Brevet FR2897291A1 — 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'introduction de la résine. L'invention vise plus spécifiquement une nouvelle structure de ce type de bâche, qui permet notamment de mettre en oeuvre des opérations de régulation thermique. 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 de résine mettent en oeuvre plusieurs étapes parmi lesquelles figure 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 souple permettant le passage contrôlé d'une résine qui va infuser à l'intérieur du renfort pour totalement l'investir, puis polymériser, afm de donner une pièce rigide. La propagation de la résine se fait par l'application d'un vide en certains points de la bâche, vers lesquels la résine introduite dans le moule se déplace automatiquement. 2897291 -2- 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 formés d'une bâche plus épaisse, mais réutilisable. 5 Cette bâche doit assurer une étanchéité qui doit être maintenue dans le temps, si l'on souhaite réutiliser la même bâche de fermeture de moule plusieurs fois consécutives. Le procédé d'infusion de résine du fait de sa nature chimique présente plusieurs phases successives. En effet, les résines de polyuréthane, d'époxy et autres, sont obtenues par la polymérisation in-situ de différents composants introduits 10 simultanément dans le moule. La réaction chimique qui a lieu entre ces deux composants nécessite d'être initiée à une température optimisée. Puis, elle présente ensuite un caractère exothermique au fur et à mesure de son déroulement. Un compromis doit être trouvé, en ce qui concerne la température ambiante 15 du local dans lequel est effectuée l'opération d'infusion. Ainsi, cette température ne doit pas être trop basse pour faciliter le démarrage de la propagation de la résine sans augmenter trop de viscosité. Plus précisément, lors du démarrage de la réaction chimique, il est préférable que la viscosité des deux composants se propageant dans le renfort textile soit globalement faible, pour éviter de créer des phénomènes de 20 mauvaise distribution de la résine. Une augmentation de la température est donc favorable à une diminution de la viscosité de la résine en début de propagation. A l'inverse, elle ne doit pas être trop élevée, au risque de voir des élévations de température trop importantes à l'intérieur de la pièce infusée. En effet, le 25 caractère exothermique de la réaction de polymérisation provoque une montée en température des zones dans laquelle une quantité plus importante de résine s'est accumulée. Ces élévations de température sont à l'origine de phénomènes de retrait qui se traduisent visuellement par des irrégularités de l'état de surface. Ces irrégularités peuvent être extrêmement visibles, notamment dans le cas de réalisation de pièces de grandes dimensions. A titre d'exemple, on peut citer la réalisation de coques de bateaux par des procédés d'infusion. Dans certaines zones de la coque, 2897291 -3- qui se trouvent au-dessus de la ligne de flottaison, la coque comporte des varangues ou autres renforts mécaniques qui constituent des zones d'accumulation de résine lors de l'infusion. Les phénomènes de retrait observés consécutivement à des élévations de température localisées sont visuellement très apparents et dégradent 5 l'aspect de la coque. Un des objectifs de l'invention est de permettre de s'affranchir de ces inconvénients, en recherchant à optimiser les problèmes d'ordre thermique liés aux réactions chimiques intervenant lors du procédé d'infusion. Exposé de l'invention 10 L'invention concerne donc une bâche destinée à la fermeture d'un moule de moulage par infusion ou injection de résine. Conformément à l'invention, cette bâche se caractérise en ce qu'elle comporte sur tout ou partie de sa surface deux couches solidarisées l'une avec l'autre et qui défmissent entre elles un volume libre. Elle comporte également des agencements pour l'entrée et la sortie d'un fluide 15 caloporteur en vue de permettre la circulation de ce fluide à l'intérieur du volume libre. Autrement dit, l'invention consiste à utiliser comme couvercle de moule une bâche intégrant un circuit de circulation d'un fluide, typiquement de l'air, qui permet d'apporter ou de retirer de l'énergie à la réaction chimique de polymérisation de la 20 résine. Grâce à l'invention, il est ainsi possible de faire circuler de l'air chaud au début de la réaction de polymérisation, pour réduire la viscosité des composants se propageant dans le renfort textile, afm d'assurer une bonne homogénéité de la répartition de la résine au sein du renfort. Ensuite, lorsque la réaction de polymérisation est entamée, et qu'elle dégage donc de la chaleur, la circulation d'un 25 flux d'air frais permet d'évacuer tout ou partie de cette chaleur, afm de limiter les élévations de température néfastes à la qualité de l'aspect de la pièce moulée. En pratique, il est possible d'utiliser deux couches qui sont superposées sur toute la surface de la bâche, et qui sont solidarisées au niveau de leurs périphéries 30 communes. Dans ce cas, c'est l'intégralité de la surface, du couvercle du moule qui peut bénéficier de la régulation thermique caractéristique. 2897291 -4- Dans d'autres cas, plus particuliers, on peut envisager que la bâche ne comporte que deux couches que sur une partie seulement de sa surface. Dans ce cas, la couche de moindre superficie, typiquement la couche extérieure, est alors 5 solidarisée à la couche inférieure au niveau de sa périphérie, ce qui permet, lorsque les applications le requièrent, de n'effectuer la régulation thermique caractéristique uniquement dans des zones déterminées. En pratique, les deux couches peuvent être solidarisées de façon réversible, 10 de manière à pouvoir les séparer lorsque cela se révèle nécessaire et par exemple au moment de la confection du transport, ou de leur mise en place sur le moule. L'assemblage des deux couches entre elles peut par exemple être réalisé en utilisant des bandes du type VELCRO . 15 Avantageusement, on peut également prévoir que les deux couches soient solidarisées dans des zones supplémentaires, de manière à défmir des séparations entre plusieurs canaux de circulation de fluide caloporteur à l'intérieur du volume libre. Autrement dit, les deux couches ne sont pas solidarisées uniquement au niveau de leur périphérie, mais également dans des régions situées à des niveaux 20 intermédiaires. Ceci permet d'éviter que les deux couches ne s'écartent trop fortement lorsque le fluide caloporteur est pulsé à l'intérieur du volume défmi entre les couches. Il est ainsi possible d'optimiser la circulation du fluide caloporteur, et éventuellement de créer plusieurs circuits indépendants en fonction des besoins. 25 En pratique, la couche en regard du moule est avantageusement réalisée en un matériau compatible avec les solvants de la résine employée lors du procédé d'injection. 2897291 -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 de la figure annexée qui est une vue en perspective sommaire d'une partie de bâche, 5 montrée partiellement. Manière de réaliser l'invention La bâche (1) représentée partiellement à la figure 1 comporte deux couches distinctes à savoir une couche inférieure (2) qui est destinée à venir au contact des 10 éléments, qui sont mis en place à l'intérieur du fond du moule en particulier le renfort textile (2). Cette couche inférieure (2) est réalisée en un matériau qui est compatible avec les différents solvants et autres produits chimiques présents dans la résine infusée. Cette couche (2) peut être ainsi réalisée dans une matière spéciale qui n'est pas adhérente avec les produits contenus dans la résine lors de leur 15 polymérisation. Cette couche inférieure (2) est mise en forme selon une technique classique de chaudronnerie et/ou par thermoformage, afm d'épouser au maximum les formes du moule (4), et notamment les formes en volume telles qu'illustrées à la figure. 20 Conformément à l'invention, cette bâche (1) comporte une seconde couche (6), ou couche supérieure, qui peut être présente sur toute ou partie de la surface de la bâche (1). Dans la forme illustrée, cette couche supérieure (6) est présente uniquement sur une portion de la superficie de la bâche, mais il va de soi qu'elle pourrait en occuper l'intégralité de la superficie. 25 Cette couche supérieure (6) est solidarisée à la couche inférieure (2) par différentes zones (7-10). Ainsi, cette solidarisation intervient au niveau des régions communes des pourtours (7-9) des deux couches (2,6), c'est-à-dire en lisière de bâche. Une liaison complémentaire (10), illustrée au milieu de la couche supérieure 30 (6) peut également permettre un accrochage de la couche supérieure sur la couche inférieure. En pratique, cette solidarisation est avantageusement réversible en -6- utilisant par exemple des systèmes d'accrochage (18,19) du type VELCRO . Toutefois, d'autres systèmes peuvent être employés dès lors qu'ils permettent d'assurer une bonne solidarisation des couches (2,6) entre elles, suffisante pour résister aux efforts minimes exercés lors du passage du flux d'air caractéristique. En pratique, la présence des deux couches superposées défmit un volume libre à l'intérieur duquel on peut entretenir une circulation d'air. Dans la forme illustrée, ce flux d'air est introduit par un embout (12) permettant la connexion d'un système d'air pulsé (non représenté). Le volume libre (13) débouche dans la forme illustrée dans les zones (14) où la couche supérieure (6) s'interrompt. La présence de la zone intermédiaire (10) d'accrochage des deux couches (2,6) entre elles permet de défmir plusieurs canaux (15,16) du fluide caloporteur. Ces canaux (15,16) peuvent être reliés entre eux par des zones de liaison appropriées permettant d'optimiser la circulation du fluide caloporteur, et notamment le nombre de zones d'entrée du flux d'air. Lorsque deux couches (2,6) s'étendent sur l'intégralité de la surface de la bâche, des agencements similaires à l'embout d'entrée (12) peuvent être prévus pour assurer la sortie du flux d'air. Le fluide caloporteur peut ainsi être confmé dans un circuit dédié, avec un possible recyclage afm de ne pas influencer trop fortement la température du local dans lequel intervient l'opération d'infusion. Grâce à cette possibilité de circulation d'un fluide caloporteur, une régulation thermique peut être effectuée lors de l'opération d'infusion afm de maîtriser les phénomènes thermiques et notamment exothermiques inhérents à la réaction de polymérisation de la résine. Dans une forme évoluée, cette régulation peut inclure une instrumentation par un ensemble de capteurs de température disposé sur la bâche. Dans le cas d'emploi de renforts préimprégnés, la circulation d'air chaud permet de mettre le renfort à la température nécessaire pour obtenir la réaction de polymérisation de la résine. 2897291 -7- Dans le même objectif d'optimiser la température de la réaction de polymérisation, on peut prévoir de recouvrir l'extérieur du moule d'une enveloppe analogue à la bâche caractéristique, qui est également reliée à une source d'air à température régulée. Il est ainsi possible d'influencer la température du moule, du 5 coté de la couche extérieure de la future pièce moulée, qui est exposée, et donc plus sensible aux défauts d'aspect. Il ressort de ce qui précède que la bâche servant de couvercle de moule conforme à l'invention présente l'avantage majeur d'autoriser une régulation 10 thermique lors de l'infusion de la résine, par la création d'un flux de fluide caloporteur susceptible de réchauffer la zone d'infusion, au moment de la propagation de la résine, puis d'extraire des calories lorsque la réaction de polymérisation atteint son stade exothermique. 15 Les avantages se traduisent par une maîtrise améliorée des phénomènes de retrait et donc un meilleur respect de surface des objets moulés En outre, le procédé permet un gain de temps, par optimisation de la température lors de la réaction chimique. REVENDICATIONS - 1- Bâche (1) destinée à la fermeture d'un moule (4) de moulage par technique de moule fermé, telle que par infusion ou injection de résine, caractérisée en ce qu'elle comporte sur toute ou partie de sa surface, deux couches (2,6) solidarisées, et défmissant entre elles un volume libre (13), et en ce qu'elle comporte des agencements (10) pour l'entrée d'un fluide caloporteur en vue de la circulation du fluide caloporteur à l'intérieur du volume libre (13). -2- Bâche selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux couches sont présentes sur toute la surface de la bâche et sont solidarisées au moins au niveau de leur périphérie. - 3- Bâche selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux couches (2,6) sont présentes sur une partie de la surface de la bâche et sont solidarisées au niveau de la périphérie (7-9) de la couche (6) de moindre superficie. - 4- Bâche selon la revendication 1, caractérisée en ce que les couches (2,6) sont solidarisées de façon réversible. - 5- Bâche selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux couches (2,6) sont solidarisées dans des zones supplémentaires (10) défmissant des séparations entre des canaux (15,16) de circulation du fluide caloporteur à l'intérieur de l'espace libre. - 6- Bâche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche (2) au regard du moule est réalisée en un matériau compatible avec les solvants de la résine employée lors du procédé d'injection. 25