Brevet FR2870860A1 — publié le 20051202

COMPLEXE UTILISABLE COMME ARMATURE DANS UNE PIECE OBTENUE PAR INJECTION SOUS VIDE. Domaine Technique L'invention se rattache au domaine des textiles techniques utilisés en tant qu'armatures dans les procédés de moulage. Plus précisément, ce type de complexe est employé dans les techniques de moulage d'injection sous vide, également connues sous l'abréviation RTM pour "Résine Transfert Moulding". Elle concerne plus particulièrement une nouvelle conception de complexe particulièrement adapté aux résines chargées. Techniques antérieures De manière générale, les procédés de RTM mettent en oeuvre une étape pendant laquelle une armature textile est imprégnée d'une résine destinée à polymériser pour durcir cette armature. Cette résine est injectée en un ou plusieurs points précis, et doit donc fluer à l'intérieur de l'armature pour se répartir de manière homogène. Pour assurer un renforcement suffisant, il convient que cette armature présente une densité importante en fibres. Toutefois, une forte densité est un obstacle au fluage de la résine. Dans le document EP-0 395 548, le Demandeur a décrit une armature textile constituée de plusieurs couches associées entre elles. Certaines des couches externes de cette armature jouent le rôle de renfort, tandis que la couche intermédiaire présente une densité moindre en fibre, et constituent donc un chemin préférentiel pour le fluage de la résine. Toutefois, cette couche centrale, généralement formée d'un mat de fibres, présente une résistance trop importante à certains types de résines, notamment les résines chargées. En effet, pour certaines applications, il peut être intéressant d'utiliser des résines particulières, permettant de conférer des propriétés spécifiques à l'armature et ensuite à l'article qu'elle renforce. A titre d'exemple, certaines résines sont chargées de manière à augmenter la rigidité des articles qu'elles intègrent. L'emploi de charges assurant cette mécanisation permet également de réduire la densité des couches de renfort, et donc une réduction du coût des articles fabriqués. Ces deux types de résines présentent donc une viscosité plus importante que les résines classiquement utilisées dans les techniques de RTM. Ces résines chargées peuvent également inclure des agents ignifuges qui augmentent également sa viscosité. Un problème que se propose donc de résoudre l'invention est celui d'améliorer la capacité de fluage de la résine au sein d'une armature de ce type, tout en conservant les propriétés de renforcement satisfaisantes, et une intégrité mécanique de l'ensemble. Exposé de l'invention L'invention concerne donc un complexe textile utilisable comme armature dans une pièce obtenue par injection sous vide. Conformément à l'invention, ce complexe comporte une couche d'âme formée d'une structure ajourée, présentant une ondulation spatiale, et qui est formée de fils de haute ténacité. Ce complexe comporte également au moins une couche de renfort, formée d'une structure textile à base de fibres de haute ténacité. Cette couche de renfort vient au contact d'une fraction d'une des faces de la couche d'âme. Autrement dit, le complexe conforme à l'invention comporte une couche centrale qui est fortement ajourée, pour opposer une résistance très limitée au fluage de la résine visqueuse. Cette couche centrale présente une ondulation spatiale, c'est-à-dire qu'elle se présente sous la forme d'une structure bidimensionnelle, mais qui a subi des déformations, de telle sorte qu'elle s'écarte d'un plan de référence. Elle définit ainsi un volume libre à l'intérieur duquel la résine flue aisément en la traversant. Ces ondulations, de forme sinusoïdale ou équivalente, confèrent également à la couche centrale une déformabilité éventuellement élastique, qui lui permet de s'écraser sous les contraintes générées dans les opérations de moulage. Du fait que la structure ajourée est ondulée spatialement, la couche de renfort associée ne vient au contact de cette dernière qu'au niveau des sommets des ondulations. Cette limitation de surface de contact favorise d'autant plus la déformation de l'ensemble. En pratique, la structure ajourée peut présenter une ondulation spatiale dans 10 une ou deux directions selon le type d'utilisation de l'armature. En pratique, la structure ajourée de la couche d'âme peut être formée avantageusement d'une grille, composée de fils de haute ténacité, par exemple à base d'aramide, de carbone, de verre, ou autre fibre connue pour sa ténacité, voire des fils métalliques La structure de grille permet d'obtenir un ajourement très important, facilitant le fluage de la résine. La structure de grille est également appréciable pour sa capacité de déformation due au fait que les fils dans les sens chaîne et trame peuvent se déplacer les uns par rapport aux autres, dès lors que leurs zones de contact l'autorisent. Avantageusement, en pratique, la grille peut présenter des zones de fragilisation permettant d'en augmenter sa déformabilité lors de la mise en place dans le moule. Cette fragilisation peut s'entendre par une coupure partielle des fils qui la composent, c'est-à-dire une rupture d'une fraction de filaments composant un fil, ou bien encore une rupture de certains des fils dans des zones localisées. Avantageusement, en pratique, les fils de la structure ajourée de la couche d'âme peuvent être enduits d'une résine qui peut être thermodurcissable ou thermoplastique, dès lors qu'elle présente la propriété de ne pas se liquéfier ou trop fortement se ramollir aux températures régnant au sein de l'armature pendant les opérations d'injection. En pratique, le complexe conforme à l'invention peut être employé de telle sorte qu'il comporte deux couches de renfort définissant le volume de circulation et de fluage de la résine au niveau de la couche ajourée. Ces deux couches de renfort peuvent être associées directement à la couche centrale ajourée, lors de la fabrication du complexe. Il est également possible de réaliser le complexe en associant une couche sur une seule des faces de la structure ajourée ondulée. Dans ce cas, le volume de fluage de la résine peut être défini par une seconde couche de renfort associé ultérieurement au complexe, éventuellement même lors de l'opération mise en place dans le moule. En pratique, la couche de renfort peut être formée par différentes structures textiles, notamment des étoffes tissées, ou éventuellement des tricots, des grilles, des multi-axiaux, des mats ou des complexes. Les couches de renfort peuvent également être formées par des mats ou non tissés constitués donc à base de fibres discontinues, et présentant une isotropie. Ces couches de renfort peuvent également être elles-mêmes composites, et être constituées de plusieurs couches élémentaires, dont par exemple une peut servir de couche extérieure avec une planéité améliorée, en vue d'éviter l'apparition sur l'article moulé de la texture tissée du renfort le cas échéant. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, et les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles: La figure 1 est une vue en perspective sommaire d'un complexe conforme à l'invention montré dans une configuration ouverte. La figure 2 est une vue en coupe transversale du complexe de la figure 1. Manière de réaliser l'invention La figure 1 illustre un complexe (1) comportant de manière principale une couche centrale (2) et deux couches de renfort (3,4). La couche de renfort supérieure (3) est montrée détachée de la couche centrale (2) pour faciliter la compréhension de l'invention. La couche centrale (2) est formée d'une structure de grille comportant en chaîne et en trame des fils de haute ténacité, qui peuvent être des fils de verre, de carbone, d'aramide, ou encore des fibres à cristaux liquides, ou plus généralement des fils à haute ténacité. Dans un exemple particulier de réalisation, la grille est formée de fils présents à concurrence de 1 fil/cm, présentant chacun un titre de 600 tex. Ces fils (5,6) sont enduits d'une couche de matériau thermodurcissable qui peut typiquement être à base de résine époxy, de résine phénolique, ou encore de polyester ou de vinylester. Ces matériaux de gainage peuvent avantageusement inclure des charges destinées à conférer à la couche centrale (2) des propriétés, par exemple mécaniques ou de résistance au feu. Idéalement, ce gainage des fils de grille présente une chimie similaire ou compatible à celle des résines qui seront utilisées ultérieurement lors des opérations de moulage. Conformément à l'invention, cette couche centrale (2) présente une 20 ondulation spatiale. Cette ondulation spatiale confère une épaisseur à la couche (2) qui est réalisée à partir d'une structure initialement bidimensionnelle. Plusieurs modes opératoires permettent d'obtenir ces ondulations spatiales. Ainsi, à partir d'une grille préalablement imprégnée d'une résine thermodurcissable réticulée, on peut procéder à un chauffage, aux alentours de 200 C par exemple, qui permet un ramollissement du gainage thermodurcissable. Par un passage sur des cylindres à creux et à bosses, il est possible alors de conférer les ondulations spatiales recherchées. Selon un autre mode opératoire, il est également possible d'opérer à plat, directement à la sortie de la chaîne de formation de la grille. Dans ce cas, la grille est alors imprégnée, puis conformée, puis portée à la température de réticulation de la résine d'imprégnation. La configuration étant particulièrement ajourée, la grille n'oppose quasiment 5 aucune résistance au passage de résine même très fortement chargée, et donc de forte viscosité. Cette couche centrale (2) est associée à une première couche de renfort (3) qui peut être de types très variés. Il peut ainsi s'agir, comme déjà évoqué, de mat de fils de verre ou d'autres fils de haute ténacité, ou bien encore de structures tissées ou de structures grille. Ces couches de renfort présentent une capacité de rétention de la résine, et peuvent donc être constituées d'une pluralité de couches empilées ou mêlées, qui peuvent présenter des taux de renfort élevés, et typiquement supérieurs à 50%. La couche inférieure de renfort (4) peut être identique à la couche supérieure (3), mais également être réalisée de manière différente, par exemple en fonction de la position qu'elle occupera à l'intérieur de la pièce injectée. La liaison entre les couches de renfort et la couche centrale est réalisée par Collage. Ce collage peut intervenir au moment du thermoformage de l'âme, alors que les résines sont encore activées, ou bien encore dans une opération ultérieure après réactivation des résines. Il ressort de ce qui précède que le complexe conforme à l'invention présente 25 de multiples avantages, et notamment: - il permet le fluage de résine présentant une forte viscosité, puisque sa couche centrale n'impose quasiment aucune résistance à la résine de par sa nature qui est fortement ajourée; - il présente une très grande capacité de déformation du fait de la 30 conformation ondulée de la couche centrale, qui présente en outre un degré d'élasticité appréciable; - il assure une mécanisation de la pièce, grâce à la contribution de l'âme à la rigidité de la pièce moulée. il assure une homogénéisation de la pièce dans son épaisseur, et limite donc les risques de délaminage. il permet de bénéficier de propriétés particulière, et notamment de performance non-feu, selon le choix des matériaux employés. REVENDICATIONS 1/ Complexe textile (1) utilisable comme armature dans une pièce obtenue 5 par injection sous vide, caractérisé en ce qu'il comporte: - une couche d'âme (2) formée d'une structure ajourée présentant une ondulation spatiale, et formée de fils (5,6) de haute ténacité ; au moins une couche de renfort (3,4) formée d'une structure textile à base de fibre de haute ténacité, venant au contact d'une fraction d'une face de la 10 couche d'âme. 2/ Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure ajourée d'âme est formée d'une grille composée de fils (5,6) de haute ténacité. 3/ Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure ajourée d'âme est formée de fils (5,6) enduits d'une résine thermodurcissable ou thermoplastique. 4/ Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure 20 ajourée présente une ondulation spatiale dans une direction. 5/ Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure ajourée (2) présente une ondulation spatiale dans deux directions. 6/ Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux couches de renfort (3,4) disposées chacune sur l'une des faces de la couche d'âme (2). 7/ Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche 30 de renfort est formée par une étoffe tissée ou une grille. 8/ Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de renfort (3,4) est formée par un mat. 9/ Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de haute ténacité de la couche de renfort sont choisis dans le groupe comprenant les fils de verre, de carbone, d'aramide et des fils à base de cristaux liquides. 10/ Pièce moulée obtenue par injection de résine, incluant un complexe selon l'une des revendications 1 à 9.