Brevet FR2901730A1 — publié le 20071207

Description La présente invention a pour objet une structure composite utilisée pour la réalisation de pièces obtenues par un procédé de moulage par injection et/ou infusion sous vide. Elle concerne le domaine technique du moulage connu sous la dénomination RTM pour ResineTransfert Moulding, par injection et/ou infusion sous vide. Ce procédé permet la fabrication de pièces composites notamment dans les domaines nautiques, aéronautiques, ferroviaires ou automobiles. L'invention concerne plus particulièrement le domaine technique des structures composites utilisées dans de tels procédés de moulage. Habituellement, lors d'un moulage par injection et/ou infusion sous vide, on applique sur un moule présentant une forme complémentaire à celle de la pièce souhaitée, un complexe textile de renfort positionné a sec. Ce dernier a pour finalité d'assurer les propriétés mécaniques de la pièce. Ce complexe textile est recouvert dans le cas de l'infusion d'une bâche étanche et souple, et dans le cas de l'injection d'un contre-moule, ceux-ci étant agencés avec le moule pour former un volume clos, Habituellement, un vide est ensuite appliqué dans ce volume clos en même temps qu'on injecte et/ou infuse un agent durcisseur à l'intérieur du complexe textile. Cette opération permet de répartir de manière homogène l'agent durcisseur dans le complexe textile et de conformer ce dernier à la forme du moule. L'ensemble est alors soumis à des conditions de températures permettant de durcir l'agent durcisseur. À la suite de cette étape, la pièce est refroidie puis démoulée. 2 Ce procédé de moulage permet de réaliser des pièces composites ayant une face parfaitement lisse du côté du moule, mais comportant une face brute de finition du côté de la bâche souple ou du contre-moule. En effet, les défauts du complexe textile apparaissent sur cette face, et en particulier toutes les mailles dudit complexe ressortent. Ce résultat nécessite des opérations de finition qui peuvent consister à appliquer contre la face brute de finition une contre-coque, des panneaux ou des tapisseries décoratives, une peinture après ponçage et apprêt, à appliquer des tissus complexes décoratifs ou un vaigrage ou encore toute autre peau de finition équivalente. Ces opérations de finitions supplémentaires engendrent une perte de temps quant à la réalisation de la pièce finie, une main d'oeuvre supplémentaire, des surcoûts de fabrication et des risques pour la santé des opérateurs et pour l'environnement, car elles nécessitent l'emploi supplémentaire de solvants contenus dans les différentes colles utilisées. Face à tous les inconvénients de l'art antérieur, le problème technique que se propose de résoudre l'invention est d'obtenir par un procédé de moulage par injection et/ou infusion sous vide, une pièce composite ne nécessitant aucune finition. L'invention a ainsi pour objet une structure composite pour la réalisation de pièces obtenues par moulage par injection et/ou infusion sous vide, ladite structure comportant un complexe textile de renfort destiné à être imprégné d'un agent durcissant, se caractérisant par le fait que ledit complexe textile est arrangé avec un complexe de recouvrement intégrant une peau extérieure de finition. Ainsi, la peau extérieure de finition est directement incorporée dans la structure avant moulage de sorte qu'une pièce finie puisse être obtenue directement après le démoulage. -3 Selon une caractéristique préférée de l'invention permettant de protéger la peau extérieure de finition contre d'éventuelles déformations ou retraits de matière, le complexe de recouvrement comporte une couche d'un matériau apte à amortir les contraintes mécaniques auxquelles est soumise ladite peau extérieure lors du moulage. Selon une autre caractéristique préférée de l'invention, le complexe de recouvrement comporte une couche de matériau formant une barrière anti-migration de l'agent durcisseur. Cette caractéristique permet d'isoler le complexe de recouvrement et en particulier la peau extérieure de finition contre d'éventuelles contraintes chimiques. Selon une autre caractéristique préférée de l'invention permettant d'atténuer l'apparition de plis au niveau de la peau extérieure de finition, le complexe de recouvrement comporte un matériau destiné à niveler les imperfections. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention permettant de préserver au mieux les propriétés du matériau destiné à niveler les imperfections, ce dernier est disposé entre le matériau élastique et déformable et la peau extérieure de finition. Selon une autre caractéristique préférée de l'invention permettant de protéger la peau extérieure de finition, cette dernière est recouverte d'un film de protection. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description du mode de réalisation préférée qui va suivre, en référence à la figure 1 annexée, réalisée à titre d'exemple indicatif et non limitatif et représentant une vue schématique en coupe de la structure complexe objet de l'invention. -4 La structure complexe objet de l'invention représentée sur la figure 1 est destinée à être utilisée dans un procédé de moulage par injection et/ou infusion de résine sous vide, dans le but de fabriquer des panneaux de décoration, des coques de navires, des accessoires pour avions, trains ou automobiles, ou toutes autres pièces composites équivalentes. On l'utilise particulièrement pour réaliser le vaigrage d'un bateau. La structure composite objet de l'invention est destinée à être agencée entre un moule 1 et soit un contre-moule et /ou une bâche souple 2, ces deux éléments étant combinés pour former un volume clos à l'intérieur duquel va être appliqué un vide et va être injecté et/ou infusé un agent durcisseur du type résine thermodurcissable. La structure composite est formée d'un complexe textile de renfort 3 arrangé avec un complexe de recouvrement 4 intégrant une peau extérieure de finition 40. De manière connue en soi, le complexe textile de renfort 3 est formé de plusieurs couches textiles en contact avec des fibres tissées ou non tissées. Il assure le renforcement mécanique de la pièce composite. En pratique, le complexe textile de renfort utilisé est du type intégrant des couches de tissus de verre traditionnels. On peut également employer un complexe textile intégrant des couches de tissus non tissé à base de polyester. Le complexe textile de renfort 3 intègre avantageusement une structure drainante ayant pour fonction d'améliorer la diffusion de l'agent durcisseur et d'assurer une répartition homogène de ce dernier dans le complexe textile. Un tel complexe textile est par exemple décrit dans le document FR2.870.861 (CHOMARAT). On peut également employer une structure à base de fibres de verre drainantes UNIFILO . En se rapportant à la figure 1, lorsque le vide est réalisé entre l'espace étanche défini par le moule 1 et la bâche souple et / ou le contre-moule 2, l'agent durcisseur est injecté dans le complexe textile de renfort 3 et se diffuse dans ce dernier comme indiqué par les flèches. En se rapportant à la figure annexée, le complexe de recouvrement 4 est arrangé au-dessus du complexe textile de renfort 3. Ces deux éléments sont solidarisés entre eux par un tricot tridimensionnel classique, ou par l'utilisation d'un adhésif. De manière préférée, 10 on utilise une liaison thermochimique du type polyuréthane à chaud Le complexe de recouvrement 4 comporte une peau extérieure de finition 40 en T.E.P (Tissu Enduit Plastique), cuir, bois, éponge, tissu de décoration, vaigrage pour bateau, silicone, formée d'un film PVC dense recouvert d'une 15 enduction polyuréthane, etc. Cette peau extérieure a pour objectif de réaliser la finition de la pièce composite du côté de la face de la structure complexe en contact avec la bâche souple et/ou le contre-moule 2. On peut également prévoir de disposer des peaux extérieures de finition au niveau de chaque face de la structure 20 complexe. Selon un mode préféré de réalisation, la peau extérieure de finition 40 est constituée d'un film homogène présentant une résistance mécanique et chimique spécifique contre les tâches ou le nettoyage. En fonction de l'utilisation de la pièce, la peau extérieure de finition est spécialement traitée 25 pour répondre à différentes normes de sécurité, comme les normes anti-feu. Le complexe de recouvrement 4 est avantageusement conçu pour amortir les déformations intervenant lors de la mise sous vide de la structure composite objet de l'invention. En effet, lors de cette étape, il se crée un vide 30 dans l'espace clos et la bâche souple et/ou le contre-moule 2 comprime la structure contre le moule 1, ce qui est susceptible d'endommager la peau extérieure de finition 40. 6 De plus, lors du durcissement de l'agent durcisseur, des phénomènes de retraits ou de mouvements peuvent apparaître et sont susceptibles de dégrader l'aspect esthétique de la peau extérieure de finition 40 après démoulage. Selon le mode préféré de réalisation représenté sur la figure 1, le complexe de recouvrement 4 comporte donc avantageusement une couche d'un matériau 41 apte à amortir les contraintes mécaniques auxquelles est soumise la peau extérieure de finition 40 lors du moulage. Cette couche est disposée entre la peau extérieure de finition 40 et le complexe textile de renfort 3. En pratique, on utilise un matériau élastique et déformable, avantageusement un matériau non tissé à base de polyester ayant une densité comprise entre 200 gr/m2 et 250 gr/m2. Lors de la mise sous vide de la structure composite objet de l'invention, l'agent durcisseur qui imprègne le complexe textile de renfort 3 est susceptible de migrer vers le complexe de recouvrement 4 du fait de la compression des différentes couches. Les adjuvants et/ou solvants contenus dans l'agent durcisseur peuvent alors altérer les propriétés du complexe de recouvrement 4. Pour éviter cela, le complexe de recouvrement 4 comporte une couche de matériau 42 formant une barrière anti-migration de l'agent durcisseur. Afin de préserver au mieux l'intégrité du complexe de recouvrement 4, cette couche de matériau 42 formant barrière est disposée directement au contact du complexe textile de renfort 3. En pratique, on utilise un film de polyéthylène ou de PVC ayant une 25 épaisseur comprise entre 100 pm et 200pm, avantageusement 120 pm. En fonction de la forme de la pièce à réaliser et/ou du type de complexe textile 3 utilisé (notamment selon sa capacité à absorber l'agent durcisseur), il arrive que la peau extérieure de finition 40 présente des plis après le 30 démouiage. Pour remédier à cet état des choses, le complexe de recouvrement 4 comporte une couche d'un matériau 43 destiné à niveler les imperfections, 7 avantageusement disposée entre le matériau 41 apte à amortir les contraintes mécaniques et la peau extérieure de finition 40. En pratique, le matériau 43 destiné à niveler les imperfections est une émulsion expansée de PVC à cellules fermées ayant une densité comprise entre 700 gr/m2 et 1500 gr/m2. En jouant sur la densité de ce matériau, on peut améliorer l'atténuation des plis. Lors de la mise sous vide de la structure composite, il peut apparaître des bavures d'agent durcisseur au niveau de la peau extérieure de finition 40. Également, lors de la manipulation de la pièce démoulée, la peau extérieure peut être salie ou être soumise à des chocs. Pour se prémunir de cela, le complexe de recouvrement 4 comporte un film de protection 44 qui recouvre ladite peau. En pratique, on utilise un film polyéthylène d'environ 20 pm qui adhère à la peau extérieure de finition 40 par phénomène électrostatique. Les différentes couches de matériaux constitutifs du complexe de recouvrement 4 sont solidarisées entre elles par un tricot tridimensionnel classique, ou par l'utilisation d'un adhésif ou encore, et de manière préférée, par l'intermédiaire d'une liaison thermochimique du type polyuréthane à chaud. La structure complexe objet de l'invention se présente sous la forme d'une bande ayant une épaisseur totale d'environ 4 mm et dont la longueur et la largeur varient selon les dimensions de la pièce composite à réaliser. 25 En se rapportant à la figure 1, elle est préférentiellement réalisée par la superposition successive des couches suivantes : complexe textile de renfort 3 ; - matériau 42 formant une barrière anti-migration de l'agent durcisseur ; 30 - matériau 41 apte à amortir les contraintes mécaniques auxquelles est soumise la peau extérieure de finition 40 lors du moulage ; - le matériau 43 destiné à niveler les imperfections ; - 8 - peau extérieure de finition 40 ; - film de protection 44. Revendications 1. Structure composite pour la réalisation de pièces obtenues par moulage par injection et/ou infusion sous vide, ladite structure comportant un complexe textile de renfort (3) destiné à être imprégné d'un agent durcisseur, se caractérisant par le fait que ledit complexe textile (3) est arrangé avec un complexe de recouvrement (4) intégrant une peau extérieure de finition (40). 2. Structure composite selon la revendication 1, dans laquelle le complexe de recouvrement (4) comporte une couche d'un matériau (41) apte à amortir les contraintes mécaniques auxquelles est soumise la peau extérieure de finition (40) lors du moulage. 3. Structure composite selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le complexe de recouvrement (4) comporte une couche d'un matériau (42) formant une barrière anti-migration de l'agent durcisseur imprégnant le complexe textile de renfort (3). 4. Structure composite selon la revendication 3, dans laquelle la couche du matériau (42) formant barrière est disposée directement au contact du complexe textile de renfort (3). 25 5. Structure composite selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le complexe de recouvrement (4) comporte une couche d'un matériau (43) destiné à niveler les imperfections. 6. Structure composite selon la revendication 5, dans laquelle la 30 couche du matériau (43) destinée à niveler les imperfections est disposée entre le matériau (41) apte à amortir les contraintes mécaniques et la peau extérieure de finition (40). 20 - 10 - 7. Structure composite selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle un film de protection (44) recouvre la peau extérieure de finition (40). 8. Structure composite selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la peau extérieure de finition (40) est un vaigrage pour bateau. 9. Pièce composite obtenue par un procédé de moulage par injection 10 et/ou infusion sous vide, se caractérisant par le fait qu'elle inclut une structure composite conforme à l'une des revendications précédentes. 10. Bateau, se caractérisant par le fait que le vaigrage intègre la structure composite conforme à la revendication 8.5