Brevet FR2839986A1 — publié le 20031128

de la paroi perforce (42_) du c8ne rotatif (40). 1 2839986 La presente invention est relative au domaine technique de la production de materiaux ou pieces composites conformees ou non qui peuvent etre utilisees directement ou apres transformation ou association pour former notamment des structures ou articles en forme recherches dans de tres nombreuses applications. Plus precisement, ['invention a pour objet un renfort fibreux pour la realisation de pieces composites qui joue le r81e de barriere pour les resines injectees, ainsi que les pieces composites comprenant un tel renfort. De maniere a allier une legerete certaine a une resistance mecanique convenable, les pieces composites de l' art anterieur allient generalement au moins une armature de renfort, generalement du type textile ou assimile, a une matrice de resine, le plus souvent de type thermodurcissable, dans laquelle ladite armature est noyee pour etre presente, soit a caeur de l'epaisseur de la piece constituee, soit en surface. I1 peut etre estime que ces techniques bien matrisees donnent satisfaction dans la plupart des applications. Dans certains cas, il est sonhaite disposer de renforts de forte epaisseur comme cela est recherche dans certaines applications, comme par exemple des pieces planes ou en forme telles que des elements de carrosserie, de bateaux de plaisance, de citernes, voire d'aeronefs. I1 a d'ailleurs ete propose des armatures textiles telles que celles enseignees par le brevet FR 2 646 442 ou encore par le brevet FR 2 734 847. De plus en plus, il est necessaire de disposer de techniques simples et a faible cout, permettant de realiser des preformes pour des parois a la fois epaisses et legeres ou pour des corps a la fois volumiques et legers. Lors de la conception de tels preformes, une resine thermodurcissable a l'etat liquide est injectee d'un cOte du renfort dispose selon la forme souhaitee. I1 est done indispensable de disposer de renfort qui, de part leur nature, empeche la migration de la resine au travers du renfort, avant que celle-ci ne polymerise. De plus, il est souvent envisage d'injecter de part et d'autre du renfort des resines de nature differente. I1 est. par exemple, necessaire d'injecter en position centrale de la piece composite une resine par exemple moussante donnant son volume a la piece composite, tout en presentant un poids reduit et une autre resine a fonction mecanisante en peripherie, afin de consolider ses parois externes. 2 2839986 En general, il est necessaire de realiser une premiere ame dans un premier moule en injectant une resine par exemple du polyurethane. Ensuite, cette ame en polyurethane doit etre sablee pour lui conferer une a&esion, etant donne que suite au moulage la surface du polyurethane presente un etat de surface lisse, apres depot de cire. Enfin, cette ame en polyurethane est disposee dans un deuxieme moule avec le renfort textile pour injecter la deuxieme resine. Il est done le plus souvent necessaire de realiser une preforme constituee de l'ame en polyurethane associee au renfort fibreux utilise pour la deuxieme injection. La realisation de pieces composites est done effectuee en deux etapes de moulage avec deux moules legerement modifies, l'un pour la premiere injection, l'autre pour la deuxieme injection. Dans ce contexte, l'un des objectifs de ['invention est de fournir un produit de renfort suffisamment etanche pour assumer une fonction de barriere entre les deux milieux qu'ils departagent, afin de preserver leur integrite. L'objectif d'etancheite peut etre attache au confinement dans les deux milieux ou encore a la necessite de controler la migration dinn produit de revetement, voir de decoration, susceptible d'etre applique sur l'une des faces de la piece composite finale ou du renfort. Un tel renfort permettra notamment de realiser des pieces moulees en une seule etape. L'objet de ['invention est de repondre a cette exigence en proposant des perfectionnements aux renforts textiles, de telle maniere que ces renforts puissent repondre a une fonction seconde de barriere pour la ou les resines injectees et eventuellement pour un produit de revetement ou de decoration susceptible d'etre applique sur la piece composite ou directement sur l'une des grandes faces du renfort. Le renfort selon ['invention se doit egalement de posseder des proprietes de surface adequates pour permettre l'accrochage des resines ulterieurement injectees. Pour atteindre ces objectifs, selon ['invention le renfort fibreux pour la realisation de pieces composites moulees a base de resine injectee, comprend au moins une nappe a base de fibres de renfort. Ladite nappe est liee par couture ou tricotage a une feuille en elastomere s'etendant sur l'une des grandes faces de la nappe et assumant une fonction de barriere pour toute resine injectee d'un cote ou de l'autre de cette feuille, ladite feuille en elastomere etant associee a un non-tisse, sur au moins l'une de ses faces, pour ameliorer ['adherence d'une resine injectee de ce cOte de la feuille. L' invention a encore pour objet une piece composite obtenue a partir d'un renfort fibreux selon ['invention et d' au moins deux matrices de resine thermodurcissable ou thermoplastique confinees chacune de part et d'autre du renfort fibreux. Diverses autres caracteristiques ressortent de la description faite cidessous en reference aux dessins annexes qui montrent, a titre d'exemples non limitatifs, des formes de realisation et de mise en ceuvre de ['objet de ['invention. La fg. 1 est une perspective, en partie arrachee, illustrant une premiere forme de realisation du renfort fibreux conforme a ['invention. La fig. 2 est une coupe-elevation transversale partielle, a plus grande echelle, du renfort fibreux selon la fig. 1. La fig. 3 est une coupe-elevation transversale partielle, conforme a la fig. 2 illustrant une autre variante de realisation de ['objet de ['invention. La fig. 4 est une coupe partielle, a echelle differente, d'une piece composite obtenue a partir d'un renfort fibreux selon ['invention. L'invention est relative a un renfort fibreux specifiquement a fonction etanche pour la realisation de pieces composites, moulees ou non, a base de resine thermodurcissable injectee, de telle sorte que ce renfort fibreux constitue une armature de renfort de type textile, noyee pour partie au moins dans une matrice de resine en particulier thermodurcissable ou thermoplastique. Le renfort fibreux selon ['invention designe dans son ensemble par la reference 1 se presente dans une forme de realisation, comme cela est illustre par les fig. 1 et 2. Un tel renfort comprend une nappe 2 a base de fibres de renfort, a fonction essentielle d' armature de renforcement qui est caracterisee par une epaisseur notable. I1 do it etre rapp el e que [' invention s ' appli que tout autant aux armature s de renfort qui vent de faible epaisseur et, en consequence, la forme de realisation selon la fig. 1 n'est donnee quta titre d'exemple. Dans cet exemple, la nappe 2 est constituee essentiellement par une ame 3 a base de fibres appropriees. Preferentiellement mais non limitativement, de telles fibres ont subi un traitement de frisure pour conferer a l'ame 3 des caracteristiques de legerete et d' epaisseur ainsi qutune texture aeree. Dans un exemple, l' ame 3 peut etre constituee a base de fibres de polyester ou polypropylene possedant un titre au moins egal a 30 decitex (dtex), une longueur de coupe comprise entre 40 et 110 mm et qui ont recu prealablement a leur mise en forme sous nappe, un traitement de texturation leur conferant une frisure permanente. Comme cela est presente aux ffg. 1 et 2, l'ame 3 est avantageusement associee, sur l'une de ses faces par exemple 32, a une couche textile de renfort telle que 4. La couche de renfort 4 peut etre avantageusement composee de nappes fibreuses telles que des nappes de fibres de verre et/ou carbone etlou aramide, des nappes unies ou bidirectionnelles ou encore des fils jointifs ou contigus ou espaces, realises en verre, en carbone ou en aramide. I1 doit etre retenu que la nappe 2 peut aussi etre constituee par une pluralite d'ames 3 ou de materiaux ayant une fonction de fluage ou drainage de la resine et de couches 4 et que dans la plupart des cas, cette nappe 2 presente une capacite de deformabilite et de souplesse la rendant apte a epouser des conformations variees. Le renfort fibreux selon ['invention comprend en outre, sur l'une des faces de la nappe 2, une feuille 6 en elastomere qui est destinee a assumer une fonction de barriere, de telle maniere qu'une matrice de resine thermodurcissable injectee d'un cote ou de l'autre du renfort reste confinee de ce meme cOte, sa migration etant empecher par la feuille 6 souple en elastomere. Comme le montrent les fig. 1 et 2, l'ame 3 est associee, sur l'une de ses faces 32, a la couche textile de renfort 4 et sur son autre face 3 a la feuille 6 en elastomere. Cette feuille 6 en elastomere est en une matiere a la fois souple, deformable et elastique. On utilisera par exemple, une feuille en caoutchouc naturel ou encore en caoutchouc synthetique ou artificiel tel que le caoutchouc styrene butadiene (SBR), le caoutchouc chloroprene, le caoutchouc nitrile butadiene (NBR) ou le caoutchouc isoprene (IR). La feuille 6 presente de facon avantageuse et independante une epaisseur comprise de 0,15 a 0,5 mm, une densite de 0,9 a 1,25, un module de contrainte de 0,15 a 2 MPa, de preference superieur ou egal a 0,5 MPa pour 100 % de deformation et un allongement a la rupture de 50 a 600 % de preference superieur ou egal a 400 %. Est particulierement adaptee a la presente invention, une feuille de caoutchouc naturel d'une epaisseur de 0,3 a 0,4 mm, de densite 1,1 et presentant un 2839986 module de contrainte de 1,1 MPa pour 100 % de deformation et un allongement a la rupture superieur a 600 %. Par ailleurs, cette feuille 6 est traitee, sur au moins l'une de ses faces, de preference, sur sa face 6 situee a ltoppose de la nappe 2, pour ameliorer ['adherence de toute resine ulterieurement injectee, lors de la conception de la piece moulee. Ce traitement consiste a associer la face 6 de la feuille elastomere a un non-tisse 7. De maniere avantageuse, il peut egalement etre prevu, comme le montre la fig. 3, que la feuille 6 en elastomere soit egalement traitee sur sa face 62 situee du cOte de la nappe 2 pour ameliorer ['adherence d'une resine injectee de ce cote de la feuille 6 en elastomere. De ce cote, l'accrochage de la resine est deja facilite par la presence de la nappe 2. Dans ce cas, la feuille elastomere 6 est avantageusement associee sur sa face 6 a un non-tisse 7 et sur sa face 62 a un autre non-tisse 8. Les nontisses 7 et 8 sont, par exemple, disposes sur les faces de la feuille 6 en elastomere lors de la realisation de cette derriere. La liaison est notamment realisee par thermocompressage. Les non-tisses 7 et 8 possedent, de preference, une porosite choisie en fonction de la nature et de la viscosite des resines a ltetat dtinjection qui seront utilisees lors de la fabrication des pieces moulees ulterieures. Les non-tisses 7 et 8 sont, de preference mais non exclusivement, a base de fibres de meme nature, en particulier des fibres courses liees mecaniquement. Selon un mode de realisation particulier, le non-tisse 7 et le cas echeant le non-tisse 8 vent a base de fibres de polyethylene terephtalate ou d'acrylique de titre compris entre 0,5 et 6, 7 decitex et presentent une densite de surface de 20 a 100 g/m2. I1 apparat done que le renfort fibreux 1 selon ['invention est constitue d'une pluralite de couches. La cohesion du renfort 1 est assuree par couture ou tricotage. Cette couture-tricotage permet de lier la nappe 2 avec la feuille 6 en elastomere associees a un ou deux non-tisses 7 et 8. En general, la couture-tricotage 5 sert a la fois pour lier la couche de renfort 4 a l'ame 3 pour former la nappe 2 et lier cette nappe 2 a la feuille en elastomere 6. Cette couture-tricotage est par exemple realisee a ['aide d'un fil synthetique. I1 appara^t done que la presence de la feuille 6 en elastomere constitue une caracteristique essentielle de ['invention. Cette feuille 6 doit, meme apres couture ou tricotage, assumer sa fonction de barriere etanche. La feuille en elastomere 6, de part sa souplesse et son elasticite, se resserre autour du fil de couture-tricotage apres le passage de l'aiguille de facon a assurer l'etancheite. La fonction de la feuille 6 est. lors de la conception des pieces moulees, de s'opposer a la migration de la resine thermoplastique ou thermodurcissable qui est injectee a ltetat liquide ou pateux. Ainsi, avant que la polymerisation soit totale et/ou que le durcissement de la resine soit obtenue, cette derriere reste confinee d'un cote ou de l'autre de feuille en elastomere 6. Le renfort fibreux selon ['invention est done a la fois souple, deformable et etanche. Ainsi, il est parfaitement adapte a la realisation de preformes ou de pieces composites moulees. Sa vocation est de constituer une armature de renforcement pour une telle piece composite, qui est obtenu, non necessairement par moulage et conformation, mais principalement par injection d'une ou plusieurs resines en particulier thermoplastiques ou thermodurcissables. La presente invention concerne egalement les pieces composites moulees composees au moins pour partie d'un renfort fibreux selon ['invention, allie a au moins deux matrices de resine thermodurcissable confinees chacune de part et d'autre de la feuille elastomere. Une telle piece moulee est partiellement representee a la fg. 4. Deux resines 9 et 10 vent injectees de part et d'autre du renfort fibreux 1. D'une maniere avantageuse, une piece composite selon ['invention est composee au moins pour partie d'une premiere matrice 9 en resine thermodurcie par exemple, de vinylester, polyester ou de resine epoxy ou phenolique, ou bien de resine thermoplastique situee au moins en partie dans la nappe fibreuse, et separee par la feuille elastomere 6 d'une seconde matrice 10 de polyurethane. Les resines thermoplastiques ou thermodurcissables vent injectees a ltetat liquide ou pateux d'un cote ou de l'autre du renfort fibreux 1 selon ['invention. La resine injectee 9 dans la nappe 2 constitue une matrice pour les fibres de cette derriere qui est incorporee a l'interieur de l'epaisseur de paroi en resine. Avant que la polymerisation ne debute, la feuille 6 en elastomere joue son role de barriere etanche et aucune migration de la resine de l'autre cote du renfort 1 ne peut done intervening Il devient ainsi aise de realiser pratiquement a un cout interessant des corps conforme alleges ou des corps ou masses de remplissage alleges. La resine 9 de type polyester est generalement injectee du cote du renfort fibreux afin de constituer une paroi renforcee. La resine 10 de type polyurethane est injectee de l'autre cote et constitue apres durcissement le volume de la piece composite tout en etant de faible poids. A l' etat d' injection, la resine thermodurcissable 10 constituee de polyurethane adhere difficilement sur la feuille en elastomere c' est pourquoi il est preferable que la feuille 6 soit associee sur sa face 6 situee cote polyurethane a un non-tisse 7. Par contre, a l'etat dtinjection, la resine 9 constituee d'une resine polyester thermodurcissable ou d'une resine thermoplastique adhere plus facilement a la feuille en elastomere 6, si bien que le non-tisse 8 peut etre supprime. Ces pieces composites et preformes vent realisees selon des techniques classiques bien connues de l'homme de ['art. Les renforts fibreux 1 et pieces composites selon ['invention pourront etre utilises pour la fabrication de structures de bateaux tels que les capots, trappes, safrans, gouvernails, ailerons, portiques, pour la fabrication de structures de vehicules tels que des capots de coffre, hayons ou retroviseurs ou encore de pieces industrielles ou d' articles de sport et loisir, ou des pales d' eolienne. L' invention nt est pas limitee aux exemples decrits et representes car diverges modifications peuvent y etre apportees sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Renfort fibreux (1) pour la realisation de pieces composites moulees a base de resine (9, 10) injectee, du type comprenant au moins une nappe (2) a base de fibres de renfort, caracterise en ce que la nappe (2) est liee par couture ou tricotage a une feuille (6) en elastomere s'etendant sur l'une des grandes faces de la nappe (2) et assumant une fonction de barriere pour toute resine (9, 10) injectee d'un c8te ou de l'autre de cette feuille (6), ladite feuille (6) en elastomere etant associee a un non-tisse (7, 8), au moins sur l'une de ses faces (6, 62), pour ameliorer l'a&erence d'une resine (9,10) injectee de ce cOte de la feuille (6). 2 - Renfort fibreux (1) selon la revendication 1, caracterise en ce que la feuille (6) en elastomere est associee a un non-tisse (7), au moins sur sa face (6) opposee a la nappe (2). 153-Renfort fibreux (1) selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que la feuille (6) en elastomere est associee a un non-tisse (7 et 8), sur chacune de ses faces (6 et 62), pour ameliorer l'a&erence d'une resine (9, 10) injectee de chaque c8te de la feuille (6). 4 - Renfort fibreux (1) selon l'une des revendications 1 a 3, caracterise en ce que la feuille (6) en elastomere est en caoutchouc naturel ou synthetique. - Renfort fibreux (1) selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce que le non-tisse (7, 8) possede une porosite choisie en fonction de la nature et de la viscosite de la resine injectee (9, 10). 6 - Renfort fibreux (1) selon la revendication 5, caracterise en ce que le non-tisse (7, 8) est a base de fibres de polyethylene terephtalate ou d'acrylique de titre compris entre 0,5 et 6,7 dtex et presente une masse surfacique de 20 a 100 g/m2. 7 - Piece composite moulee obtenue a partir d'un renfort fibreux (1) selon l'une des revendications 1 a 6, et d' au moins deux matrices de resine thermoplastique ou thermodurcie (9, 10) confinees chacune de part et d'autre de la feuille (6) en elastomere. 8-Piece composite selon la revendication 7, caracterisee en ce qu'elle est obtenue a partir d'une premiere matrice (9) de polyester, vinylester, resine epoxy ou phenolique situee au moins en partie dans la nappe (2) et separee par la feuille (6) en elastomere d'une seconde matrice (10) de polyurethane. 9 - Utilisation d'un renfort fibreux (1) selon l'une des revendications 1 a 6 ou d'une piece composite selon la revendication 7 ou 8 pour la fabrication de structures de bateaux tels que les capots, trappes, safrans, gouvernails, ailerons, portiques, pour la fabrication de structures de vehicules tels que des capots de coffre, hayons ou retroviseurs ou encore de pieces industrielles ou d' articles de sport et loisir ou des