CH640572A5 - Composite fiber and shaped article of fiber called. - Google Patents
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Description
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REVENDICATIONS
1. Fibre composite caractérisée en ce qu'elle comprend une résine, plusieurs fibres de verre et au moins une fibre de carbone. 1. Composite fiber characterized in that it comprises a resin, several glass fibers and at least one carbon fiber.
2. Fibre composite selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite résine consiste en un polyester thermodurcissable. 2. Composite fiber according to claim 1, characterized in that the said resin consists of a thermosetting polyester.
3. Fibre composite selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, pour ce qui est des fibres de verre et de carbone, elles se répartissent entre 35 et 98% du poids en ce qui concerne le verre, et entre 65 et 2% du poids en ce qui concerne le carbone. 3. Composite fiber according to claim 1, characterized in that, as regards glass and carbon fibers, they are distributed between 35 and 98% of the weight with regard to glass, and between 65 and 2% weight when it comes to carbon.
4. Fibre composite selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la quantité de ladite résine varie entre 20 et 45% du poids de ladite fibre composite. 4. Composite fiber according to claim 3, characterized in that the amount of said resin varies between 20 and 45% of the weight of said composite fiber.
5. Fibre composite selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite résine est choisie dans le groupe formé du polyéthy-lène, du polypropylène, des polyamides, des polyuréthanes, des polyesters, des époxydes et des mélanges de ceux-ci. 5. Composite fiber according to claim 1, characterized in that said resin is chosen from the group formed by polyethylene, polypropylene, polyamides, polyurethanes, polyesters, epoxides and mixtures thereof.
6. Fibre composite selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite fibre est imprégnée d'une résine consistant en du polyester épaissi et non durci. 6. Composite fiber according to claim 1, characterized in that said fiber is impregnated with a resin consisting of thickened and uncured polyester.
7. Fibre composite selon la revendication 1, imprégnée d'une résine durcie au stade B. 7. The composite fiber according to claim 1, impregnated with a resin cured in stage B.
8. Fibre selon la revendication 1, enroulée sur une bobine. 8. Fiber according to claim 1, wound on a reel.
9. Fibre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les volumes respectifs des fibres de carbone et de verre qui constituent la fibre composite varient entre 50 et 5% pour ce qui est du carbone, et entre 5 et 50% en ce qui concerne le verre. 9. Fiber according to claim 1, characterized in that the respective volumes of the carbon and glass fibers which constitute the composite fiber vary between 50 and 5% as regards carbon, and between 5 and 50% as regards concerns glass.
10. Article formé de la fibre composite selon la revendication 1, enroulée hélicoïdalement et comprimée. 10. Article formed of the composite fiber according to claim 1, helically wound and compressed.
11. Article selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite fibre composite est enroulée suivant un angle d'ouverture de 85,4" environ. 11. Article according to claim 10, characterized in that said composite fiber is wound at an opening angle of approximately 85.4 ".
12. Article selon la revendication 10, caractérisé par la présence de trois couches de fibres enroulées hélicoïdalement. 12. Article according to claim 10, characterized by the presence of three layers of fibers wound helically.
13. Article selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite résine consiste en un polyester thermodurcissable. 13. Article according to claim 10, characterized in that said resin consists of a thermosetting polyester.
14. Article composite selon la revendication 10, caractérisé par le fait que, pour ce qui est des fibres de verre et de carbone composant ladite fibre composite, elles se répartissent entre 35 et 98% du poids en ce qui concerne le verre, et entre 65 et 2% du poids en ce qui concerne le carbone. 14. Composite article according to claim 10, characterized in that, as regards the glass and carbon fibers composing said composite fiber, they are distributed between 35 and 98% of the weight with regard to glass, and between 65 and 2% of the weight with regard to carbon.
15. Article composite selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdites fibres sont imprégnées avec une résine consistant en du polyester épaissi et non durci. 15. Composite article according to claim 10, characterized in that said fibers are impregnated with a resin consisting of thickened and uncured polyester.
16. Article composite selon la revendication 10, imprégné avec une résine durcie au stade B. 16. A composite article according to claim 10, impregnated with a cured resin in stage B.
17. Article selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la fibre est enroulée sur des bobines. 17. Article according to claim 10, characterized in that the fiber is wound on spools.
18. Article selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les volumes des fibres de verre et de carbone qui constituent ledit article varient respectivement entre 50 et 5% en ce qui concerne le carbone et entre 5 et 50% en ce qui concerne le verre. 18. Article according to claim 10, characterized in that the volumes of the glass and carbon fibers which constitute said article vary respectively between 50 and 5% as regards carbon and between 5 and 50% as regards glass.
19. Article selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la quantité de ladite résine varie entre 20 et 45% du poids dudit article. 19. Article according to claim 14, characterized in that the amount of said resin varies between 20 and 45% of the weight of said article.
20. Article selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite résine est choisie dans le groupe formé du polyéthylène, du polypropylène, des polyamides, des polyuréthanes, des polyesters, des époxydes et des mélanges de ceux-ci. 20. Article according to claim 10, characterized in that said resin is chosen from the group formed by polyethylene, polypropylene, polyamides, polyurethanes, polyesters, epoxides and mixtures thereof.
Récemment, la demande pour des structures en plastique s'est accrue rapidement. Des feuilles de résine renforcées unidirectionnel-lement ont été transformées en parties structurales pour les automobiles comme, par exemple, les supports de transmission, les poutres de porte et d'autres pièces semblables. Recently, the demand for plastic structures has grown rapidly. Unidirectionally reinforced resin sheets have been transformed into structural parts for automobiles such as, for example, transmission supports, door beams and the like.
Ces feuilles renforcées contiennent des fibres de verre qui ont été enroulées hélicoïdalement sur un mandrin selon un dessin croisé et dont le poids en verre varie entre 60 et 80%. Alors que les feuilles renforcées qui contiennent une grande proportion de verre produisent des pièces présentant une excellente résistance, on désire souvent obtenir des meilleures caractéristiques de module que cela est réalisé habituellement. These reinforced sheets contain glass fibers which have been wound helically on a mandrel according to a crossed design and whose glass weight varies between 60 and 80%. While the reinforced sheets which contain a large proportion of glass produce parts with excellent resistance, it is often desired to obtain better modulus characteristics than is usually achieved.
Les fibres de carbone contenues dans les pièces moulées fournissent de bonnes caractéristiques de module à celles-ci. On a donc utilisé des mélanges de fibres de carbone et de verre dans des résines, de façon à bénéficier des qualités respectives de résistance et de module que celles-ci fournissent à la matrice de résine. On a rencontré de nombreuses difficultés lors des tentatives d'enrouler les fibres de verre et de carbone pour fabriquer des feuilles renforcées. Fréquemment les fibres de carbone se brisent dans le bain de résine ou sur la filière. Il semble que cela soit dû à des tensions de viscosité qui s'exercent sur le fil lors de son passage dans le bain et qui provoquent l'effilochement du fil et finalement sa rupture. The carbon fibers contained in the molded parts provide good modulus characteristics to them. Mixtures of carbon and glass fibers have therefore been used in resins, so as to benefit from the respective qualities of resistance and modulus that these provide to the resin matrix. Numerous difficulties have been encountered in attempts to wind glass and carbon fibers to make reinforced sheets. Frequently carbon fibers break in the resin bath or on the die. It seems that this is due to viscosity tensions which are exerted on the wire during its passage in the bath and which cause the fraying of the wire and finally its rupture.
On a maintenant développé une fibre composite comprenant au moins une fibre de carbone avec de la résine et des fibres de verre. Cette nouvelle fibre composite est utilisable pour la fabrication de feuilles de résines renforcées en même temps par des fibres de verre et de carbone. We have now developed a composite fiber comprising at least one carbon fiber with resin and glass fibers. This new composite fiber can be used for the manufacture of resin sheets reinforced at the same time with glass and carbon fibers.
D'après le procédé révélé par cette description, de nouvelles fibres de verre et de carbone sont enroulées sur un mandrin pour fabriquer des feuilles de résine. Dans le procédé de préparation de ces feuilles, on fait passer dans un bain des fibres de verre provenant d'une réserve, où elles sont complètement mouillées. On fait ensuite passer les fibres de verre à travers une filière qui ajuste la quantité de résine qui doit être incluse dans les fibres de verre. La fibre de carbone qui sert à fabriquer le matériau composite est introduite directement au dos de la filière utilisée pour ajuster le contenu en résine de la fibre de verre et on la met en contact avec la résine au point où celle-ci reflue de la filière. En introduisant la fibre de carbone à ce point, on élimine l'effilochement de la fibre, on mouille bien la fibre et cela permet à celle-ci de s'enrouler facilement sur le mandrin sans risque de rupture comme cela est le cas lors du passage dans le bain de résine. La fibre composite ainsi obtenue se compose de résine, d'une multitude de fibres de verre et d'au moins une fibre de carbone. According to the process revealed by this description, new glass and carbon fibers are wound on a mandrel to manufacture resin sheets. In the process for the preparation of these sheets, glass fibers from a reserve are passed through a bath, where they are completely wetted. The glass fibers are then passed through a die which adjusts the amount of resin to be included in the glass fibers. The carbon fiber which is used to make the composite material is introduced directly to the back of the die used to adjust the resin content of the glass fiber and it is brought into contact with the resin at the point where the latter flows back from the die. . By introducing carbon fiber at this point, the fraying of the fiber is eliminated, the fiber is well wetted and this allows it to be easily wound on the mandrel without risk of breakage as is the case during passage through the resin bath. The composite fiber thus obtained consists of resin, a multitude of glass fibers and at least one carbon fiber.
Lors de la préparation de feuilles de résine renforcées par du verre + carbone qui présentent de bonnes caractéristiques structurales et qui contiennent entre 55 et 80% de verre 4- carbone et de 45 à 20% de résine en poids, on recouvre d'abord les fibres de verre et de carbone avec une résine puis on les enroule sur un mandrin. Lors de la description suivante du procédé, donnée à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés: When preparing resin sheets reinforced with glass + carbon which have good structural characteristics and which contain between 55 and 80% 4-carbon glass and 45 to 20% resin by weight, first cover the glass and carbon fibers with a resin and then wrapped on a mandrel. In the following description of the process, given by way of example, reference is made to the appended drawings:
la fig. 1 est une planche en perspective de l'équipement utilisé pour fabriquer les feuilles de résine + verre + carbone d'après cette invention; fig. 1 is a perspective board of the equipment used to manufacture the resin + glass + carbon sheets according to this invention;
la fig. 2 est une vue agrandie en perspective de la partie concernant l'application de la résine lors du procédé décrit par la fig. 1, et la fig. 3 est une vue regardant dans le bac d'application de la résine 9 qui montre la filière 13 et le point d'entrée de la fibre de carbone. fig. 2 is an enlarged perspective view of the part relating to the application of the resin during the process described in FIG. 1, and fig. 3 is a view looking into the resin application tank 9 which shows the die 13 and the entry point of the carbon fiber.
Dans la préparation du matériau composite résine + verre + carbone, on utilise une multitude de fibres de verre. Comme montré dans la fig. 1 à titre d'illustration, on utilise six rouleaux de fibres de verre seulement 2. Ces rouleaux 2 sont montés sur un support ou porte-bobine, non représenté, et les fibres de verre 1 provenant des rouleaux sont enroulées en un fil à travers les ouvertures 4 et 5 situées dans la paroi 3 qui est habituellement une plaque métallique. Dans la fig. 1, des rouleaux de verre de la rangée supérieure ont l'extrémité dp leur fil passée à travers l'ouverture 5, et ceux de la rangée inférieure ont l'extrémité de leur fil 1 passée à travers l'ouverture 4. Les fils combinés physiquement forment deux rubans de verre l'qui passent sous les barres de guidage 11 et 15 dans le bac de résine 9. Ces fils 1 et 1' sont conduits à travers les filières 12 et 13 situées à In the preparation of the resin + glass + carbon composite material, a multitude of glass fibers is used. As shown in fig. 1 by way of illustration, six rolls of glass fibers are used only 2. These rollers 2 are mounted on a support or reel holder, not shown, and the glass fibers 1 coming from the rolls are wound in a thread through the openings 4 and 5 located in the wall 3 which is usually a metal plate. In fig. 1, glass rollers of the upper row have the end of their wire passed through the opening 5, and those of the lower row have the end of their wire 1 passed through the opening 4. The combined wires physically form two ribbons of glass which pass under the guide bars 11 and 15 in the resin tank 9. These wires 1 and 1 ′ are led through the dies 12 and 13 located at
5 5
io io
15 15
20 20
25 25
30 30
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3
640 572 640,572
l'extrémité avant du bac 9. Deux rouleaux 18 et 18' contenant les fibres de carbone 8 et 8' sont montés au sommet de la paroi 3. Les fibres de carbone 8 et 8' sont introduites dans les trous de filière 12 et 13 respectivement en passant à travers le reflux de résine 14 qui s'accumule lorsque la filière élimine le surplus de résine de la surface des fils de verre 1 et 1'. Les fibres consolidées en verre + carbone 19 et 19' qui sortent des trous de filière 12 et 13 forment une bande renforcée 17 par passage dans l'ouverture 22 située sur un guide mobile 21, et on enroule ce ruban sur un mandrin tournant 15 jusqu'à l'obtention de l'épaisseur désirée. Lorsque le matériau composite a atteint l'épaisseur désirée, on arrête le mandrin 15, on coupe la feuille résultante et on recommence le processus. the front end of the tank 9. Two rollers 18 and 18 'containing the carbon fibers 8 and 8' are mounted at the top of the wall 3. The carbon fibers 8 and 8 'are introduced into the die holes 12 and 13 respectively by passing through the reflux of resin 14 which accumulates when the die removes the excess resin from the surface of the glass strands 1 and 1 ′. The consolidated glass + carbon fibers 19 and 19 ′ which exit from the die holes 12 and 13 form a reinforced strip 17 by passing through the opening 22 located on a movable guide 21, and this ribbon is wound on a rotating mandrel 15 until 'to obtain the desired thickness. When the composite material has reached the desired thickness, the mandrel 15 is stopped, the resulting sheet is cut and the process is repeated.
Le procédé décrit de façon générale dans le dessin est sujet à de nombreuses modifications. Par exemple, si l'on montre un seul ruban 17 qui s'enroule sur le mandrin 15, ce n'est qu'à des fins d'illustration. On peut enrouler sur le mandrin plusieurs rubans simultanément qui proviennent d'une rangée d'ouverture. De manière similaire, on peut faire varier le nombre de brins utilisés pour faire la fibre de verre 1'. On peut donc utiliser un seul brin ou plusieurs brins pour former la fibre 1'. Habituellement on utilise entre 1 et 10 brins ou même plus pour composer la fibre 1'. La largeur du ruban 17 formant le produit final décide du nombre et du diamètre des fibres qui seront utilisées pour former le ruban. Par largeur, on entend l'épaisseur mesurée perpendiculairement à la direction du ruban. The process generally described in the drawing is subject to numerous modifications. For example, if we show a single ribbon 17 which is wound on the mandrel 15, it is only for purposes of illustration. Several ribbons can be wound simultaneously on the mandrel which come from an opening row. Similarly, the number of strands used to make the fiberglass 1 'can be varied. One can therefore use a single strand or more strands to form the fiber 1 '. Usually one uses between 1 and 10 strands or even more to compose the fiber 1 '. The width of the ribbon 17 forming the final product decides the number and diameter of the fibers that will be used to form the ribbon. By width is meant the thickness measured perpendicular to the direction of the tape.
Dans le procédé présenté sur le dessin, le mandrin 15 tourne sur un axe dans le sens des aiguilles d'une montre grâce à un moteur approprié. Le guide 21 fait un mouvement de va-et-vient dans le plan horizontal et dépose le ruban composite 17 sur le mandrin 15. In the method presented in the drawing, the mandrel 15 rotates on an axis clockwise by means of a suitable motor. The guide 21 moves back and forth in the horizontal plane and deposits the composite tape 17 on the mandrel 15.
Le ruban 17 est déposé sur le mandrin 15 selon un angle d'ouverture prédéterminé de façon à fournir des propriétés de renforcement directionnelles au matériau terminé. L'angle d'ouverture est l'angle aigu formé par l'intersection du ruban 17 sur le corps du mandrin, avec une ligne située sur le mandrin qui est parallèle à l'axe longitudinal du mandrin. Dans les feuilles de structure fabriquées par ce procédé l'angle est compris entre 60 et 89°. L'angle d'enroulement du ruban 17 sur le mandrin est l'angle formé par l'intersection du ruban 17 sur le mandrin avec une ligne située sur le mandrin et qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal du mandrin. Normalement dans ce procédé, cet angle est compris entre 1 et 30°. Lors du déroulement normal des opérations, le mandrin 15 tourne en continu et le guide 21 fait un mouvement de va-et-vient dans le plan horizontal ce qui permet de déposer le ruban 17 sur le mandrin 15 selon un motif croisé pour former des couches de matériau composite à la surface du mandrin. Dans cette publication, on comprend qu'une couche est formée lorsque le ruban 17 a couvert le mandrin dans les deux directions. La feuille terminée contenant les fibres de verre et de carbone contiendra le nombre de couches prévues pour former un produit ayant la densité désirée. On ajoute constamment de la résine 10 dans le bac 9 de façon à ce qu'il y ait toujours suffisamment de résine pour mouiller complètement les fibres de verre 1 et l'qu'on fait passer sous les barres 11 et 15. Cela peut être réalisé par un appareil automatique d'alimentation ou manuellement. Le bac 9, suivant la largeur du mandrin 15, peut rester immobile ou on peut lui faire faire un mouvement de va-et-vient dans le plan horizontal qui soit coordonné avec le mouvement de la plaque 21. La fibre et les articles faits selon cette invention peuvent être façonnés à partir de n'importe quelle résine appropriée. Les résines thermoplastiques qui conviennent comprennent le polyéthylène, le polypropylène et les polystyrènes. Les résines thermodurcissables utilisées dans le système incluent habituellement les esters vinyliques, les résines époxydes à prise rapide et les résines polyesters à usages multiples. Les résines isophtaliques/polyesters se sont révélées être particulièrement efficaces dans la réalisation des matériaux composites de cette invention et on les choisira en premier lieu. The ribbon 17 is deposited on the mandrel 15 at a predetermined opening angle so as to provide directional reinforcing properties to the finished material. The opening angle is the acute angle formed by the intersection of the ribbon 17 on the body of the mandrel, with a line located on the mandrel which is parallel to the longitudinal axis of the mandrel. In the structural sheets produced by this process the angle is between 60 and 89 °. The angle of winding of the ribbon 17 on the mandrel is the angle formed by the intersection of the ribbon 17 on the mandrel with a line located on the mandrel and which is perpendicular to the longitudinal axis of the mandrel. Normally in this process, this angle is between 1 and 30 °. During the normal course of operations, the mandrel 15 rotates continuously and the guide 21 makes a back and forth movement in the horizontal plane which makes it possible to deposit the ribbon 17 on the mandrel 15 in a cross pattern to form layers of composite material on the surface of the mandrel. In this publication, it is understood that a layer is formed when the ribbon 17 has covered the mandrel in both directions. The finished sheet containing the glass and carbon fibers will contain the number of layers intended to form a product having the desired density. Resin 10 is constantly added to the tank 9 so that there is always enough resin to completely wet the glass fibers 1 and pass it under the bars 11 and 15. This can be realized by an automatic feeding device or manually. The tray 9, along the width of the mandrel 15, can remain stationary or it can be made to move back and forth in the horizontal plane which is coordinated with the movement of the plate 21. The fiber and articles made according to this invention can be fashioned from any suitable resin. Suitable thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene and polystyrenes. Thermosetting resins used in the system usually include vinyl esters, fast setting epoxy resins and multi-purpose polyester resins. Isophthalic / polyester resins have been found to be particularly effective in making the composite materials of this invention and will be chosen first.
On peut choisir les résines époxydes se durcissant au stade B et les polyesters épaissis du fait qu'ils peuvent être entreposés après la séparation du mandrin, puis on les coupe et on les moule à une date ultérieure. Les polyesters typiques qui peuvent être employés dans cette invention appartiennent aux classes de résines qui sont présentées dans le brevet US N° 3840618. Un paramètre important de la préparation des matériaux composites est la régulation de la quantité de résine dans le produit fini. Dans ce procédé, on y parvient par l'ajustement de la dimension des trous de filière 12 et 13. On a remarqué qu'en général ces orifices doivent avoir un diamètre compris entre 0,36 et 2 mm. One can choose epoxy resins hardening in stage B and thickened polyesters because they can be stored after the separation of the mandrel, then they are cut and molded at a later date. Typical polyesters which can be used in this invention belong to the classes of resins which are presented in US Patent No. 3840618. An important parameter in the preparation of composite materials is the regulation of the amount of resin in the finished product. In this process, this is achieved by adjusting the dimension of the die holes 12 and 13. It has been observed that in general these orifices must have a diameter of between 0.36 and 2 mm.
Les fibres de carbone introduites dans le système peuvent être tirées directement depuis la paroi 3 ou à partir d'un porte-bobine situé près du bac 9. Le point d'entrée de la fibre de carbone dans le bac de résine est un paramètre important qui intervient dans le succès de former les rubans composites 19 et 19'. Le temps de résidence et la tension sur la fibre de carbone doivent être minimisés de façon à prévenir des dégâts ou une dégradation de la fibre. Donc il est important que la fibre soit introduite dans le système à ou près de l'entrée de la filière et, de préférence, à l'endroit central où la résine déborde de la filière. Cela prévient une tension excessive sur la fibre lorsque celle-ci passe dans la résine et cela permet à la fibre d'entrer dans le système sans subir une tension visqueuse excessive. The carbon fibers introduced into the system can be drawn directly from the wall 3 or from a spool holder located near the tank 9. The entry point of the carbon fiber into the resin tank is an important parameter which intervenes in the success of forming the composite ribbons 19 and 19 '. The residence time and the tension on the carbon fiber must be minimized in order to prevent damage or degradation of the fiber. So it is important that the fiber is introduced into the system at or near the entrance to the die and, preferably, at the central location where the resin overflows from the die. This prevents excessive tension on the fiber as it passes through the resin and allows the fiber to enter the system without undergoing excessive viscous tension.
Les feuilles composites obtenues par ce procédé contiennent généralement entre 50 et 5% de fibre de carbone et entre 5 et 50% de fibre de verre, cela mesuré en volumes. Cependant on inclut dans cette invention un domaine d'environ 20 à 95% de verre et d'environ 80 à 5% de fibre de carbone, cela mesuré en volumes. Cela correspond à entre 35 et 98% du poids en ce qui concerne le verre et à entre 65 et 2% du poids en ce qui concerne le carbone. Les fibres "de verre et de carbone sont introduites dans le système et la fibre composite est enroulée sur le mandrin à des vitesses situées entre 15 et 150 m/min. The composite sheets obtained by this process generally contain between 50 and 5% of carbon fiber and between 5 and 50% of glass fiber, this measured in volumes. However, in this invention is included a range of about 20 to 95% glass and about 80 to 5% carbon fiber, this measured by volume. This corresponds to between 35 and 98% of the weight with regard to the glass and with between 65 and 2% of the weight with regard to the carbon. The glass and carbon fibers are introduced into the system and the composite fiber is wound on the mandrel at speeds between 15 and 150 m / min.
On verse de la résine sur les fibres composites et habituellement on place les feuilles formées entre deux couches de plastique clair comme du polyéthylène. Donc, en pratique, le mandrin est tout d'abord recouvert d'une couche de polyéthylène avant que l'on commence à enrouler la fibre composite. Lorsque l'on a atteint un nombre déterminé de couches, on arrête le mandrin et on recouvre la feuille de fibre composite avec une autre couche de polyéthylène, puis on sépare le tout du mandrin. En prenant en sandwich la feuille de matériau composite entre deux feuilles de polyéthylène, on peut facilement manier la feuille composite et on peut l'entreposer jusqu'à ce qu'on en ait besoin. En appliquant de la chaleur à la feuille composite durant son moulage, on obtient une pièce dure, solidifiée. Resin is poured over the composite fibers and usually the sheets formed are placed between two layers of clear plastic such as polyethylene. So, in practice, the mandrel is first covered with a layer of polyethylene before we start to wind the composite fiber. When a determined number of layers has been reached, the mandrel is stopped and the composite fiber sheet is covered with another layer of polyethylene, then the whole of the mandrel is separated. By sandwiching the sheet of composite material between two sheets of polyethylene, one can easily handle the composite sheet and can store it until it is needed. By applying heat to the composite sheet during molding, a hard, solidified part is obtained.
On obtient les fibres de carbone en traitant des fibres organiques par pyrolyse. Donc les fibres de carbone ont été obtenues par la pyrolyse de fils de précurseurs de la rayonne, de polyacrylonitriles et d'autres semblables. Plusieurs types de ces fils sont disponibles industriellement aujourd'hui et sont décrits dans la littérature («Modem Plastics Encyclopedia», 54,10A, p. 172, octobre 1977; «Advanced Materials», C.Z. Carroll-Porczynski, Chemical Publishing Co., N.Y. 1962; «Industriai Chemistry», 7th Ed. p. 342, Van Nostrand Reinhold Co., N.Y. 1974). Carbon fibers are obtained by treating organic fibers by pyrolysis. So carbon fibers were obtained by pyrolysis of rayon precursor yarn, polyacrylonitriles and the like. Several types of these threads are commercially available today and are described in the literature (“Modem Plastics Encyclopedia”, 54.10A, p. 172, October 1977; “Advanced Materials”, CZ Carroll-Porczynski, Chemical Publishing Co., NY 1962; “Industriai Chemistry”, 7th Ed. P. 342, Van Nostrand Reinhold Co., NY 1974).
Une fibre particulièrement utile dans cette invention est une fibre appelée Celion " , manufacturée par Celanese Corporation. Dans une application typique du procédé décrit ici, on a confectionné une feuille de résine + verre + carbone en remplissant le bac à résine d'un mélange de 90 parties d'une résine isophtalique polyester, 10 parties de styrène monomère, de 0,5 partie de stéarate de zinc, de 1 partie de butylperbenzoate tertiaire et 3,5 parties d'oxyde de magnésium en tant qu'agent épaississant. Douze bobines de fibres de verre ont été montées sur un râtelier, chaque bobine contenant des fibres de verre de type K-37. A fiber particularly useful in this invention is a fiber called Celion ", manufactured by Celanese Corporation. In a typical application of the process described here, a sheet of resin + glass + carbon was made by filling the resin tank with a mixture of 90 parts of a polyester isophthalic resin, 10 parts of monomeric styrene, 0.5 part of zinc stearate, 1 part of tertiary butylperbenzoate and 3.5 parts of magnesium oxide as thickening agent. glass fibers were mounted on a rack, each reel containing type K-37 glass fibers.
Ces fibres sont composées de 400 filaments de verre, chaque filament ayant un diamètre de 0,00127 cm. Trois rubans de verre sont alors formé à partir de quatre bobines et on les réunit avant le passage dans le bac de résine. Trois rubans au total passent dans le bac de résine à une vitesse de 30-60 m/min. On fournit continuellement de la résine dont la composition est décrite ci-dessus dans le bac pendant le passage. These fibers are composed of 400 glass filaments, each filament having a diameter of 0.00127 cm. Three glass ribbons are then formed from four coils and they are brought together before passing through the resin tank. A total of three ribbons pass through the resin tank at a speed of 30-60 m / min. Resin, the composition of which is described above, is continuously supplied to the tank during the passage.
5 5
10 10
15 15
20 20
25 25
30 30
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
640 572 640,572
4 4
Les trois fils de verre qui passent dans le bac de résine sont tirés à travers trois filières de précision, chacune ayant un diamètre de 0,11 cm. On introduit trois fibres de carbone dans le système en les faisant passer séparément dans chaque filière où on a introduit les fibres de verre, cela du côté du bac de résine, de façon à ce que chaque fibre de carbone entrant dans la filière soit recouverte par l'excès de résine qui déborde de la filière du fait du passage de la fibre de verre. En passant à travers la filière, la fibre de carbone se mouille avec la résine contenue dans la filière et se combine physiquement avec le ruban de verre passant à travers la filière de façon à former trois rubans de verre + carbone consolidés. Ces trois rubans consolidés passent à travers trois œilletons situés sur un guide mobile placé au-dessus du mandrin. Les fibres sont enroulées côte à côte sur le mandrin selon un angle d'ouverture de 85,4° et un angle d'enroulement de 4,6°. Le guide mobile passe selon un mouvement de va-et-vient au-dessus du mandrin et on enroule les fibres jusqu'à la formation de trois couches sur le mandrin. On arrête alors le mandrin et on retire la feuille composite. Les feuilles terminées sont coupées selon des dimensions quelconques de façon à former des panneaux ultérieurement. Ces panneaux sont transformés ensuite en des parties structurales. The three glass threads which pass through the resin tank are drawn through three precision dies, each having a diameter of 0.11 cm. Three carbon fibers are introduced into the system by passing them separately through each die into which the glass fibers have been introduced, this on the side of the resin tank, so that each carbon fiber entering the die is covered by the excess resin which overflows from the die due to the passage of fiberglass. By passing through the die, the carbon fiber wets with the resin contained in the die and physically combines with the glass ribbon passing through the die so as to form three glass ribbons + consolidated carbon. These three consolidated ribbons pass through three eyecups located on a movable guide placed above the mandrel. The fibers are wound side by side on the mandrel at an opening angle of 85.4 ° and a winding angle of 4.6 °. The movable guide passes back and forth over the mandrel and the fibers are wound up until three layers are formed on the mandrel. The mandrel is then stopped and the composite sheet is removed. The finished sheets are cut to any size so as to form panels later. These panels are then transformed into structural parts.
5 Alors que l'on a décrit cette invention par l'enroulement des fibres sur un mandrin, il est aussi possible d'utiliser ces fibres composites de résine, verre et carbone d'autres façons. La fibre serait enroulée sur une bobine pour un usage ultérieur. Les bobines pourraient être dévidées pour une utilisation en un autre lieu. Les io bobines pourraient aussi être utilisées dans le tissage de nappes renforcées ou alors dans le renforcement de certaines parties particulières. On pourrait aussi tresser les fibres en des câbles. D'autre part, les fibres pourraient être amenées directement du bain sur une courroie sous forme de boucles puis passées au laminoir. While this invention has been described by winding the fibers on a mandrel, it is also possible to use these composite fibers of resin, glass and carbon in other ways. The fiber would be wound on a spool for later use. The reels could be unwound for use in another location. The coils could also be used in the weaving of reinforced plies or else in the reinforcement of certain particular parts. We could also braid the fibers into cables. On the other hand, the fibers could be brought directly from the bath onto a belt in the form of loops and then passed to the rolling mill.
15 Alors que cette invention a été décrite selon certains conditionnements, elle n'est pas limitée par ceux-ci sauf par ce qui est donné dans les revendications accompagnantes. While this invention has been described in accordance with certain conditions, it is not limited thereto except by what is given in the accompanying claims.
1 feuille dessins 1 sheet of drawings
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