Brevet FR2862016A1 — publié le 20050513

La présente invention concerne un procédé pour donner une forme à une pièce en matériau composite à base de résine thermodurcissable et ce, après polymérisation. Ceci était jusqu'alors impossible et imposait qu'une pièce polymérisée gardait sa forme définitivement. L'avantage de pouvoir les post-former prend toute sa valeur dans le travail de matériaux composites pultrudés, car ils sont fabriqués en grandes longueurs (plusieurs kilomètres) puis utilisés en moins grandes quantités. Les courbures que l'on souhaite leur donner à posteriori étant différentes d'une fois sur l'autre, on ne peut pas les fabriquer courbés. De plus, la technologie de la pultrusion n'autorise que de très larges rayons de courbure variables selon les sections, mais de plusieurs mètres dans tous les cas. Les pièces à base de résine thermoplastique, que l'on peut post-former à chaud, sont, quant à elles, plus chères, moins résistantes mécaniquement, et moins disponibles sur le marché, voire n'existent pas dans beaucoup de dimensions. La technique existe déjà dans le bois lamellé-collé, mais les éléments de base sont alors pré-formés, ce qui implique que le bois est post-formable par une autre technique, ce qui n'est pas le cas du matériau composite à base de résine thermodurcissable. Ce n'est alors pas la colle qui maintien le produit fini en forme. Dans notre cas, les éléments d'origine reprendront leur forme initiale si l'on supprime la colle. Le procédé de mise en forme selon l'invention permet de réaliser, à partir de pièces standard stockées déjà polymérisées, telles que des feuilles, plaques, ou profilés, des pièces de formes courbes à la demande, dans les limites de résistance à la flexion des matériaux de base utilisés. On peut alors réaliser des pièces de forme sans passer par la technique du moulage, qui produit des pièces coûteuses et peu mécaniques en raison du faible taux de charge qu'elles contiennent et impliquent la fabrication d'un moule, souvent inenvisageable pour des pièces unitaires ou de faibles quantités. Le principe de l'invention est le suivant: - Mise en forme de plusieurs éléments de base rectilignes encollés entre eux (Fig. 1) 30 - Maintien en position de l'ensemble jusqu'à polymérisation de la colle (Fig. 2) Retrait du système de maintien On constate alors un retrait de l'ensemble qui dépend de la colle utilisée, des rayons de courbure appliqués et des sections des éléments d'origine. Selon les modes particuliers de réalisation: - Les éléments d'origine peuvent être au nombre de deux ou plus selon le rapport courbure I section que l'on souhaite obtenir. - Les éléments d'origine peuvent être ou non de section différentes. - La mise en forme peut être réalisée par une simple charge ou par un conformateur selon les quantités à produire. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente la mise en forme par chargement en flexion de deux éléments 5 de base rectilignes. La figure 2 représente le maintien en position des deux éléments encollés de la figure 1 pendant la polymérisation de la colle. La figure 3 met en évidence le retrait constaté sur la poutre obtenue à partir des deux éléments des figures 1 et 2 après suppression de la contrainte de mise en forme. La figure 4 représente la mise en forme par conformateur de deux éléments de base rectilignes en vue d'obtenir un arceau de crinoline. La figure 5 représente le maintien en position des éléments de la figure 4. La figure 6 met en évidence le retrait constaté sur l'arceau de crinoline après sortie du conformateur. La figure 7 représente la façon dont on réalise un épaulement au moment du ponçage pour garantir l'épaisseur du joint de colle. En référence aux dessins de la feuille 1 / 2, figures 1, 2 et 3, exemple "poutre", le dispositif comporte un premier élément de base (A), ici une poutre pultrudée en fibre de verre et résine polyester de longueur 6 m et de section carrée de 50 x 50 x 5 x 5, un second élément de base (C) identique au premier (A), un joint (B) de colle méthacrylate d'épaisseur conforme aux prescriptions du fabricant, des serre-joints (D) le tout sur deux appuis et une charge. Dans la figure 3, on observe la position de la poutre avant retrait (E), qui met ce dernier en évidence. En référence aux figures de la feuille 2 / 2, figures 4, 5, 6 et 7, exemple "arceau de crinoline", le dispositif comporte un premier élément de base (4), ici un plat pultrudé en fibre de verre et résine polyester de longueur 2 m et de section 50 x 4, un second élément de base (6) identique au premier (4), un joint (5) de colle méthacrylate d'épaisseur conforme aux prescriptions du fabricant, une partie de conformateur fixe (1), une première partie de conformateur mobile (2) et une seconde partie de conformateur mobile (3). Dans la figure 3, on observe la position de l'arceau avant retrait (7), qui met ce dernier en évidence. Dans la figure 7, l'épaisseur du joint de colle (5) entre les plats pultrudés (4) et (6) est garantie par un épaulement (8) laissé au moment du ponçage. Exemple 1: Fabrication d'une poutre cintrée à partir de deux profilés pultrudés 35 en fibre de verre et résine polyester de longueur 6 m et de section 50 x 50 x 5 x 5. Ce type de poutre peut être utilisé pour fabriquer des passerelles de forme, des garde-corps ou plate-forme circulaires des dômes de couverture ou des poutres de charpente, la liste étant non exhaustive. Pour obtenir un minimum de retrait, il convient de choisir une colle à allongement très faible, avec une résistance au cisaillement très élevée. On trouve ces caractéristiques réunies dans les colles méthacrylates, comme la MA310 de la société Plexus (Groupe ITW). L'épaisseur du joint de colle étant d'une importance primordiale, on la garantira par l'ajout d'une cale entre les deux poutres avant collage. On notera qu'étant donné qu'il faut poncer les poutres avant de les encoller, on pourra pratiquer un ponçage bilatéral partiel de chacun des éléments de base, formant ainsi un épaulement central (8) qui tiendra lieu de cale. Pendant la mise sous charge, il existe un risque de glissement latéral des poutres l'une par rapport à l'autre. On résoudra ce problème par d'adjonction de guides fixés provisoirement sur l'une des poutres et accueillant la deuxième avec un peu de jeu. On réalisera de préférence ces guides dans un matériau gras type polyéthylène haute densité, pour éviter que la colle n'attache dessus. On en disposera suffisamment pour que les poutres ne puissent glisser entre deux d'entre eux. Quand on a poncé en laissant l'épaulement, nettoyé les surfaces à encoller, dégraissé à l'acétone, encollé, disposé les guides et mis sous charge, on ajoute des serre-joints (D) sur toute la longueur de la poutre pour assurer une bonne homogénéité du serrage du joint de colle. On attend alors la polymérisation de la colle, puis on retire les serre-joints, les guides et enfin la charge. On constate alors le retrait (E). Exemple 2: Arceau de crinoline Un arceau de crinoline est un élément constitutif d'une échelle à crinoline. Ces échelles sont couramment fabriquées en matériaux composites pour des problèmes de corrosion, de masse ou de champ magnétique. La crinoline étant constituée d'arceaux et de plats filants et l'échelle étant faite uniquement de pièces rectilignes, la seule pièce qui pose problème est l'arceau, qui est une pièce courbe. Jusqu'alors, les arceaux étaient réalisés par moulage, procédé lent, cher, donnant un produit aux piètres caractéristiques mécaniques et donc, de section importante. La réalisation d'arceaux de crinoline selon l'invention permet, à la fois, de diviser la section par deux, de diviser le prix par trois et de multiplier la raideur par deux, tout en étant plus rapide à fabriquer, ce qui implique des quantités stockées moins importantes. Le procédé est similaire à celui des poutres évoqué plus haut, mais étant donné que les quantités de pièces identiques à produire sont importantes, on passera par la technique du conformateur. On travaillera avec deux plats de section 50 x 4 et de longueur 2 m Quand on a poncé en laissant l'épaulement, nettoyé les surfaces à l'acétone, encollé, on place les plats dans le conformateur (figure 4). On les contraint ensuite à épouser les formes du conformateur (figure 5) et on attend le temps de polymérisation de la colle. On retire ensuite l'arceau du conformateur et on constate le retrait (7). REVENDICATIONS 1. Procédé pour donner une forme à une pièce en matériau composite à base de résine thermodurcissable et ce, après polymérisation. a) Mise en forme de la pièce par superposition d'au moins deux pièces de base (4 et 6, par exemple) identiques ou différentes, collage mutuel de 5 leurs faces de formes complémentaires, généralement planes, en regard l'une de l'autre et mise sous contrainte de l'ensemble dans un conformateur (1 et 2) ou par l'intermédiaire d'une charge et maintien en position jusqu'à polymérisation de la colle. b) Suppression de la charge ou retrait du conformateur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle utilisée a un faible allongement et une grande résistance au cisaillement. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une cale est placée entre les éléments de base, pour garantir l'épaisseur du joint de colle (5). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cale est matérialisée par un épaulement central (8) sur les faces en regard l'une de l'autre des éléments de base, laissé au moment du ponçage. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des guides sont fixés provisoirement sur l'un des éléments de base, accueillant le ou les autre(s) élément(s) avec un peu de jeu, afin d'éviter le glissement latéral des éléments les uns par rapport aux autres. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les guides sont réalisé dans un matériau gras de type PolyEthylène Haute Densité (PEHD), afin d'éviter que la colle n'attache dessus. 15 20