Brevet FR3049491A1 (20171006)
REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite caractérisé en ce que ladite pièce est obtenue à partir d'une préforme comportant des renforts locaux et une première résine d'imprégnation de faible viscosité, inférieure à 100 Pa.s, de ladite préforme et en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes : i) Réalisation de ladite préforme comprenant un premier matériau fibreux et lesdits renforts locaux se présentant sous la forme de renforts formés d'un second matériau fibreux ayant des fibres de tenue mécanique supérieure à celle des fibres du premier matériaux fibreux, de sorte qu'elles présentent un module ou une contrainte à la rupture supérieure d'au moins 30% à celui des fibres dudit premier matériaux fibreux, ledit second matériau fibreux étant pré-imprégné d'une deuxième résine polymère thermoplastique, acrylique ou polyamide, ayant une température de transition vitreuse (Tg) supérieure à 80°C, la quantité de deuxième résine polymère étant comprise entre 25% et 60% en volume par rapport au volume total dudit second matériau fibreux, - ii) Imprégnation de ladite préforme par la première résine d'imprégnation, - iii) Refroidissement de la dite préforme imprégnée pour obtenir la pièce.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce est réalisée : - par moulage par injection dans un moule fermé ou - par dépôt de la résine sur la préforme soit hors du moule, soit dans le moule ouvert contenant la préforme.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les renforts locaux se présentent soit sous forme de feutres ou de mats, soit sous forme de tissus, de non tissés (NCF « Non Crimp Fabrics »), de fibres unidirectionnelles ou de tresses, et de préférence, ils sont constitués de fibres continues et se présentent sous forme de nappes ou de rubans de tissus, de non tissés, de fibres unidirectionnelles (UD) ou de tresses.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape i) de réalisation de ladite préforme comprend le dépôt desdits renforts locaux en Ref :0471-ARK69- 3049491 38 surface de ladite préforme et/ou l'insertion desdits renforts locaux dans la préforme : en empilant des couches de tissus de fibres ou des couches de fibres non tissée (NCF « Non Crimp Fabrics ») ou des couches de mat de fibres, 5 lesdites fibres étant soit sèches soit faiblement pré-imprégnées par une troisième résine, éventuellement différente de la première et la deuxième résine, puis en déposant en surface les renforts formés du second matériau fibreux pour réaliser lesdits renforts locaux, ou en fabriquant la préforme à partir de rubans unidirectionnels faiblement pré- 10 imprégnés par une troisième résine éventuellement différente de la première et de la deuxième résine, déposés au moyen d'un robot et en ajoutant, dans la même opération et de préférence au coeur de la préforme, les renforts, formés du second matériau fibreux totalement pré-imprégné, qui constituent lesdits renforts locaux. 15\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape i) de réalisation de la préforme est mise en oeuvre par un procédé de placement automatique des fibres, de type AFP (Automatic fiber placement) dans lequel lesdits renforts sont déposés en surface de la préforme et/ou insérés dans la préforme lors de sa fabrication, par un robot asservi. 20\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fibres de renfort constituant les nappes, les tissus, les NCF, les mats de fibres ou les rubans unidirectionnels sont co-mêlées à une ou plusieurs fibres de polymère\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ou les polymères constituant les fibres co-mêlées aux fibres de renfort, sont ductiles dans la plage 25 de température d'utilisation du composite.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le ou les polymères constituant les fibres co-mêlées aux fibres de renfort, comporte des charges conductrices électriquement et/ou thermiquement, qui sont de préférence des nanotubes de carbone. 30\n<CLM>\1\tProcédé selon les revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la préforme est mise en forme par un procédé de thermo-estampage comportant une première Ref :0471-ARK69- 3049491 39 étape de préchauffage de la préforme suivie d'une deuxième étape d'estampage à la forme finale, au moyen d'une presse à plateau chauffant.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un procédé de-moulage par infusion, utilisé de préférence pour la fabrication de 5 pièces d'éolienne. 11.Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un procédé de moulage par transfert de résine (RTM), de moulage par transfert de résine avec compression (C-RTM), ou de moulage par transfert dé résine sous vide (VARTM). 10 12.Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un procédé de moulage par compression en voie humide (LCM ou WCM ou DFCM).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la première résine d'imprégnation est injectée dans un moule fermé à une pression 15 comprise entre 500 mbar et 200 bar, de préférence comprise entre 800mbar et 100 bar et de manière davantage préférée comprise entre 800mbar et 60 bar. 14.Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la première résine d'imprégnation présente, à la température d'injection, dans le cas d'un procédé en moule fermé ou à la température de moulage, dans le cas d'un 20 procédé en moule ouvert, une viscosité inférieure à 100 Pa.s, de préférence inférieure à 20 Pa.s et encore plus préférée, inférieure à 0.2 Pa.s.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le premier matériau fibreux est en fibres de verre.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le 25 premier matériau fibreux est pré-imprégné d'une troisième résine polymère.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le second matériau fibreux de renfort est en fibres de carbone. Ref :0471-ARK69- 3049491 40\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le premier matériau fibreux est en fibres de verre et le second matériau fibreux du renfort est en fibres de carbone.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième résine 5 polymère imprégnant le second matériau fibreux est choisie parmi les résines thermoplastiques amorphes ayant une Tg supérieure ou égale à 80°C, de préférence supérieure ou égale à 180°C, et de manière davantage préférée supérieure ou égale à 230°C et inférieure à 250°C.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième résine 10 polymère imprégnant le second matériau fibreux est choisie parmi les résines thermoplastiques semi-cristallines présentant une Tg supérieure ou égale à 80°C, de préférence supérieure ou égale à 120°C, et de manière davantage préférée supérieure ou égale à 150°C ; et une Tf supérieure ou égale à 180°C, de préférence supérieure ou égale à 200°C, et de manière davantage préférée 15 supérieure ou égale à 230°C et inférieure à 420°C, de préférence inférieure à 390°C et de manière davantage préférée inférieure à 300°C.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1 et 19 ou 20, caractérisé en ce que la deuxième résine polymère imprégnant le second matériau fibreux est une résine thermoplastique choisie parmi : les polyamides (PA) en particulier les polyamides 20 aromatiques ou semi aromatiques y compris les copolyamides, semi-cristallins ou amorphes, plus particulièrement les polyamides semi-cristallins haute température (PA HT), ou encore les résines thermoplastiques acryliques, tels que le Poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) ou les copolymères de méthacrylate de méthyle (MMA), ou leurs mélanges. 25\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que la deuxième résine polymère imprégnant le second matériau fibreux est une résine semi-cristalline sélectionnée parmi les polyamides (PA) en particulier les polyamides aromatiques ou semi aromatiques y compris les copolyamides, de préférence un polyamide semi-cristallin haute température (PA HT) préférentiellement choisi parmi un 30 polyamide x.T ou un copolyamide x.T/x'.T, dans lesquels T est l'acide téréphtalique et x est une diamine aliphatique linéaire en C9 à C18, de préférence en C9 à C12, et x' est une diamine différente de x, de sorte que le rapport molaire [ x / (x + x') ] soit compris entre 15% et 45% bornes incluses, x' étant choisie parmi une diamine monoramifiée par un méthyle ou un éthyle et ayant une différence de Ref :0471-ARK69- 3049491 41 longueur de chaîne d'au moins un atome de carbone avec la diamine x, ou parmi la xylylène diamine ou une diamine linéaire aliphatique en C4 à C18 dans le cas où x est en C10 à C18, ou x' en C9 à C18 dans le cas où x est en Cg ou C10.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que le 5 second matériau fibreux du renfort local comprend une quantité de deuxième résine polymère comprise entre 35% et 60% en volume, et de préférence entre 35% et 50% en volume par rapport au volume total dudit second matériau fibreux.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première résine d'imprégnation possède une Tg inférieure à 230°C, de préférence inférieure ou 10 égale à 150°C, de préférence inférieure ou égale à 120°C, et de manière encore plus préférée inférieure ou égale à 100°C.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première résine d'imprégnation est semi-cristalline et possède une Tf inférieure à 230°C, de préférence inférieure ou égale à 200°C, et de manière encore plus préférée 15 inférieure ou égale à 190°C.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que la première résine d'imprégnation est choisie parmi : les résines thermodurcissables, de préférence polyester, vinyl-ester, acryliques ou époxy (époxy-amine), les résines thermodurcissables polyimides, en particulier la résine 20 bismaléimide, les résines thermodurcissables polyuréthanes ; ou parmi les résines thermoplastiques, de préférence les résines polyamides (PA, PA HT), les résines acryliques ou leur mélange.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 26, caractérisé en ce que la première résine d'imprégnation est choisie parmi les résines époxy et la 25 deuxième résine polymère du renfort en second matériau fibreux est une résine polyamide (PA, PA HT).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 27, caractérisé en ce que la première résine d'imprégnation de la préforme est compatible avec ladite deuxième d'imprégnation du second matériau fibreux et/ou avec la troisième 30 résine d'imprégnation du premier matériau fibreux. Ref :0471-ARK69- 3049491 42\n<CLM>\1\tPièce en matériau composite, caractérisée en ce qu'elle comprend une préforme imprégnée d'une première résine d'imprégnation, ladite préforme comprenant un premier matériau fibreux et des renforts locaux formés d'un second matériau fibreux ayant des fibres de tenue supérieure à celle des fibres 5 du premier matériau fibreux, et présentant un module supérieur d'au moins 30%, et de préférence supérieur d'au moins 100% à celui des fibres dudit premier matériau fibreux, ledit second matériau fibreux étant pré-imprégné par une deuxième résine polymère thermoplastique, acrylique ou polyamide, ayant une température de transition vitreuse (Tg) supérieure à 80°C, la quantité de 10 deuxième résine polymère étant comprise entre 25% et 60% en volume par rapport au volume total dudit second matériau fibreux.\n<CLM>\1\tPièce selon la revendication 29, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par un procédé tel que défini selon l'une des revendications 1 à\n<CLM>\1\t31. Pièce selon l'une des revendications 29 à 30, caractérisé en ce que le 15 premier matériau fibreux est pré-imprégné d'une troisième résine polymère\n<CLM>\1\tPièce selon l'une des revendications 29 à 31, caractérisée en ce qu'elle comprend : - au moins une préforme comprenant un premier matériau fibreux en fibres de verre et éventuellement pré-imprégné par une résine 20 polymère, - au moins un renfort comprenant un second matériau fibreux en fibres de carbone, ledit second matériau fibreux étant pré-imprégné d'une résine polymère thermoplastique ayant une température de transition vitreuse (Tg) supérieure à 80°C, de préférence, une résine de 25 polyamide (PA, PAHT), - une résine d'imprégnation de ladite préforme, de faible viscosité, inférieure à 100Pa.s, choisie parmi les résines époxy, les résines polyamide (PA ou PAHT) ou les résines acryliques.\n<CLM>\1\tPièce selon la revendication 29, caractérisée en ce que la résine polymère du 30 renfort comprenant le second matériau fibreux est en outre choisie parmi les Ref :0471-ARK69- 3049491 43 résines thermoplastiques acryliques, tels que le Poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) ou les copolymères de méthacrylate de méthyle (MMA).\n<CLM>\1\tPièce selon l'une des revendications 29 à 33, caractérisée en ce qu'elle est utilisée pour la construction mécanique, aéronautique, navale ou le nautisme, 5 l'automobile, notamment pour les châssis d'automobiles, l'énergie éolienne, hydrolienne ou hydroélectrique (éolienne, hydrolienne, turbines) ou dans le bâtiment, ou encore pour la santé et le médical, l'armée et l'armement, les sports et loisirs, l'électronique, ou les centrales solaires (miroirs) ou photovoltaïques (panneaux). 10 Ref :0471-ARK69-