Brevet FR3131558A1 — publié le 20230707

L’invention concerne un procédé (100) pour la production d’un composite thermoplastique cintré, comprenant 35 % ou moins en volume d’une matrice polymérique comprenant des polymères (méth)acryliques, et au moins 65 % en volume de fibres, ledit procédé comprenant : une étape de mise à disposition (110) du composite thermoplastique, une étape de chauffage (120) d’une partie du composite thermoplastique, ledit chauffage étant choisi parmi un chauffage par conduction, radial et/ou volumétrique et la durée de chauffage et/ou la température de chauffage étant choisies en fonction d’au moins l’épaisseur du composite thermoplastique, une étape de création (130) d’une section cintrée dans la partie chauffée en cintrant la partie chauffée, et une étape de refroidissement (140) de la section cintrée pour la solidifier et pour former un composite thermoplastique cintré, à une température de refroidissement et/ou une durée de refroidissement choisies en fonction de la température de transition vitreuse (Tg) du composite thermoplastique cintré. Figure publiée avec l’abrégé : figure 1 Procédé pour la production d’un composite thermoplastique cintré, composite thermoplastique cintré et système pour la fabrication d’un composite thermoplastique cintré. DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne le domaine des composites thermoplastiques et plus préférablement le domaine des éléments de renforcement. La présente invention concerne un procédé pour la production d’un composite thermoplastique cintré, un composite thermoplastique cintré et un système pour la fabrication d’un composite thermoplastique cintré. DESCRIPTION DE L’ART CONNEXE Des éléments de renforcement sont communément utilisés pour renforcer des structures dans plusieurs domaines tels que l’automobile, les transports, l’aéronautique, l’aérospatiale, le photovoltaïque, la construction et le bâtiment, et/ou dans des applications d’énergie éolienne. Actuellement, un élément de renforcement sous la forme d’éléments de renforcement composites est connu. Habituellement, un élément de renforcement composite comprend une matrice (généralement une matrice polymérique comportant un polymère thermodurcissable) et des fibres. De tels éléments de renforcement composites sont souvent produits par un procédé de pultrusion et possèdent un profil linéaire. Les procédés de pultrusion conventionnels impliquent le mouillage des fibres et leur imprégnation en les passant par un bain de résine et le refroidissement du paquet imprégné. C’est donc une configuration linéaire. Les éléments de renforcement composites résultants sont généralement fabriqués directement sous leur forme finale (linéaire). La forme linéaire ne permet pas de satisfaire toutes les exigences de l’industrie. Les polymères thermodurcissables ne peuvent être appliqués de manière universelle en raison du volume de transport et de stockage élevés et sont en outre plus coûteux. De plus, avec l’évolution des domaines d’application, de nouvelles formes géométriques sont nécessaires, en particulier un élément de renforcement cintré. On sait qu’on peut fabriquer un élément de renforcement avec une résine comprenant un polymère thermoplastique. De manière avantageuse, l’élément de renforcement comprenant un polymère thermoplastique peut être successivement chauffé et refroidi. Cependant, des chauffages successifs réduisent la stabilité thermique et, de manière défavorable, certaines caractéristiques de l’élément de renforcement diminuent, telles que la résistance au cintrage, la résistance à la flexion, la rétention et la délamination. Par ailleurs, comme indiqué, on ne peut pas changer la forme des thermodurcissables après refroidissement, de sorte qu’il n’est pas possible d’adapter la courbure de la structure à renforcer ou de la modifier après refroidissement pour le transport ou le stockage, par exemple. De plus, avec des composites thermodurcissables ou thermoplastiques actuels, le point de courbure comprend la compression des fibres qui deviennent incapables de résister à la tension et réduit drastiquement le renforcement des structures. De plus, de nos jours, un thermodurcissable doit être façonné manuellement dans le procédé de pultrusion, ce qui requiert des coûts et du temps additionnels. Actuellement, avec le polymère thermoplastique, le chauffage est habituellement réalisé dans un four conventionnel, et le polymère thermoplastique peut être façonné plusieurs fois. Ceci facilite le façonnage sur site et réduit les problèmes de transport et de stockage. Cependant, la température de chauffage et la durée du chauffage avec le procédé de pultrusion actuel de polymères thermoplastiques induisent une dégradation de surfaces, une possible dégradation de la résine, et comme le chauffage n’est pas uniforme, un décalage de phase thermique significative réduisant les qualités thermiques entre le centre de l’élément de renforcement et ses parois (par exemple la zone la plus à l’extérieur). De plus, le chauffage est très lent (plus de 5 minutes) et par conséquent ralentit la fabrication et la production. Ainsi, il est nécessaire de trouver une solution pour produire un composite thermoplastique cintré comportant des qualités mécaniques et chimiques améliorées, notamment sans dégradation sur la surface et avec un décalage de phase thermique réduit tout en garantissant un stockage plus aisé ainsi qu’un temps de transport et des coûts réduits. Ce qui suit constitue un résumé simplifié d’aspects, de modes de réalisation et d’exemples choisis de la présente invention afin de fournir une compréhension de base de l’invention. Cependant, le résumé ne constitue pas un aperçu complet de tous les aspects, modes de réalisation et exemples de l’invention. Le seul objectif du résumé est de présenter des aspects, modes de réalisation et exemples choisis de l’invention sous une forme concise comme introduction à la description plus détaillée des aspects, modes de réalisation et exemples de l’invention qui suit le résumé. L’invention a pour objectif de remédier aux inconvénients de l’art antérieur. En particulier, l’invention propose un procédé pour la production d’un composite thermoplastique cintré , à partir d’un composite thermoplastique, ledit composite thermoplastique comprenant 35 % ou moins en volume d’une matrice polymérique comprenant des polymères (méth)acryliques, et au moins 65 % en volume de fibres, ledit procédé comprenant : Une étape de mise à disposition du composite thermoplastique, préférablement à partir d’un procédé de pultrusion, Une étape de chauffage d’une partie du composite thermoplastique, ledit chauffage étant choisi parmi un chauffage par conduction, radial et/ou volumétrique, et une durée de chauffage et/ou une température de chauffage étant choisies en fonction d’au moins une épaisseur du composite thermoplastique, Une étape de création d’une section cintrée dans la partie chauffée en cintrant la partie chauffée, et Une étape de refroidissement de la section cintrée pour la solidifier et pour former un composite thermoplastique cintré, à une température de refroidissement et/ou une durée de refroidissement choisies en fonction de la température de transition vitreuse (Tg) du composite thermoplastique cintré. Un tel procédé permet de produire un composite thermoplastique cintré comportant des qualités mécaniques et chimiques améliorées, notamment sans dégradation sur la surface et avec un décalage de phase thermique (delta) réduit tout en garantissant un gain de temps et une réduction des coûts. En effet, grâce au procédé, le chauffage est rapide et dépend de l’épaisseur du composite thermoplastique, ce qui permet d’adapter le chauffage au composite thermoplastique et par conséquent de réduire la différence entre la température intérieure et la température de surface du composite thermoplastique. Ceci garantit que le décalage de phase responsable de la résistance est réduit même dans le point de courbure. De plus, la composition du composite thermoplastique comportant 35 % ou moins en volume d’une matrice polymérique comportant des polymères (méth)acryliques, et au moins 65 % en volume de fibres permet de réduire la température de chauffage et la durée du chauffage. En outre, un volume de fibres d’au moins 65 % améliore les propriétés mécaniques et chimiques de la section cintrée. Le procédé permet d’adapter les qualités de cintrage, de résistance, et de chaleur aux composites thermoplastiques, pour un élément de renforcement. De plus, le procédé permet de faciliter le stockage et le transport d’un élément de renforcement cintré puisque le façonnage peut être fait sur site et conduit rapidement. Le procédé permet également d’adapter la courbure de la structure à renforcer ou de la modifier après refroidissement. Selon d’autres caractéristiques facultatives du procédé, il peut éventuellement comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes seules ou en combinaison : l’étape de chauffage est un chauffage radial, préférablement un chauffage par IR, la durée de chauffage est inférieure ou égale à 95 secondes, préférablement inférieure ou égale à 60 secondes, préférablement avec une température intérieure du composite thermoplastique qui est inférieure ou égale à 180 °C, entre l’étape de chauffage et l’étape de refroidissement, la différence de température entre une température intérieure et une température extérieure du composite thermoplastique va de 0 °C à 50 °C, préférablement après 30 secondes de chauffage, la différence de température entre une température intérieure et une température extérieure du composite thermoplastique pendant l’étape de chauffage est inférieure ou égale à 80 °C, préférablement avec une durée de chauffage inférieure ou égale à 95 secondes, le composite thermoplastique est obtenu à partir d’un procédé de pultrusion, préférablement un procédé de pultrusion réactive, le composite thermoplastique est réticulé, partiellement réticulé ou non réticulé. Selon un autre aspect de la présente invention, un composite thermoplastique cintré est fourni, obtenu à partir d’un composite thermoplastique, ledit composite thermoplastique comprenant 35 % ou moins en volume d’une matrice polymérique comprenant des polymères (méth)acryliques, et au moins 65 % en volume de fibres. Un tel composite thermoplastique cintré présente une résistance mécanique améliorée même au niveau de sa courbure. La flexibilité est améliorée, et les fibres du composite thermoplastique cintré ne présentent pas de flambements ou de fissures et présentent une résistance homogène. De plus, un tel composite thermoplastique cintré ne présente pas de dégradation de sa surface. En outre, un tel composite thermoplastique cintré peu être aisément cintré, et sur demande, à proximité du site. Avantageusement, un composite thermoplastique cintré satisfait aux exigences de la norme ASTM D7957 et plus avantageusement aux exigences de la norme ASTM D7914 et présente des propriétés de cintrage similaires à des thermodurcissables cintrés à la main disponibles dans le commerce. Selon un autre aspect , l’invention concerne une utilisation d’un composite thermoplastique cintré selon l’invention dans les domaines de l’automobile, des transports, de l’aéronautique, du nautisme, des chemins de fer, du sport, de l’aérospatiale, du photovoltaïque, de la construction et du bâtiment, et/ou dans des applications d’énergie éolienne. Préférablement, le composite thermoplastique est utilisé afin de renforcer une structure dans les domaines de l’automobile, des transports, de l’aéronautique, des chemins de fer, du sport, de l’aéronautique, de l’aérospatiale, du photovoltaïque, de la construction et du bâtiment, et/ou dans des applications d’énergie éolienne. Une telle utilisation permet de renforcer des structures dans différents domaines d’application. Selon un autre aspect, l’invention concerne un système pour la fabrication d’un composite thermoplastique cintré à partir d’un composite thermoplastique, ledit composite thermoplastique comprenant 35 % ou moins en volume d’une matrice polymérique comprenant des polymères (méth)acryliques, et au moins 65 % en volume de fibres, ledit système comprenant : Un dispositif de chauffage qui est configuré pour chauffer une partie du composite thermoplastique, ledit dispositif de chauffage étant choisi parmi un chauffage par conduction, radial et/ou volumétrique et la durée de chauffage et/ou la température de chauffage étant choisies en fonction d’au moins l’épaisseur du composite thermoplastique, Un dispositif de cintrage qui est configuré pour créer une section cintrée dans la partie chauffée par cintrage de la partie chauffée, et Un dispositif de refroidissement qui est configuré pour solidifier la section cintrée et pour former un composite thermoplastique cintré, à une température de refroidissement et/ou une durée de refroidissement choisies en fonction de la température de transition vitreuse du composite thermoplastique. Un tel système permet de fabriquer aisément un composite thermoplastique cintré. De plus, il permet de réduire le temps et les coûts. Ce qui précède et d’autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront plus clairs à partir de la description détaillée suivante lorsqu’elle est prise conjointement avec les dessins qui l’accompagnent dans lesquels : représente un diagramme de flux d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention représente un exemple de la température de chauffage et du delta de température en fonction du temps pour une tige de composite thermoplastique D16 mm. représente un exemple de la température de chauffage et du delta de température en fonction du temps pour un panneau plat de composite thermoplastique P4 mm. représente une vue schématique d’un système selon un mode de réalisation de l’invention. Procédé (100) pour la production d’un composite thermoplastique cintré, à partir d’un composite thermoplastique, ledit composite thermoplastique comprenant 35 % ou moins en volume d’une matrice polymérique comprenant des polymères (méth)acryliques, et au moins 65 % en volume de fibres, ledit procédé comprenant : une étape de mise à disposition (110) du composite thermoplastique, préférablement à partir d’un procédé de pultrusion, une étape de chauffage (120) d’une partie du composite thermoplastique, ledit chauffage étant choisi parmi un chauffage par conduction, radial et/ou volumétrique et une durée de chauffage et/ou une température de chauffage étant choisies en fonction d’au moins une épaisseur du composite thermoplastique, une étape de création (130) d’une section cintrée dans la partie chauffée en cintrant la partie chauffée, et une étape de refroidissement (140) de la section cintrée pour la solidifier et pour former un composite thermoplastique cintré, à une température de refroidissement et/ou une durée de refroidissement choisies en fonction de la température de transition vitreuse (Tg) du composite thermoplastique cintré. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape de chauffage (120) est un chauffage radial, préférablement un chauffage par IR. Procédé (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la durée de chauffage est inférieure ou égale à 95 secondes, préférablement inférieure ou égale à 60 secondes, préférablement avec une température intérieure du composite thermoplastique qui est inférieure ou égale à 180 °C. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’entre l’étape de chauffage (120) et l’étape de refroidissement (140), la différence de température entre une température intérieure et une température extérieure du composite thermoplastique va de 0 °C à 50 °C. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la différence de température entre une température intérieure et une température extérieure du composite thermoplastique pendant l’étape de chauffage est inférieure ou égale à 80 °C, préférablement en un temps de chauffage inférieur ou égal à 95 secondes. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composite thermoplastique est obtenu à partir d’un procédé de pultrusion, préférablement un procédé de pultrusion réactive. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit composite thermoplastique est réticulé, partiellement réticulé ou non réticulé. Composite thermoplastique cintré obtenu à partir d’un composite thermoplastique, ledit composite thermoplastique comprenant 35 % ou moins en volume d’une matrice polymérique comprenant des polymères (méth)acryliques, et au moins 65 % en volume de fibres. Utilisation d’un composite thermoplastique cintré selon la revendication précédente dans les domaines de l’automobile, des transports, du nautisme, des chemins de fer, du sport, de l’aéronautique, de l’aérospatiale, du photovoltaïque, de la construction et du bâtiment, et/ou dans des applications d’énergie éolienne. Système (10) pour la fabrication d’un composite thermoplastique cintré à partir d’un composite thermoplastique, ledit composite thermoplastique comprenant 35 % ou moins en volume d’une matrice polymérique comprenant des polymères (méth)acryliques, et au moins 65 % en volume de fibres, ledit système comprenant : un dispositif de chauffage (11) qui est configuré pour chauffer une partie du composite thermoplastique, ledit dispositif de chauffage étant choisi parmi un chauffage par conduction, radial et/ou volumétrique et la durée de chauffage et/ou la température de chauffage étant choisies en fonction d’au moins l’épaisseur du composite thermoplastique, un dispositif de cintrage (12) qui est configuré pour créer une section cintrée dans la partie chauffée par cintrage de la partie chauffée, et un dispositif de refroidissement (13) qui est configuré pour solidifier la section cintrée et pour former un composite thermoplastique cintré, à une température de refroidissement et/ou une durée de refroidissement choisies en fonction de la température de transition vitreuse du composite thermoplastique.