entraîner les fibres que lors de la phase de pénétration, ladite aiguilleteuse étant suivie d'un système de réception de la nappe formée. Sur une telle installation, on forme une nappe cardée à partir de fibres de polypropylène, de titre 110 dtex - coupe 90 mm, frisées par bourrage, la nappe pesant, en sortie de carde, 250 g/m2. La nappe étant maintenue à plat sur le tapis transporteur, on projette à sa surface des fibres de verre ayant un titre de 25 tex, la longueur de coupe étant de 50 mm, et ce à raison de 150 g/m2. La vitesse d'appel de la nappe est de 4m/min. L'ensemble passe ensuite à l'intérieur d'une aiguilleteuse conventionnelle réglée pour exercer une action de 40 coups/cm2. En sortie de la ligne de production, le complexe formé pèse 400 g/m2 et a une épaisseur de l'ordre de 8 min. Une telle structure fibreuse peut être utilisée comme couche centrale destinée à donner de l'épaisseur à toute structure textile complexe de renforcement de matériau stratifié, les renforts textiles proprement dits pouvant être disposés de part et d'autre d'une telle structure et qui sont associés à cette dernière par tous moyens appropriés, notamment par une opération de couture/tricotage, aiguilletage ou collage. Les renforts additionnels peuvent être de tout type conventionnel, à savoir par exemple: - des fils parallèles, jointifs ou espacés les uns des autres; - des nappes bidirectionnelles, des nappes fibreuses, voire même des tissus et/ou combinaisons de tels éléments. On a constaté qu'un tel matériau, lorsqu'il est utilisé pour réaliser une structure composite en remplacement de la couche centrale telle que décrite dans le FR-A-2 146 442, permettait d'éliminer pratiquement totalement les risques de délaminage ainsi que d'améliorer également les caractéristiques de flexion, rigidité et de tenue au vieillissement. REVENDICATIONS 1/ Structure fibreuse destinée à constituer la couche centrale donnant l'épaisseur à une armature textile complexe entrant dans la réalisation d'un matériau composite, constituée de fibres, de titre unitaire élevé, présentant un effet de "ressort", caractérisée en ce que la conformation sous forme de nappe desdites fibres de titre élevé est réalisée par cardage, et en ce que, en continu, immédiatement après réalisation de la nappe cardée, on projette à la surface de cette dernière des fibres ou filaments continus de verre qui se répartissent à plat de manière aléatoire dans toutes les directions, l'ensemble étant alors soumis à un traitement mécanique d'aiguilletage entraînant lesdites fibres ou filaments de verre au travers de toute l'épaisseur de la nappe de fibres synthétiques, de telle sorte qu'elle ressorte sur la face opposée, la structure formée étant ensuite réceptionnée sous la forme d'un enroulement. 2/ Structure fibreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la nappe fibreuse cardée est soit à base de fibres synthétiques telles que fibres de polyester, polyamide, polyéthylène, polypropylène... qui ont reçu préalablement à leur mise sous forme de nappe un traitement leur communiquant une ondulation ou frisure permanente conférant l'effet de "ressort", soit à base de fibres végétales, tel que lin, sisal, jute.. . 3/ Structure fibreuse selon la revendications 2, caractérisée en ce que les fibres de titre élevé ont une longueur de coupe comprise entre 20 et mm, lorsqu'elles sont constituées de fibres synthétiques, cette longueur pouvant être plus importante dans le cas de fibres végétales. 4/ Structure fibreuse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les fibres ou filaments de verre projetés et implantés à l'intérieur de la nappe, ont une longueur de coupe d'au moins 10 mm, leur titre étanLc compris entre 15 et 160 tex.