Brevet FR2897296A1 — publié le 20070817

-1- BACHE, DESTINEE A LA FERMETURE D'UN MOULE DE MOULAGE PAR TECHNIQUE DE MOULE FERME, ET NOTAMMENT PAR INFUSION OU INJECTION DE RESINE. Domaine Technique : L'invention se rattache au domaine de la fabrication des matériaux composites par des procédés de moulage employant des moules fermés. Il peut s'agir de procédés d'infusion ou d'injection de résine. Il peut également s'agir de procédés utilisant des renforts préimprégnés de résine. Elle concerne plus spécifiquement un des organes utilisés lors de la mise en oeuvre du procédé de moulage. Plus précisément, elle concerne une bâche destinée à la fermeture du moule lors de l'infusion de la résine. L'invention vise plus spécifiquement une nouvelle structure de ce type de bâche, qui permet d'optimiser la propagation de la résine lors de son introduction. Dans la suite de la description, l'invention sera plus particulièrement décrite pour des procédés d'infusion, sans toutefois être limitée à cette seule technique, étant donc entendu qu'elle peut se transposer aux moulages par injection de résine, ou par polymérisation de renforts préimprégnés. Techniques antérieures : De façon générale, les procédés de moulage par infusion ou injection de résine mettent en oeuvre plusieurs étapes parmi lesquelles figurent la mise en place d'éléments de renfort fibreux sur la forme d'un moule. Le moule est ensuite refermé par l'intermédiaire d'un couvercle permettant le passage contrôlé d'une résine qui va infuser à l'intérieur du renfort pour totalement l'investir, puis polymériser, afin de donner une pièce rigide. La propagation de la résine se fait par l'application d'un vide en certains points du couvercle vers lequel la résine introduite dans le moule se déplace automatiquement. En pratique, le couvercle du moule peut être réalisé par un film étanche, qui sera ensuite éliminé après moulage. On conçoit que l'emploi d'un film jetable génère des déchets qui compliquent la mise en oeuvre globale du procédé. Il est également connu d'utiliser des couvercles -2- formés d'une bâche plus épaisse, mais réutilisable. Cette bâche doit assurer une étanchéité qui est un paramètre primordial pour le bon déroulement du procédé d'infusion, puisque le vide appliqué doit attirer la résine infusant, et non pas un air issu de fuites. Plus précisément, la bâche fermant le moule est généralement équipée d'une ou plusieurs valves, permettant l'introduction des composants de la résine à l'intérieur du moule. Le nombre de ces valves est généralement déterminé en fonction de la forme du moule, et de la propagation de la résine que l'on souhaite réaliser. Dans certains cas, il peut en effet être utile que la résine se propage à partir de plusieurs points d'entrée. De la même manière, la bâche est généralement équipée d'un ou plusieurs embouts permettant le raccord à une source de vide. Ces embouts constituent les pôles vers lesquels est attirée la résine infusant. Pour assurer une propagation de la résine sur l'intégralité de la surface de la pièce à mouler, il est nécessaire d'acheminer la résine en divers endroits de la pièce, par la formation de zones de propagation privilégiées. Ainsi, une technique largement répandue consiste à utiliser des éléments en forme de ressorts hélicoïdaux, et qui sont disposés entre la bâche et le renfort textile qui constituera l'âme de la pièce moulée. Ces ressorts hélicoïdaux, du fait de leur résistance à l'écrasement, définissent une zone ouverte entre la bâche et le renfort. A l'intérieur de cette zone peut se déplacer très aisément la résine, pour en sortir et se répandre le long de cette zone de distribution. Cette technique, si elle permet une répartition correcte de la résine, présente toutefois des inconvénients majeurs. En effet, ce canal de propagation privilégié de la résine constitue une zone d'accumulation de cette résine lors de sa polymérisation. Du fait du caractère exothermique de la réaction chimique de polymérisation, l'élévation de température qui en résulte est la source de phénomènes de retrait de la résine qui se traduisent par des irrégularités d'aspect au niveau de la face visible de la pièce moulée. En outre, cette zone d'accumulation de résine, située du côté opposé au moule forme, après démoulage, une surépaisseur qu'il est nécessaire d'éliminer, par ponçage notamment, si cette face interne de la pièce doit ensuite recevoir d'autres -3- éléments. On conçoit que de telles opérations nécessitent une main d'oeuvre importante, et peuvent se révéler longues et fastidieuses. Une solution en vue d'éviter l'emploi de ces canaux intégrés à la pièce moulée consiste à équiper la bâche de multiples points d'injection de résine. Toutefois, cette solution présente également des inconvénients, dans la mesure où il est nécessaire de réaliser une étanchéité optimale au niveau de chacun des points d'injection. En outre, la propagation de la résine à partir de plusieurs points distants peut engendrer l'emprisonnement de bulles d'air, lorsque deux fronts de propagation de la résine se rejoignent. Ces bulles, si elles ne sont pas éliminées, elles constituent des zones fragiles de la pièce moulée. L'un des objectifs de l'invention est d'optimiser la répartition et la propagation de la résine, sans engendrer d'accumulation de cette dernière à l'intérieur de la pièce moulée, ni complexifier de façon excessive la bâche de fermeture de moule, et ce tout en assurant une qualité optimale des propriétés mécaniques de la pièce obtenue. Exposé de l'invention L'invention concerne donc une bâche destinée à la fermeture d'un moule de moulage par injection de résine. Conformément à l'invention, cette bâche comporte au moins un canal gonflable, dont une partie est formée par une fraction de la face supérieure de la bâche. De la sorte, le gonflement du canal provoque la déformation localisée de la bâche, de chaque côté du canal. Cette déformation génère donc un volume libre entre la bâche et le renfort textile, volume à l'intérieur duquel peut se propager librement et rapidement la résine en cours d'infusion. Lorsque ce canal est dégonflé, la bâche reprend sa forme d'origine, et le volume libre dans lequel s'est propagée de façon privilégiée la résine disparaît totalement ou quasi totalement. Ainsi, à l'issue du procédé, la pièce moulée ne comporte pas d'accumulation particulière de résine. Contrairement donc à l'art antérieur, aucune opération de ponçage n'est nécessaire. De même, dans la mesure où les canaux caractéristiques -4- sont dégonflés avant que l'étape de polymérisation n'entre dans sa phase exothermique, on limite les augmentations localisées de température, sources de retrait comme déjà évoqué. En d'autres termes, l'invention consiste à conférer à la bâche une capacité de déformation qui peut être contrôlée, de manière à former sur la face interne de la bâche des gorges temporaires de passage de la résine. Ces gorges ne sont formées que pendant le temps nécessaire à la propagation, et disparaissent, en éliminant les accumulations de résine, avant que cette dernière ne polymérise. En pratique, le canal peut être réalisé de différentes manières. Ainsi, ce canal peut être formé par exemple d'une bande de textile solidarisée par soudure sur la face supérieure de la bâche. L'espace formé entre cette bande et la bâche peut servir de canal en tant que tel, dans la mesure où il présente une étanchéité satisfaisante. Dans ce cas, on peut prévoir que la bande soit soudée à la face supérieure de la bâche avec une bonne étanchéité. Il est également possible que le canal ainsi formé accueille un boudin gonflable lui-même étanche. Dans ce cas, la bande rajoutée sur la face supérieure de la bâche n'a pas à assurer une fonction d'étanchéité, mais uniquement le maintien mécanique par son inextensibilité. En pratique, la bâche peut comporter plusieurs canaux distincts, présentant chacun un embout de gonflage. Autrement dit, il est possible de former des gorges de propagation de la résine à différents endroits de la bâche. Cette variante est particulièrement avantageuse dans le cas où l'on souhaite maîtriser la propagation de la résine dans une pièce complexe, de géométrie sophistiquée. En effet, il est ainsi possible de commander le gonflage de ces canaux de façon indépendante et donc décalée dans le temps, de manière à provoquer un séquencement de la propagation de la résine en fonction de la géométrie de la pièce. L'infusion de la résine est donc bien maîtrisée lorsqu'elle doit se faire selon les différentes phases imposées par la géométrie de la pièce à réaliser. -5- Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : -les figures 1 et 2 sont des vues en perspective sommaire d'une bâche conforme à l'invention, montrée lorsque les canaux caractéristiques sont respectivement dégonflés et gonflés ; - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe perpendiculairement aux canaux caractéristiques, montrant la bâche et le canal dans des configurations respectivement dégonflées et gonflées. Manière de réaliser l'invention Comme illustré à la figure 1, la bâche (1) conforme à l'invention se présente sous la forme d'une membrane (2) à base d'une matière compatible avec les solvants des résines employées pour le procédé d'infusion. Cette matière peut être donc variable en fonction du type d'infusion utilisé. Cette bâche (1) est destinée à venir couvrir un moule, illustré en traits pointillés. Conformément à l'invention, cette bâche (1) comporte des canaux gonflables (5,6). Comme illustré à la figure 1, ces canaux (5,6) sont réalisés par la mise en place sur la face supérieure de la bâche de bandes (7,8) qui sont solidarisées par leurs lisières (9,10) sur la face supérieure de la bâche (1). Dans la forme illustrée, cette solidarisation peut intervenir par soudure, de manière à assurer une solidité de l'accrochage. Il importe également qu'à l'instar de la bâche, la bande (7,8) supplémentaire soit inextensible, afin de provoquer la déformation de la bâche (1) lorsque le canal (5,6) est gonflé. Différentes structures peuvent être employées pour réaliser la bande. Ainsi, dans l'exemple illustré, une des bandes (5) est réalisée à partir d'une grille formant un filet, soudé par ses deux grandes lisières (9) au niveau de la bâche. Le fourreau ainsi défini accueille un boudin gonflable (11), qui présente des bonnes propriétés d'étanchéité, et qui est équipé d'une valve de gonflage (13) au niveau de l'une de ses extrémités (15). L'autre bande (10) illustrée à la figure 1 est à base d'un -6- matériau étanche, typiquement similaire à celui de la bâche. Cette bande (10) est soudée par ses quatre côtés (10,12) à la bâche. Elle comporte une valve de gonflage (14) agencée pour maintenir une étanchéité vis-à-vis de l'extérieur. De façon complémentaire, la bâche (1) est équipée d'un point d'injection (21) de résine, situé à proximité du canal caractéristique. Un autre embout d'extraction d'air (22) est également prévu au niveau de l'autre canal, en vue d'être relié à une source de vide (24). Le fonctionnement de l'invention est illustré aux figures 2, 3 et 4. Ainsi, dans l'état dégonflé, comme illustré à la figure 3, le boudin gonflable (11) est d'une configuration aplatie éventuellement accentuée par la mise sous vide du boudin. La bande (7) formant la partie supérieure du canal (5) plaque le boudin (11) sur la bâche (2). Lorsque le boudin (11) est relié à une source de pression, il se gonfle, provoquant la déformation du canal (5) comme illustré à la figure 4. Des zones en creux se forment sur la face inférieure de la bâche (2), définissant des espaces libres (30,31) entre la bâche (2) et le renfort textile (4) destiné à recevoir la résine. Les espaces libres (30,31) constituent des volumes à l'intérieur desquels la résine se déplace préférentiellement. Dans ce cas, comme illustré à la figure 2, la résine injectée au niveau du point d'injection se répand le long de l'espace (30) formé au niveau du canal (5). De la sorte, la progression de la résine à l'intérieur du renfort textile, figurée par les traits pointillés (35,36,37), s'effectue sur la quasi-totalité de la largeur du moule, et non pas concentriquement à partir du point d'injection (21) si le canal caractéristique était absent. A la fin de l'injection, les boudins (11) et donc les canaux (5,6) sont mis à la pression atmosphérique, de sorte que la bâche retrouve sa configuration initiale illustrée à la figure 1. La bâche estompe donc les traces créées par les passages privilégiés (30,31) de résine, et limite le marquage de la pièce. Il se peut toutefois qu'une quantité de résine demeure au niveau des canaux caractéristiques, mais cette quantité est extrêmement réduite, et négligeable par rapport aux concentrations observées dans les systèmes de l'art antérieur, dans lesquels des canaux de résine sont réalisés dans la pièce moulée. -7- Dans une forme non représentée, la bâche peut comporter d'autres points d'injection, et surtout d'autres canaux caractéristiques, activables selon un séquencement approprié, pour provoquer la progression contrôlée de la résine en fonction notamment de la géométrie de la pièce finale. Il ressort de ce qui précède que la bâche conforme à l'invention intègre des répartiteurs d'injection, permettant de guider la résine au cours de son avancée. La progression de la résine est donc optimisée, et ce sans qu'il ne reste de quantité importante de résine accumulée à la fin du moulage. L'aspect final de la pièce est donc amélioré par rapport aux solutions existantes. Des gains sont également réalisés en termes de main d'oeuvre concernant les opérations de finition nécessaires dans les solutions existantes. En outre, le nombre de points d'injection peut être réduit, ce qui diminue les risques de fuite, ainsi que le matériel associé aux points d'injection. REVENDICATIONS - 1- Bâche (1) destinée à la fermeture d'un moule de moulage par technique de moule fermé, telle que par infusion ou injection de résine, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un canal gonflable (5,6), dont une partie est formée par une fraction de la face supérieure (2) de la bâche, de sorte que le gonflement du canal (5,6) provoque la déformation localisée de la bâche. - 2- Bâche selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal gonflable (5,6) est formé par une bande solidarisée (7,8) par ses lisières sur la face supérieure (2) de la bâche. - 3- Bâche selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bande (7,8) est soudée à la face supérieure de la bâche. - 4- Bâche selon la revendication 2, caractérisée en ce que le canal (5) contient un boudin gonflable. - 5- Bâche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs 20 canaux présentant chacun un embout de gonflage.15