Brevet FR3017328A1 — publié le 20150814

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de fabrica- tion d'un produit semi-fini en matière thermoplastique pour servir de blindage électromagnétique. L'invention a également pour objet un produit semi-fini en matière thermoplastique pour servir de blindage électromagnétique. Etat de la technique Les matières plastiques sans additif conducteur sont en général électro-isolantes. Cette propriété permet d'utiliser des matières plastiques dans de nombreux domaines de l'électronique. La matière plastique comme diélectrique présente la propriété d'être transparente aux champs électriques et magnétiques. On connaît différents moyens pour donner aux compo- sants en matière plastique des propriétés de blindage. Il y a d'une part des polymères intrinsèquement conducteurs tels que polyacéthylène, po- lypyrrole, polyaniline ou polythiophène. Les doubles liaisons conjuguées permettent la mobilité des porteurs de charge à l'état dopé. En outre, les matières plastiques peuvent avoir une cer- taine conductivité grâce à l'adjonction d'additifs appropriés. La condition pour constituer un blindage suffisant est d'ajouter les additifs en quanti- té suffisante aux polymères et de les traiter pour développer un réseau conducteur car la ligne électrique s'établit par les particules de charge en contact et qui constituent des chemins pour le courant. Les charges habituelles sont par exemple le noir de fumée et d'autres variétés du car- bone, des fibres métalliques, des plaquettes ou des écailles métalliques, des masses de verre ou de matière plastique métallisées ainsi que des billes en verre métallisées. Comme charge métallique ou pour la métallisation on peut utiliser par exemple du cuivre, de l'aluminium, du laiton ou des aciers inoxydables. Souvent, il est habituel de munir un boîtier non- conducteur, ensuite avec un revêtement électro-conducteur. Les revêtements conducteurs sont appliqués par exemple par un dépôt physique de phase gazeuse, à la flamme, au plasma ou par arc électrique qui sont appliqués chimiquement ou par galvanisation. Il existe également des propositions à faire un emboutissage profond de films thermoplastiques épais et d'insérer ensuite un fil ou une nappe tissés ou encore d'expanser la combinaison des deux étapes de procédé ainsi que la grille très mince. Le document US 4.486.490 décrit un pré-produit électro conducteur et thermo-conducteur qui se compose de fibres de verre à revêtement métallique et de fibres de verre non ouvertes. Ces fils sont ensuite tissés ou disposés pour former un produit textile plat et sont imprégnés avec un système de matrice de matière thermodurcissable. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un produit semi-fini en matière thermoplastique pour former un blindage électromagnétique, consistant à assembler un matériau de renforcement et un matériau conducteur, le matériau de renforcement étant composé de fibres de renforcement ou d'un textile de renforcement et le matériau conducteur étant formé de fibres conductrices, d'un textile conducteur ou de segments de fibres conductrices et le matériau conducteur réalisant un blindage électromagnétique et imprégner le matériau de renforcement et le matériau conducteur avec une matrice de matière thermoplastique. Selon un autre développement l'invention a pour objet un produit semi-fini en matière thermoplastique pour servir de blindage électromagnétique et comportant un matériau de renforcement et un matériau conducteur, le matériau de renforcement étant formé de fibres de renforcement ou d'un textile de renforcement et le matériau conducteur étant formé de fibres conductrices, d'un textile conducteur ou de segments de fibres conductrices et le matériau conducteur réalisant un blindage électromagnétique et le matériau de renforcement et le matériau conducteur étant imprégnés avec une matrice de matière thermoplas- tique. L'idée de base de l'invention est de modifier ou de fonctionnaliser des produits semi-finis en forme de plaque, renforcés par des fibres sans fin avec une matrice de matière thermoplastique dite « tôle organique » pour constituer un produit semi-fini ayant non seulement de remarquables propriétés mécaniques, c'est-à-dire de solidité et de rigidité alliées à un faible poids, mais au contraire des autres matières plastiques ou produits semi-finis en forme de plaque, renforcés par des fibres sans fin comme cela est conventionnel, avec une matrice de matière thermoplastique qui amortit les champs électriques ou magnétiques ou les ondes. Ce produit semi-fini permet par exemple de réaliser des pièces de boîtier d'appareils électroniques tels que des appareils de commande, des entraînements ou des accumulateurs d'énergie, et qui, en plus des exigences concernant la tenue mécanique doivent également réaliser un blindage électromagnétique efficace. Le produit semi-fini peut en outre être transformé, par exemple par son élévation de température et recevoir une projection de manière thermoplastique autour ou sur le sujet ; ainsi on réalise à titre d'exemple de nombreux boîtier. Les matériaux thermoplastiques permettent d'appliquer en outre des procédés de soudage connus pour les matières plastiques pour assembler des composants réalisés à partir du matériau selon l'invention. Les fibres ou cordons métalliques selon l'invention sont insensibles aux rayures, ce qui permet de conserver un réseau conducteur, robuste dans le composant et cela à long terme. L'utilisation de la matière thermoplastique présente de plus des avantages significatifs du point de vue de la manutention du transport, la stabilité de stockage et de la propreté vis-à-vis des systèmes de matériaux en matière thermodurcissable. De façon préférentielle, les fibres de renforcement et les fibres conductrices sont assemblées en un tissu de fibres ou en une nappe de fibres. Selon les nécessités et le matériau utilisé, on peut ainsi par exemple réaliser un textile hybride composé d'un tissu de fibres dans lequel sont tissées en alternance des fibres de renforcement et des fibres conductrices ou encore une nappe de fibres composée des deux sortes de fibres. De façon préférentielle, le textile de renforcement réalisé à partir d'un tissu de fibres, d'une nappe de fibres ou d'un non-tissé de fibres de renforcement et le textile conducteur réalisé à partir d'un tissu de fibres, d'une nappe de fibres ou d'un non-tissé en fibres conductrices sont assemblés en étant imprégnés en même temps par une matrice de matière thermoplastique. L'assemblage du textile de renforcement et du textile conducteur se fait de préférence par imprégnation. Selon un autre développement, les segments de fibres conductrices sur le textile de renforcement réalisés à partir d'un tissu de fibres, d'une couche de fibres ou d'un non-tissé de fibres de renforcement et par l'imprégnation simultanée du textile de renforcement et des segments de fibres conductrices, on assemble avec une matrice de matière thermoplastique. L'assemblage du textile de renforcement et des segments conducteurs se fait avec de préférence imprégnation. Selon un autre développement préférentiel, l'imprégnation du matériau de renforcement et du matériau conducteur avec une matrice de matière thermoplastique se fait par imprégnation avec un film ou une imprégnation par une feuille. De façon préférentielle selon l'invention, après l'imprégnation, pour consolider le matériau de renforcement et le maté- riau conducteur, on élimine les inclusions d'air du produit semi-fini en matière plastique et/ou on découpe le produit semi-fini en matière plastique. Cela permet de traiter le produit semi-fini en matière thermoplastique pour obtenir par exemple un boîtier. Selon un autre exemple de réalisation préférentielle, les fibres de renforcement sont des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramides, des fibres de nylon ou des fibres naturelles, qui sont des fibres de chanvre, des fibres de lin, des fibres de jute, des fibres de kenaf, des fibres de ramie ou des fibres de sisal. L'utilisation des types de fibres ci-dessus comme fibres de renforcement sera adapté en fonction de l'application. De façon préférentielle, les fibres conductrices sont des fibres de renforcement métallisées munies d'un revêtement de cuivre, d'argent, d'or, d'aluminium, de tungstène, d'étain, de platine, de cobalt et de mu-métal ou de fibres métalliques ou de fils métalliques en acier inoxydable, en cuivre, en argent, en or, en aluminium tungstène, étain, platine, cobalt ou mu-métal. L'utilisation d'un certain type de fibres conductrices sera adaptée en fonction de l'application. Selon un autre développement préférentiel, les fibres de renforcement et les fibres conductrices sont assemblées en un tissu de fibres ou en une nappe de fibres. Selon les nécessités et les matériaux utilisés, on aura par exemple un textile hybride composé d'un tissu de fibres avec des fibres de renforcement et des fibres conductrices tissées en alternance ou une couche de fibres formée des deux sortes de fibres. Selon un autre développement préférentiel, le textile de renforcement constitué par un tissu de fibres, une couche de fibres ou un non-tissé de fibres de renforcement et le textile conducteur constitué par un tissu de fibres, une couche de fibres ou un non-tissé de fibres conductrices sont assemblés par imprégnation du textile de renforcement et du textile conducteur avec une matrice de matière thermoplastique. Cela permet d'assembler de manière simple et précise le textile de renforcement et le textile conducteur sans nécessiter d'autres étapes de procédé. Selon un développement préférentiel, les segments de fibres conductrices sont appliqués ou déployés sur un tissu de fibres, une couche de fibres ou un non-tissé de fibres de renforcement et sont assemblés par imprégnation du textile de renforcement et des segments de fibres conductrices avec une matrice de matière thermoplastique. Cela permet d'assembler d'une manière simple et précise le textile de renfor- cernent et le textile conducteur sans nécessiter d'autres étapes de procé- dé. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé représenté très schématiquement dans l'unique figure annexée qui est un ordinogramme d'un procédé de fabrication d'un produit semi-fini en matière thermoplastique pour constituer un blindage électromagnétique selon un premier, un second et un troisième mode de réalisation de l'invention. Selon le dessin, le procédé pour fabriquer le produit semi- fini en matière thermoplastique pour servir de blindage électromagné- tique consiste à assembler 51 un matériau de renforcement et un maté- riau conducteur ; le matériau de renforcement est composé de fibres de renforcement ou d'un textile de renforcement et le matériau conducteur est constitué de fibres conductrices, d'un textile conducteur ou de segments de fibres conductrices ; le matériau conducteur permet de former un blindage électromagnétique. Le procédé consiste en outre à imprégner S2 le matériau de renforcement et le matériau conducteur. Ensuite, le procédé consiste à enlever S3 les inclusions d'air du produit semi-fini en matière plastique et en option il comprend l'étape S4 constituant à découper le produit semi-fini en matière plastique. Les fibres de renforcement sont de préférence des fibres de verre. En variante, les fibres de renforcement peuvent également être des fibres de carbone, des fibres d'aramides, des fibres de nylon ou des fibres naturelles telles que des fibres de chanvre, des fibres de lin, des fibres de jute, des fibres de kenaf, des fibres de ramie ou des fibres de sisal. Les fibres conductrices sont constituées de préférence de fibres de renforce- ment métallisées. Ces fibres sont de préférence revêtues de cuivre. Elles peuvent également être revêtues d'argent, d'or, d'aluminium, de tungstène, de laiton, de platine, de cobalt ou de mu-métal. Les fibres conductrices peuvent en variante être des fibres métalliques ou des fils métalliques en acier inoxydable, cuivre, argent, or, aluminium, tungstène, laiton, platine, cobalt et mu-métal. Selon un premier développement de l'invention, à partir des fibres de renforcement et des fibres conductrices, on réalise un textile hybride. Ce textile hybride est constitué par le tissage alterné de fibres de renforcement et de fibres conductrices. En variante, le textile hybride peut également être constitué par une couche de fibres conductrices et de fibres de renforcement. Ensuite on imprègne le textile hybride avec une matrice de matière thermoplastique. L'imprégnation se fait de préférence comme par fusion, c'est-à-dire immersion du textile hybride dans un bain de matière thermoplastique. En variante, on peut faire l'imprégnation à l'aide d'un film, c'est-à-dire intégrer le textile hybride entre des films de matière thermoplastique. Après l'imprégnation, on effectue la consolidation, c'est-à-dire on élimine de toutes les inclusions d'air du produit semi-fini. Cette consolidation se fait de préférence en continu, par exemple à l'aide d'une presse à double-paroi. En variante, la consolidation peut également se faire de manière discontinue, par exemple en utilisant un autoclave. Ensuite, en option on découpe le produit semi-fini. Selon un second développement de l'invention, le textile de renforcement est constitué par un tissu de fibres, une couche de fibres ou un non-tissé de fibres de renforcement. Le textile conducteur est un tissu de fibres, une couche de fibres ou un non-tissé de fibres conductrices. Le textile de renforcement et le textile conducteur sont assemblés par l'imprégnation simultanée du textile de renforcement et du textile conducteur. L'imprégnation se fait de préférence par fusion. En variante, l'imprégnation peut également se faire comme imprégnation avec des films. Ensuite on consolide et en option on découpe le produit semi-fini. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention on les segments de fibres conductrices sont appliquées sur le textile de renforcement constitué par un tissu de fibres, une couche de fibres ou un non-tissé de fibres de renforcement en imprégnant simultanément le textile de renforcement et les segments de fibres conductrices. Les segments de fibres conductrices sont des segments de fibres ayant de préférence une longueur inférieure à 10 mm. En variante, les fibres conductrices peuvent également avoir une longueur comprise entre moins de 10 mm et plusieurs centimètres. On étale des segments de fibres conductrices sur le textile de renforcement jusqu'à ce que celle-ci aux endroits où elle touche les segments de fibres conductrices constituent un filet suffi- samment conducteur. L'imprégnation se fait de préférence comme imprégnation par fusion. En variante on peut également faire l'imprégnation par film. Pour améliorer l'accrochage des segments de fibres conductrices, on peut envisager en variante d'imprégner tout d'abord le textile de renforcement par imprégnation par fusion et ensuite répartir les seg- ments de fibre conductrice. Le cas échéant, on peut faire ensuite une nouvelle imprégnation par fusion ou par film. Puis on passe à l'étape de consolidation S3 et en option à l'étape de découpe S4 du produit semi-fini. Le produit semi-fini en matière thermoplastique qui a été réalisé selon l'un des trois modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus contient un matériau de renforcement et un matériau conducteur, le matériau de renforcement étant formé de fibres de renforcement ou d'un textile de renforcement et le matériau conducteur étant formé de fibres conductrices, d'un textile conducteur ou de segments de fibres conductrices et le matériau conducteur constituant un blindage électromagnétique ; le matériau de renforcement et le matériau conducteur sont imprégnés d'une matrice de matière thermoplastique. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les fibres de renforcement et les fibres conductrices sont assemblées en un tissu de fibres ou en une couche de fibres. Selon un second mode de réalisation de l'invention, le textile de renforcement constitué d'un tissu de fibres, d'une couche de fibres ou d'un non-tissé de fibres de renforcement et le textile conducteur constitué d'un tissu de fibres, d'une couche de fibres ou d'un non-tissé de fibres conductrices sont assemblés par im- prégnation du textile de renforcement et du textile conducteur avec une matrice de matière thermoplastique. Selon un troisième développement de l'invention, les segments de fibre conductrice sont appliqués sur le textile de renforcement constitué par un tissu de fibres, une couche de fibres ou un non-tissé de fibres de renforcement en étant assemblés par imprégnation du textile de renforcement et des segments de fibres conductrices avec une matrice de matière thermoplastique. 25 REVENDICATIONS1°) Procédé de réalisation d'un produit semi-fini en matière thermoplastique pour former un blindage électromagnétique, procédé consistant à : - assembler (51) un matériau de renforcement et un matériau con- ducteur, * le matériau de renforcement étant composé de fibres de renforcement ou d'un textile de renforcement et le matériau conducteur étant formé de fibres conductrices, d'un textile conducteur ou de segments de fibres conductrices, et * le matériau conducteur réalisant un blindage électromagnétique, et - imprégner (S2) le matériau de renforcement et le matériau conducteur avec une matrice de matière thermoplastique. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on assemble les fibres de renforcement et les fibres conductrices pour former un tissu de fibres ou une nappe de fibres. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le textile de renforcement réalisé à partir d'un tissu de fibres, d'une nappe de fibres ou d'un non-tissé de fibres de renforcement et le textile conducteur réalisé par un tissu de fibres, une nappe de fibres ou un non-tissé de fibres conductrices, et l'assemblage se fait en imprégnant simultanément le textile de renforcement et le textile conducteur avec une matrice de matière thermoplastique. 4°) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' on applique le segment de fibres conductrices sur le textile de renforcement constitué d'un tissu de fibres, d'une nappe de fibres ou d'un non-tissé de fibres de renforcement en imprégnant simultanément le textilede renforcement et le segment de fibres conductrices avec une matrice de matière thermoplastique. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'imprégnation du matériau de renforcement et du matériau conducteur avec une matrice de matière thermoplastique se fait par une imprégnation par fusion ou une imprégnation par film. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' après l'imprégnation, on consolide le matériau de renforcement et le matériau conducteur en éliminant les inclusions d'air du produit semi-fini en matière plastique (S3) et/ou on découpe (S4) le produit semi-fini en matière plastique. 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de renforcement sont des fibres de verre, des fibres de carbone et, des fibres d'aramides, des fibres de nylon ou des fibres naturelles, et les fibres naturelles sont des fibres de chanvre, des fibres de lin, des fibres de jute, des fibre de kenaf, des fibres de ramie ou des fibres de sisal. 8°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres conductrices ont des fibres de renforcement, métallisés revêtus de cuivre, d'argent, d'or, d'aluminium, de tungstène, d'étain, de platine, de cobalt ou de mu-métal ou des fibres métalliques ou des fils métal- ligues en acier inoxydable, en cuivre, argent, or, aluminium, tungstène, étain, platine, cobalt ou mu-métal. 9°) Produit semi-fini en matière thermoplastique pour former un écran contre le rayonnement électromagnétique comprenant- un matériau de renforcement et un matériau conducteur, le matériau de renforcement étant composé de fibres de renforcement ou d'un textile de renforcement et le matériau conducteur étant formé de fibres conductrices, d'un textile conducteur ou de segments de fibres conductrices et le matériau conducteur constituant un blin- dage électromagnétique et le matériau de renforcement et le matériau conducteur étant imprégnés d'une matrice de matière thermoplastique. 10°) Produit semi-fini en matière thermoplastique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fibres de renforcement et les fibres conductrices sont assemblés en un unique tissu de fibres ou en une nappe de fibres. 11°) Produit semi-fini thermoplastique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le textile de renforcement réalisé avec un tissu de fibres, une nappe de fibres ou un non-tissé de fibres de renforcement et le textile conducteur qui est formé d'un tissu de fibres, d'une nappe de fibres ou d'un non- tissé de fibres conductrices, sont assemblés par imprégnation du textile de renforcement et du textile conducteur avec une matrice de matière thermoplastique. 12°) Produit semi-fini thermoplastique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les segments de fibres conductrices sont appliqués sur le textile de renforcement qui est en un tissu de fibres, une nappe de fibres ou un non-tissé de fibres de renforcement et par imprégnation du textile de renforcement et des segments de fibres conductrices on assemble avec une ma- trice de matière thermoplastique.