Brevet FR3039554A1 (20170203)
REVENDICATIONS1. Matériau fibreux pré-imprégné, en particulier sous forme de ruban, comprenant un renfort fibreux, (en particulier) à base de fibres continues, imprégné par une matrice de polymère thermoplastique et comprenant dans sa composition : a) un polymère thermoplastique formant ladite matrice thermoplastique avec ledit polymère, si amorphe ayant une Tg > 40°C, de préférence supérieure à 100°C et si semi-cristallin ayant une Tf > 150°C, de préférence supérieure à 200°C, b) un renfort fibreux, c) comme additif, au moins un polymère à cristaux liquides à un taux allant de 0,1 à 50 (:)/0, de préférence de 0,2 à 20 (:)/0, plus préférentiellement de 0,2 à 15 % et encore plus préférentiellement de 5 à 15 % en poids par rapport audit polymère a), ledit additif pouvant être pré-mélangé avec ledit polymère a) et dispersé dans ladite matrice polymère, d) en option, des charges carboniques, de préférence des nanocharges carboniques dispersées dans ladite matrice de manière homogène et uniforme.\n<CLM>\1\tMatériau fibreux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit polymère a) est sélectionné parmi les polyaryl éther cétones (PAEK), en particulier polyéther éther cétone (PEEK) ou parmi les polyaryl éther cétone cétones (PAEKK), en particulier le polyéther cétone cétone (PEKK) ou parmi les polyéther-imides (PEI) aromatiques ou les polyaryl sulfones, en particulier les polyphénylène sulfones (PPS) ou parmi les polyarylsulfures, en particulier polyphénylène sulfures ou parmi les polyamides (PA) de haute Tg, de préférence de Tg > 100°C.\n<CLM>\1\tMatériau fibreux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit polymère a) est un polymère ou un mélange de polymères thermoplastiques comme définis selon la revendication 1 ou\n<CLM>\1\t4. Matériau fibreux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit renfort fibreux b) comprend ou est constitué de fibres continues sélectionnées parmi les fibres de carbone, de verre, de carbure de silicium, de basalte, fibres naturelles, en particulier de lin ou de chanvre, de sisal, de soie ou cellulosiques et en particulier de viscose ou des fibres thermoplastiques de Tg ou de Tf supérieure à la Tg ou la Tf dudit polymère si respectivement amorphe ou semi-cristallin ou parmi un mélange de deux ou de plusieurs desdites fibres, de préférence ledit renfort fibreux comprenant ou étant constitué de fibres 3039554 16 de carbone, de verre ou de carbure de silicium ou leur mélange, en particulier de fibres de carbone.\n<CLM>\1\tMatériau fibreux selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit 5 polymère comprend des charges carboniques, en particulier parmi le noir de carbone et les nanocharges de carbone et plus particulièrement des nanocharges carboniques, de préférence des graphènes et/ou des nanotubes de carbone et/ou des nanofibrilles de carbone, plus préférentiellement des nanotubes de carbone. 10\n<CLM>\1\tProcédé de préparation d'un matériau fibreux pré-imprégné, tel que défini selon l'une des revendications 1 à 5, en particulier sous forme de ruban unidirectionnel, caractérisé en ce qu'il comprend au moins l'étape suivante : i) imprégnation dudit renfort fibreux, sous forme d'une mèche unique ou de plusieurs mèches parallèles, par ledit polymère a) à l'état fondu et en option ledit polymère a) 15 comprenant ledit composant d), avec ledit composant c) étant présent dans ledit polymère en tant qu'agent d'aide à la mise en oeuvre pour la réduction de la viscosité à l'état fondu dudit polymère a).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit composant d) est 20 présent dans ledit polymère a) à l'état fondu lors de ladite étape d'imprégnation i), ledit composant d) étant dispersé de manière homogène et uniforme dans ledit polymère fondu après une étape préalable de mélange intime dudit polymère avec ledit composant c).\n<CLM>\1\tProcédé selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend en plus 25 de l'étape i) les étapes supplémentaires suivantes : ii) mise en forme de ladite mèche ou desdites mèches parallèles dudit renfort fibreux imprégné selon l'étape i), par calandrage par au moins une calandre chauffante, cette mise en forme étant sous forme de ruban unique unidirectionnel calibré ou sous forme de rubans multiples parallèles unidirectionnels calibrés, avec dans ce 30 dernier cas ladite calandre chauffante comportant des gorges multiples de calandrage, de préférence jusqu'à 200 gorges de calandrage, en conformité avec le nombre desdits rubans et avec une pression entre les rouleaux de ladite calandre maintenue constante par un système asservi, iii) bobinage dudit ruban ou desdits rubans parallèles sur une ou plusieurs bobines en 35 accord avec le nombre desdits rubans. 3039554 17\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite étape d'imprégnation i) est complétée par une étape de recouvrement de ladite mèche unique ou desdites mèches parallèles après imprégnation par ledit polymère a) fondu selon l'étape i), par un polymère fondu a') pouvant être identique ou différent dudit polymère a) d'imprégnation i), 5 avant ladite étape de calandrage ii), de préférence ledit polymère fondu a') étant de même nature que ledit polymère a) d'imprégnation i), de préférence ledit recouvrement s'effectuant par extrusion en tête d'équerre par rapport à ladite mèche unique ou par rapport auxdites mèches parallèles. 10\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit renfort fibreux b) comprend ou est constitué de fibres continues sélectionnées parmi les fibres de carbone, de verre, de carbure de silicium, de basalte, fibres naturelles, en particulier de lin ou de chanvre, de sisal, de soie ou parmi les fibres cellulosiques et en particulier de viscose ou des fibres thermoplastiques de Tg ou de Tf supérieure à la Tg ou la Tf dudit polymère si 15 respectivement amorphe ou semi-cristallin ou un mélange de deux ou de plusieurs desdites fibres, de préférence de fibres de carbone, de verre ou de carbure de silicium ou leur mélange, en particulier des fibres de carbone.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ladite calandre 20 chauffante de l'étape ii) est couplée à un système de chauffage complémentaire rapide, en particulier parmi les microondes ou induction, système couplé à la présence de charges carboniques d) et en particulier de nanocharges carboniques dans ledit polymère a) ou à un système de chauffage infrarouge (IR) ou à un laser ou par contact direct avec une source de chaleur comme une flamme. 25\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que ladite étape d'imprégnation i) est réalisée en utilisant une technique parmi : extrusion, pultrusion ou injection-compression ou par poudrage préalable à la fusion dudit polymère a), ledit polymère a) étant sous forme de poudre avant fusion, ladite poudre étant éventuellement 30 issue d'un compound dudit polymère a) et desdites charges carboniques d).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite technique d'imprégnation i) est l'extrusion et en particulier une extrusion en tête d'équerre par rapport à ladite mèche unique ou par rapport auxdites mèches parallèles ou une extrusion- 35 couchage sur ledit renfort fibreux en une ou plusieurs mèches parallèles. 3039554 18\n<CLM>\1\tRuban de matériau fibreux pré-imprégné, en particulier ruban enroulé sur bobine, caractérisé en ce qu'il est à base d'un matériau fibreux pré-imprégné tel que défini selon l'une des revendications 1 à 5 ou qu'il est obtenu par un procédé tel que défini selon l'une des revendications 6 à\n<CLM>\1\t5\n<CLM>\1\tRuban selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il a une largeur et une épaisseur convenables pour la dépose par robot de placement de fibre, dans la fabrication de pièces en 2D ou 3D, en particulier 3D, sans besoin de refendage et de préférence il a une largeur ne dépassant pas 20 mm, de préférence ne dépassant pas 12,70 mm (0,5 10 pouce), plus préférentiellement ne dépassant pas 6,35 mm (0,25 pouce).\n<CLM>\1\tUtilisation du procédé tel que défini selon l'une des revendications 6 à 13, pour la fabrication de rubans calibrés convenables à la fabrication de pièces composites en 2D ou en 3D, de préférence en 3D, par dépose automatique par robot desdits rubans. 15\n<CLM>\1\tUtilisation du ruban de matériau fibreux pré-imprégné tel que défini selon les revendications 14 ou 15, dans la fabrication de pièces composites en 2D ou en 3D, en particulier en 3D. 20\n<CLM>\1\tUtilisation selon la revendication 17, caractérisée en ce que ladite fabrication desdites pièces composites concerne l'automobile, l'aéronautique civile ou militaire, l'énergie et en particulier l'énergie éolienne et hydrolienne, les dispositifs de stockage de l'énergie, les panneaux de protection thermique, les panneaux solaires, la balistique, en particulier des pièces pour armes ou missiles, le nautisme, les sports et loisirs. 25\n<CLM>\1\tPièce composite en 2D ou en 3D, en particulier en 3D, caractérisée en ce qu'elle résulte de l'utilisation d'au moins un ruban de matériau fibreux pré-imprégné, tel que défini selon la revendication 14 ou 15.