Brevet FR3118901A1 — publié le 20220722

Pièce composite résistante au feu L’invention concerne une pièce composite (1) comprenant au moins une feuille organique (2) et au moins un surmoulage (3), où ledit au moins un surmoulage (3) est résistant au feu et disposé de manière à recouvrir entièrement toute tranche de ladite au moins une feuille organique (2). Figure pour l'abrégé : Figure 1 Pièce composite résistante au feu L’invention concerne le domaine des pièces composites, et plus particulièrement une manière avantageuse de rendre une pièce composite résistante au feu. Il est connu pour réaliser une pièce composite 1, d’utiliser une feuille organique 2. Une telle feuille organique 2 (ou « organo ») comprend un tapis de fibres continues, telles du verre ou du carbone, à armure tissée ou multiaxiale (en anglais : tissu sans ondulation ou « non crimp fabrics » ou NCF), imprégné par une matrice en résine polymère, préférentiellement thermoplastique. A l’instar d’un surmoulage 3, la matrice en résine polymère d’une feuille organique 2 peut être renforcée de fibres, telles du verre ou du carbone, coupées et non tissées. Le tapis de fibres confère une grande résistance mécanique et permet d’utiliser une feuille organique 2 pour réaliser une « charpente » de la pièce composite 1. A contrario, la rigidité du tapis de fibres, oppose une certaine résistance à la mise en forme. Il est encore connu, pour réaliser une pièce composite 1, d’utiliser un surmoulage 3. Un surmoulage 3 comprend une matrice en résine polymère, préférentiellement thermoplastique, renforcée de fibres, telles du verre ou du carbone, coupées et non tissées. La part de fibres dans une feuille organique 2 est au moins de 50% en masse et de préférence comprise entre 50 et 70%, tandis que la part de fibres dans un surmoulage 3 est au moins de 20% en masse et de préférence comprise entre 20 et 30%. Un surmoulage 3 présente, comparativement à une feuille organique 2, de moindres caractéristiques mécaniques, mais permet la réalisation, par moulage, de formes beaucoup plus libres. Il est possible, pour peu que leur résine polymère soient compatibles, de faire adhérer un surmoulage 3 sur une feuille organique 2, afin de former une pièce composite 1. La feuille organique 2 apporte la résistance mécanique et le surmoulage 3 apporte la liberté de forme. Pour certaines pièces composites 1, il est nécessaire d’offrir une résistance au feu. Une telle résistance au feu est, par exemple, définie par la norme ANSI/UL94-2013, définissant plusieurs niveaux de résistance V0, V1, V2, 5VA ou 5VB. Le problème que l’invention se propose d’adresser, est qu’une feuille organique 2 présente une bonne résistance au feu transverse, lorsqu’une flamme est dirigée vers la surface de la feuille organique 2, sensiblement perpendiculairement au plan du tapis. Cette résistance lui permet de passer les épreuves de tenue au feu. Cependant, le feu se propage très vite lorsqu’une flamme est dirigée vers la bordure ou tranche d’une feuille organique 2, sur l’épaisseur du tapis. Une solution évidente à ce problème consiste à réaliser la feuille organique 2 avec une matrice thermoplastique résistante au feu. Une telle solution présente un premier inconvénient de coût : un thermoplastique résistant au feu coûte deux fois plus cher. De plus, un deuxième inconvénient est qu’un changement de thermoplastique risque de modifier les caractéristiques mécaniques de la feuille organique 2. L’ajout d’un additif ignifugeant ou d’un additif retardateur de flamme, mélangé à la matrice polymère à hauteur de 10 à 20% en masse, modifie, nécessairement à la baisse, les caractéristiques mécaniques. Il s’ensuit une nécessaire requalification de la feuille organique 2 dont les caractéristiques mécaniques ont vraisemblablement changé. Par voie de conséquence, un troisième inconvénient est de nécessiter un redimensionnement de la pièce composite 1. Aussi, une solution alternative est recherchée. Pour cela, l’invention a pour objet une pièce composite comprenant au moins une feuille organique et au moins un surmoulage, où ledit au moins un surmoulage est résistant au feu et disposé de manière à recouvrir entièrement toute tranche de ladite au moins une feuille organique. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - ledit au moins un surmoulage comprend un additif ignifugeant et/ou un additif retardateur de flamme, lui conférant la résistance au feu, - ledit au moins un surmoulage présente un débordement, relativement à la tranche, d’au moins 10 mm, - un thermoplastique d’une feuille organique et un thermoplastique d’un surmoulage recouvrant ladite feuille organique sont miscibles, - un thermoplastique d’une feuille organique n’est pas résistant au feu, - un thermoplastique d’une feuille organique est un polyamide, un polypropylène, un polyéthylène téréphtalate ou un polybutylène téréphtalate, et de préférence un polypropylène ou un polyéthylène téréphtalate, - un thermoplastique d’un surmoulage est un polyamide, un polypropylène, un polyéthylène téréphtalate ou un polybutylène téréphtalate, et de préférence un polypropylène ou un polyéthylène téréphtalate - ladite au moins une feuille organique comprend deux feuilles organiques enserrant une âme alvéolaire, telle une mousse ou un nid d’abeille. Dans un deuxième aspect de l’invention, un logement pour batterie comprenant au moins une telle pièce composite. Dans un troisième aspect de l’invention, un véhicule automobile comprenant au moins un tel logement pour batterie. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence à la figure en annexe : montre une pièce composite illustrative. En référence à la , une pièce composite 1 selon l’invention, comprend au moins une feuille organique 2 et au moins un surmoulage 3. Comme décrit précédemment, une feuille organique 2, encore communément appelée « organo », comprend une structure constituée d’un tapis de fibres continues, telles du verre ou du carbone, tissées ou multiaxiales (en anglais : tissu sans ondulation ou « non crimp fabrics » ou NCF). Ce tapis, est imprégné par une matrice en résine polymère, préférentiellement thermoplastique. A l’instar d’un surmoulage 3, la matrice en résine polymère d’une feuille organique 2 peut être renforcée de fibres, telles du verre ou du carbone, coupées et non tissées. Le tapis de fibres confère une grande résistance mécanique et permet d’utiliser une feuille organique 2 pour réaliser une « charpente » de la pièce composite 1. A contrario, la rigidité du tapis de fibres, oppose une certaine résistance à la mise en forme. Un surmoulage 3 comprend une matrice en résine polymère, préférentiellement thermoplastique, renforcée de fibres, telles du verre ou du carbone, coupées et non tissées. La part de fibres dans une feuille organique 2 est au moins de 50% en masse et de préférence comprise entre 50 et 70%, tandis que la part de fibres dans un surmoulage 3 est au moins de 20% en masse et de préférence comprise entre 20 et 30%. Un surmoulage 3 présente, comparativement à une feuille organique 2, de moindres caractéristiques mécaniques, mais permet la réalisation, par moulage, de formes beaucoup plus libres. Aussi, une combinaison d’au moins une feuille organique 2 avec au moins un surmoulage 3, permet, en combinant leur avantages et inconvénients respectifs, d’obtenir une pièce composite 1 alliant résistance mécanique et liberté de formes. Il est possible, avec une matrice thermoplastique, de mettre en forme une feuille organique 2, préalablement fabriquée, en la chauffant, dans une presse ou un moule. L’utilisation classique d’un moule, permet, en même temps que la mise en forme de la feuille organique 2, de mouler un surmoulage 3 au contact et ainsi en adhérence avec la feuille organique 2. Ceci permet de réaliser une telle pièce composite 1 en une unique opération. Selon une caractéristique de l’invention, ledit au moins un surmoulage 3 est résistant au feu et disposé de manière à recouvrir entièrement toute tranche de ladite au moins une feuille organique 2. Pour être résistant au feu, un surmoulage 3 est réalisé en utilisant une résine polymère résistante au feu. Une telle résine polymère résistante au feu est typiquement obtenue en mélangeant la matrice polymère avec un additif ignifugeant et/ou un additif retardateur de flamme. Il est entendu par résistant au feu, une résistance telle que définie et éprouvée, selon la norme ANSI-UL94. La norme UL94 comprenant plusieurs niveaux, le niveau V0 peut être considéré. Il a été observé qu’une feuille organique 2 présente une résistance au feu très importante à l’encontre d’une flamme dirigée perpendiculairement au plan et à la surface de son tapis. Ceci, y compris lorsque la matrice polymère de ladite feuille organique 2 est standard, non résistante au feu. Aussi, une feuille organique 2, considérée seule, pourrait résister au feu, y compris au niveau V0 de la norme UL94, pour ses parties surfaciques. Ceci, y compris pour des épaisseurs aussi faibles que 0,5 mm. Il va de soi que cette propriété de résistance au feu se conserve pour des épaisseurs plus importantes. Une feuille organique 2 présente cependant une grande faiblesse au feu au niveau de ses tranches, pouvant conduire à son entière destruction par le feu. Aussi, la caractéristique de l’invention, à savoir un surmoulage 3 résistant au feu et recouvrant entièrement toute tranche de ladite feuille organique 2, rend ladite feuille organique 2 résistante au feu. La couverture, a minima, des tranches d’une feuille organique 2 par un surmoulage 3 résistant au feu, protège les tranches, et ainsi la feuille organique 2, du feu. Cette couverture est nécessaire à minima. Cependant, un surmoulage 3 peut être étendu pour recouvrir d’autres zones d’une feuille organique 2. Ceci peut être utile pour d’autres fonctions que la protection au feu. Un surmoulage 3 peut ainsi, par exemple, permettre de réaliser une nervure pour rigidifier une pièce composite 1. Il convient que le surmoulage 3 recouvre entièrement la tranche de la feuille organique 2. Afin de garantir la protection contre le feu de ladite tranche, un débordement minimum est avantageux. Selon une caractéristique, un surmoulage 3 présente un débordement, relativement à la tranche, d’au moins 10 mm. Ce débordement s’entend de part et d’autre de la tranche selon une direction perpendiculaire à la tranche. Selon un mode de réalisation avantageux, une pièce composite 1 comprenant au moins deux feuilles organiques 2, un unique surmoulage 3 peut avantageusement recouvrir les tranches desdites au moins deux feuilles organiques 2 et faire la jonction entre les deux. Il a été vu précédemment qu’une feuille organique 2 présentant une épaisseur faible, pouvant être réduite à 0,5 mm d’épaisseur, pour peu que ses tranches soient protégées par un surmoulage 3 selon l’invention, présente une résistance au feu. Ceci permet avantageusement de réaliser une construction légère, avec une paroi de faible épaisseur, offrant une résistance au feu. L’invention, en ce qu’elle utilise un surmoulage protecteur, résistant au feu, pouvant être localisé aux seules tranches des feuilles organiques 2, réduit avantageusement considérablement la quantité de matériau résistant au feu. Les matériaux résistants au feu étant plus chers, selon un facteur au moins deux, cette caractéristique est économiquement avantageuse. Selon une autre caractéristique, un thermoplastique d’une feuille organique 2 et un thermoplastique d’un surmoulage 3 recouvrant ladite feuille organique 2 sont miscibles. Une telle caractéristique, qui garantit une fusion surfacique des deux thermoplastiques, permet leur interpénétration et crée ainsi une adhérence forte du surmoulage 3 sur la feuille organique 2. Afin d’assurer la miscibilité/compatibilité, et garantir une bonne adhésion à leur surface d’interface, les deux thermoplastiques sont avantageusement de la même famille. Il est entendu ici par famille : polyamide, polypropylène, polyéthylène téréphtalate, etc.. Selon une autre caractéristique, un thermoplastique d’une feuille organique 2 n’est pas résistant au feu. Cette caractéristique est rendue possible par la résistance surfacique au feu d’une feuille organique 2, soit par la résistance lorsqu’une flamme attaque perpendiculairement à la surface de la feuille organique 2. Dans les zones où elle n’est pas nécessairement recouverte par un surmoulage 3, la feuille organique 2 peut résister au feu par elle-même. Aussi, une économie de matériau résistant au feu peut être ici réalisée. De plus, la réalisation d’une feuille organique 2 avec un thermoplastique résistant au feu conduit à modifier la feuille organique 2 et notamment ses caractéristiques mécaniques. Aussi, une telle réalisation d’une feuille organique 2 avec un thermoplastique résistant au feu nécessiterait de tester la tenue mécanique de ladite feuille organique 2 pour la requalifier, avec les surcoûts afférents. De plus, la modification des caractéristiques mécaniques, est prévisiblement à la baisse, du fait de l’introduction de l’additif ignifugeant ou de l’additif retardateur de flamme dans la matrice thermoplastique. Ceci conduit à reconcevoir la pièce composite 1, en augmentant ses dimensions pour qu’elle soit apte à supporter les mêmes contraintes. Aussi, l’utilisation d’une feuille organique 2 standard, réalisée avec un thermoplastique standard, non résistant au feu, dont les caractéristiques sont aujourd’hui connues, est un avantage temporel, économique et mécanique. Selon une autre caractéristique, un thermoplastique d’une feuille organique 2 est un polyamide (PA6, PA66, …), un polypropylène (PP), un polyéthylène téréphtalate (PET) ou un polybutylène téréphtalate (PBT), et de préférence un polypropylène ou un polyéthylène téréphtalate. Selon une autre caractéristique, un thermoplastique d’un surmoulage 3 est un polyamide (PA6, PA66, …), un polypropylène (PP), un polyéthylène téréphtalate (PET) ou un polybutylène téréphtalate (PBT), et de préférence un polypropylène ou un polyéthylène téréphtalate. Aussi, selon un premier mode de réalisation préféré, un surmoulage 3 est réalisé avec une matrice polyamide renforcée de fibres de verre coupées courtes et est rendu résistant au feu par adjonction d’un additif ignifugeant, d’un additif retardateur de flamme ou encore des deux additifs. Selon un deuxième mode de réalisation préféré, un surmoulage 3 est réalisé avec une matrice polypropylène renforcée de fibres de verre coupées courtes et est rendu résistant au feu par adjonction d’un additif ignifugeant, d’un additif retardateur de flamme ou encore des deux additifs. Selon un troisième mode de réalisation préféré, un surmoulage 3 est réalisé avec une matrice polyéthylène téréphtalate renforcée de fibres de verre coupées courtes et est rendu résistant au feu par adjonction d’un additif ignifugeant, d’un additif retardateur de flamme ou encore des deux additifs. Selon un quatrième mode de réalisation préféré, un surmoulage 3 est réalisé avec une matrice polyamide renforcée de fibres de carbone coupées courtes et est rendu résistant au feu par adjonction d’un additif ignifugeant, d’un additif retardateur de flamme ou encore des deux additifs. Selon un cinquième mode de réalisation préféré, un surmoulage 3 est réalisé avec une matrice polypropylène renforcée de fibres de carbone coupées courtes et est rendu résistant au feu par adjonction d’un additif ignifugeant, d’un additif retardateur de flamme ou encore des deux additifs. Selon un sixième mode de réalisation préféré, un surmoulage 3 est réalisé avec une matrice polyéthylène téréphtalate renforcée de fibres de verre coupées courtes et est rendu résistant au feu par adjonction d’un additif ignifugeant, d’un additif retardateur de flamme ou encore des deux additifs. Selon une autre caractéristique, une feuille organique 2, dans tout ce qui précède, peut être remplacée par un sandwich surfacique comprenant deux feuilles organiques enserrant entre elles une âme alvéolaire. L’âme alvéolaire peut être une mousse ou une structure nid d’abeille. L’invention concerne encore un logement pour batterie. Le principe de l’invention, permet de réaliser une pièce composite 1 alliant résistance mécanique et résistance au feu. Il peut avantageusement être appliqué à la réalisation d’un logement pour batterie. Dans une telle réalisation, d’un logement sensiblement parallélépipédique, une face ou une paire de faces adjacentes est réalisée au moyen d’une feuille organique 2, le cas échéant pliée. Les faces ou paires de faces sont assemblées par un ou plusieurs surmoulage 3 assurant l’assemblage des faces et la protection des tranches contre le feu. Ceci peut encore être appliqué en deux pièces composites 1 : une pièce coffret de base et une pièce couvercle. L’invention concerne encore un véhicule automobile comprenant au moins un tel logement pour batterie. L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. 1 : pièce composite, 2 : feuille organique, 3 : surmoulage. Pièce composite (1) comprenant au moins une feuille organique (2) et au moins un surmoulage (3) caractérisé en ce que ledit au moins un surmoulage (3) est résistant au feu et disposé de manière à recouvrir entièrement toute tranche de ladite au moins une feuille organique (2). Pièce composite (1) selon la revendication précédente, où ledit au moins un surmoulage (3) comprend un additif ignifugeant et/ou un additif retardateur de flamme, lui conférant la résistance au feu. Pièce composite (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où ledit au moins un surmoulage (3) présente un débordement, relativement à la tranche, d’au moins 10 mm. Pièce composite (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un thermoplastique d’une feuille organique (2) et un thermoplastique d’un surmoulage (3) recouvrant ladite feuille organique (2) sont miscibles. Pièce composite (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un thermoplastique d’une feuille organique (2) n’est pas résistant au feu. Pièce composite (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un thermoplastique d’une feuille organique (2) est un polyamide, un polypropylène, un polyéthylène téréphtalate ou un polybutylène téréphtalate, et de préférence un polypropylène ou un polyéthylène téréphtalate. Pièce composite (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un thermoplastique d’un surmoulage (3) est un polyamide, un polypropylène, un polyéthylène téréphtalate ou un polybutylène téréphtalate, et de préférence un polypropylène ou un polyéthylène téréphtalate. Pièce composite (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où ladite au moins une feuille organique (2) comprend deux feuilles organiques (2) enserrant une âme alvéolaire, telle une mousse ou un nid d’abeille. Logement pour batterie caractérisé en ce qu ’il comprend au moins une pièce composite (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile caractérisé en ce qu ’il comprend au moins un logement pour batterie selon la revendication précédente.