EP0392939B1 - Etoffe thermo-plastique - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to thermoplastic fabrics, which can be shaped and worked directly by the action of heat, in order to obtain various rigid objects or parts having a relatively large developed surface, for example hollow objects.
- such a fabric generally comprises thermo-plastic threads, and reinforcing threads, integrated in the thickness and distributed regularly according to the surface of the fabric.
- the latter is generally obtained by traditional weaving methods, even if of course it is a technical weaving.
- a fabric comprising at least two superimposed fabrics, each composed of rigid threads, playing a reinforcing role, and of bonding threads of rigid threads, of thermo-plastic nature. , all these threads being woven in at least two superimposed fabrics.
- the latter are linked to each other by binding threads, independent of the assembled fabrics, or taken from one and / or the other of said fabrics.
- Relatively rigid fur threads, independent of the two fabrics, are interposed in a weft between the latter, and ensure filling of the gap between the two fabrics.
- thermosetting plastic material added on both sides to the cut fabric and kept in shape.
- thermo-plastic fabric Although partly composed of thermo-plastic threads, by the nature of the plastic material retained, such a fabric is not a thermo-plastic fabric as defined above, in the sense that it cannot be worked and shaped directly by heat. Besides, the weight proportion of the wires made of thermo-plastic material is quite insufficient to cause the latter to play by melting, a role of matrix, that is to say of binder in volume of the rigid wires.
- the fabric according to document EP-A-0 299 309 can only serve as a surface support, and not in thickness, for coating with a thermosetting resin, with or without molding.
- a rigid complex has been proposed, the core or central core of which is constituted by a fabric comprising two superimposed fabrics, joined together by rigid threads, giving the assembly resistance when crushed.
- the two fabrics are coated on their respective external faces with a thermosetting resin, possibly loaded or reinforced with a mat of fibers, for example glass fibers.
- the present invention relates to a reinforced thermo-plastic fabric having improved conformability in terms of flexibility and deformability, making it possible to drape or marry relatively complex shapes.
- the present invention also relates to a thermo-plastic fabric making it possible to locate and vary, in a precise manner, practically without limit, the quantity of thermo-plastic resin provided per unit of area.
- the present invention also relates to a thermo-plastic fabric, the technique for obtaining which remains traditional, or classic, and is essentially apparent from the production processes of the textile industry.
- the gap between a reinforcing fabric and an adjacent and superimposed thermoplastic fabric, belonging to the same fabric is free of any intermediate material, such as a material or threads of fur, other than tying means serving to join the two adjacent fabrics together.
- a fabric is assigned to the reinforcement, does not exclude that it may comprise in a hybrid manner, but in a minority proportion, wires made of thermoplastic resin.
- thermo-plastic matrix does not exclude that it may comprise, in a hybrid manner, but in a minority proportion, reinforcing threads.
- the joining of the fabrics to one another can be obtained by any suitable means of tying or hanging, for example according to weaving or knitting techniques.
- the connecting wire can be distinct from the tissues, added in some way, or belong to one and / or the other of the tissues.
- the attachment can be obtained by sewing the fabrics together.
- twist is meant both a continuous yarn and a long length assembly of staple fibers, held together by any suitable means, such as twisting.
- fabric is meant an interleaving of warp and weft threads, whatever the relative orientations of these threads.
- reinforcement is meant for the material, the wire or the tissue considered, the property according to which the latter has a higher mechanical resistance than that of the adjacent material, wire, or thermo-plastic fabric.
- thermoplastic material can also be a thermoplastic material different from that adjacent, by its mechanical properties or resistance to heat.
- thermo-plastic matrix is meant a mass of a plastic material, drowning or integrating after heating the reinforcing wires, and giving the whole coherence, cohesion and rigidity.
- the present invention provides the following determining advantages.
- the assignment of the reinforcement and thermo-plastic matrix functions, to at least two fabrics respectively, allows, if desired, to distribute and distribute the thermo-plastic resin in a regular and homogeneous manner, over the entire surface and in the thickness. of the fabric, when it is shaped by heat. It suffices to apply the desired pressure on both sides of the fabric, during its shaping by heat, with or without molding.
- the invention also makes it possible to locate and supply the thermo-plastic resin in a differentiated and controlled manner, and this by appropriate weaving of the thermo-plastic fabric relative to the reinforcement fabric.
- the invention also makes it possible to locate and supply the thermo-plastic resin in a differentiated and controlled manner, and this by appropriate weaving of the thermo-plastic fabric relative to the reinforcement fabric.
- the invention also makes it possible to locate and provide differentiated and controlled reinforcement, by appropriate weaving of the reinforcement fabric with respect to the thermoplastic fabric.
- the attachment of the two fabrics is obtained by bonding with certain weft threads 7, belonging to the fabric 4 of thermo-plastic matrix.
- the fabric comprises two outer fabrics 11 and 12, thermoplastic, and an inner fabric 4 and reinforcement interlayer.
- the binding threads 711, 712 respectively belong to the two thermoplastic fabrics 11 and 12, so as not to disturb the straightness of the reinforcing threads 5 and 6.
- a fabric conforming to FIG. 2 has the effect of giving the pieces obtained a smooth and definitive surface appearance.
- the second thermoplastic fabric 12 can be added only at the places where the bonding must take place. This allows to make in a single operation a part comprising "monolithic” parts and “sandwich” parts.
- thermoplastic fabric according to the invention consisting of the superposition of several thermoplastic fabrics 1a to 1d, and several reinforcing fabrics 4a to 4c, a reinforcing fabric being interposed between two thermoplastic fabrics .
- the shaping of such a fabric is effected by the action of heat, with a pressure applied on either side of the fabric, in directions 50 and 51 in opposite directions.
- a fabric is represented according to the invention, and according to the embodiment of FIG. 2, in which the different fabrics 4, 11, and 1 are linked to each other by the so-called RASCHEL technique or MALI.
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Description
- La présente invention concerne les étoffes thermo-plastiques, pouvant être façonnées et travaillées directement par action de la chaleur, pour obtenir divers objets ou pièces rigides présentant une surface développée relativement importante, par exemple des objets creux.
- Selon l'état de la technique, une telle étoffe comprend de manière générale des fils thermo-plastiques, et des fils de renfort, intégrés dans l'épaisseur et distribués régulièrement selon la surface de l'étoffe. Cette dernière est obtenue en général selon des procédés traditionnels de tissage, même si bien entendu il s'agit d'un tissage technique.
- Après découpe appropriée d'une telle étoffe, celle-ci peut être travaillée directement de différentes manières, notamment :
- après ramollissement des fils thermo-plastiques, par estompage, à la manière du travail des métaux en feuilles
- par moulage sous presse, en moule ouvert ou fermé, avec action de la chaleur
- par moulage en autoclave
- Par ailleurs, conformément au document EP-A-O 299 309, on a décrit une étoffe comprenant au moins deux tissus superposés, composés chacun de fils rigides, jouant un rôle de renfort, et de fils de liaison des fils rigides, de nature thermo-plastique, tous ces fils étant tissés selon au moins deux tissus superposés. Ces derniers sont liés l'un à l'autre par des fils de liage, indépendants des tissus assemblés, ou pris sur l'un et/ou l'autre desdits tissus. Des fils de fourrure relativement rigides, indépendants des deux tissus, sont intercalés en trame entre ces derniers, et assurent un remplissage de l'interstice entre les deux tissus.
- Ces étoffes sont travaillées et façonnées en plusieurs étapes, d'abord par découpe et mise en forme limitée par la rigidité des fils de fourrure, puis par imprégnation avec une matière plastique thermodurcissable, rapportée de part et d'autre sur l'étoffe découpée et maintenue en forme.
- Quoique composée pour partie de fils thermo-plastiques, par la nature du matériau plastique retenu, une telle étoffe n'est pas une étoffe thermo-plastique telle que définie précédemment, au sens où elle ne peut être travaillée et façonnée directement par la chaleur. D'ailleurs, la proportion pondérale des fils en matériau thermo-plastique est bien insuffisante pour faire jouer à ces derniers par fusion, un rôle de matrice, c'est à dire de liant en volume des fils rigides.
- En définitive, l'étoffe selon le document EP-A-0 299 309 ne peut servir que de support superficiel, et non en épaisseur, à l'enduction avec une résine thermo-durcissable, avec ou sans moulage.
- Conformément au document EP-A-0 299 309, on a proposé un complexe rigide, dont l'âme ou noyau central est constitué par une étoffe comprenant deux tissus superposés, solidarisés entre eux par des fils rigides, conférant à l'ensemble une résistance à l'écrasement. Les deux tissus sont revêtus sur leurs faces extérieures respectives par une résine thermo-durcissable, éventuellement chargée ou renforcée par un mat de fibres, par exemple de fibres de verre.
- Comme déjà décrit dans le document EP-A-0 299 309, on retrouve une étoffe constituée par un double tissu, servant à l'enduction avec une résine thermo-durcissable, et en aucun cas, il ne s'agit d'une étoffe thermo-plastique, au sens défini précédemment, c'est-à-dire d'une étoffe pouvant être façonnée directement avec l'action de la chaleur, pour aboutir à toutes sortes d'objets ou structures rigides, creux en général.
- La présente invention a pour objet une étoffe thermo-plastique renforcée présentant une conformabilité améliorée en termes de souplesse et déformabilité, permettant de draper ou épouser des formes relativement complexes.
- La présente invention a également pour objet une étoffe thermo-plastique permettant de localiser et varier, de manière précise, pratiquement sans limite, la quantité de résine thermo-plastique apportée par unité de surface.
- La présente invention a également pour objet une étoffe thermo-plastique, dont la technique d'obtention reste traditionnelle, ou classique, et ressort essentiellement des processus de production de l'industrie textile.
- Selon la présente invention, on part d'une structure textile traditionnelle, composée d'au moins deux tissus superposés, voire beaucoup plus, ces tissus étant solidarisés l'un à l'autre ou les uns aux autres, par des moyens classiques, tels que fils de liage, couture, etc... Mais, de manière déterminante selon l'invention, les fils thermo-plastiques et de renfort sont distribués dans l'étoffe de la manière suivante :
- au moins l'un des tissus superposés est affecté au renfort, et comprend à cette fin, majoritairement des fils de renfort
- et au moins un autre des tissus superposés est affecté à l'obtention de la matrice thermo-plastique, et comprend à cette fin, majoritairement des fils en résine thermo-plastique.
- Et, l'interstice entre un tissu de renfort et un tissu thermoplastique adjacent et superposé, appartenant à la même étoffe, est libre de tout matériau intercalaire, tel qu'un matériau ou des fils de fourrure, autre que des moyens de liage servant à solidariser les deux tissus adjacents entre eux.
- Le fait qu'un tissu soit affecté au renfort, n'exclut pas qu'il puisse comporter de manière hybride, mais en proportion minoritaire, des fils en résine thermo-plastique.
- Le fait qu'un tissu soit affecté à l'obtention de la matrice thermo-plastique n'exclut pas qu'il puisse comporter, de manière hybride, mais en proportion minoritaire, des fils de renfort.
- La solidarisation des tissus les uns aux autres peut être obtenue par tous moyens de liage ou accrochage approprié, par exemple selon des techniques de tissage ou tricotage. En particulier, le fil de liaison peut être distinct des tissus, rapporté en quelque sorte, ou appartenir à l'un et/ou l'autre des tissus. L'accrochage peut être obtenu par couture des tissus entre eux.
- Pour l'interprétation et la compréhension de la présente invention, il convient de donner les définitions suivantes.
- Par "fil", on entend aussi bien un fil continu qu'un assemblage de grande longueur de fibres discontinues, maintenues entre elles par tout moyen approprié, tel que torsion.
- Par "comprenant majoritairement", on entend le fait que l'unité de surface du tissu considéré contient un pourcentage pondéral majoritaire des fils du matériau considéré.
- Par "tissu", on désigne un entrelas de fils de chaine et de fils de trame, quelles que soient les orientations relatives de ces fils.
- A titre de résine thermo-plastique pouvant être utilisée selon l'invention, on peut citer, à titre d'exemple, les matières suivantes:
- polyétherimides (en abrégé PEI)
- polyéther-éthercétones (en abrégé PEEK)
- polycarbonate
- polymères à cristaux liquides (en abrégé LCP)
- polysulfures de phénylène (en abrégé PPS)
- polyéthersulfones (en abrégé PES)
- Par "renfort", on entend pour le matériau, le fil ou le tissu considéré, la propriété selon laquelle ce dernier dispose d'une résistance mécanique supérieure à celle du matériau, du fil, ou du tissu thermo-plastique adjacent.
- Il peut s'agir d'un matériau de renfort usuel, non thermo-plastique, tel que :
- verre
- aramide
- carbone
- silice.
- Il peut s'agir aussi d'un matériau thermo-plastique différant de celui adjacent, par ses propriétés mécaniques ou de résistance à la chaleur.
- Par "matrice thermo-plastique", on entend une masse d'un matériau plastique, noyant ou intégrant après chauffage les fils de renfort, et donnant à l'ensemble cohérence, cohésion et rigidité.
- La présente invention apporte les avantages déterminants suivants.
- L'affectation des fonctions de renfort et de matrice thermo-plastique, à au moins deux tissus respectivement, permet si on le désire de distribuer et répartir la résine thermo-plastique de manière régulière et homogène, sur toute la surface et dans l'épaisseur de l'étoffe, lors de son façonnage par la chaleur. Il suffit pour cela d'appliquer la pression voulue sur les deux faces de l'étoffe, lors de son façonnage par la chaleur, avec ou sans moulage.
- Mais inversement, l'invention permet aussi de localiser et apporter la résine thermo-plastique de manière différenciée et contrôlée, et ce par un tissage approprié du tissu thermo-plastique par rapport au tissu de renfort. Ainsi, si l'on désire accroître la quantité de résine thermo-plastique dans une zone donnée de la surface de l'objet fini, il suffit de prévoir dans la zone correspondante (avant façonnage) du tissu thermo-plastique, une plus grande densité ou surplus de fils thermoplastique. Ceci peut permettre par exemple d'obtenir des nervures locales sur certaines pièces comme les boîtes à bagage pour cabines d'avions.
- De la même manière, l'invention permet aussi de localiser et apporter un renfort différencié et contrôlé, par un tissage approprié du tissu de renfort par rapport au tissu thermo-plastique.
- Pour terminer, en déterminant l'armure du tissu de renfort, en correspondance avec l'armure du tissu de matrice, on peut obtenir et maîtriser l'aspect de surface des pièces ou objets façonnés.
- Les tissus thermo-plastiques ou de matrice, et de renfort peuvent être obtenus ensemble en une seule étape de fabrication, de manière continue, selon les techniques usuelles de tissage. En particulier, on se réfèrera utilement aux ouvrages suivants, dont le contenu est intégré en tant que de besoin à la présente description :
- "Le tissage et ses armures", par H. DUQUESNE, publié par l'Institut Textile de France en 1976, pages 74 à 78.
- "Anciens tissus de la fabrique, de la soierie et du tissage lyonnais, Manuel de théorie du tissage", Tome I - tissus unis, par Claude VILLARD, pages 187 à 202.
- "Cours de théorie de tissage, la soie, tissus unis, armures classiques", par Félix GUICHERD, pages 248 à 255.
- Les accrochages entre tissus superposés peuvent être réalisés par points de liage obtenus par :
- chaînes du tissu de matrice et/ou du tissu de renfort,
- trames du tissu de matrice et/ou du tissu de renfort,
- chaînes supplémentaires, distinctes du tissu de matrice et du tissu de renfort,
- trames supplémentaires, distinctes du tissu de matrice et du tissu de renfort,
- et toutes combinaisons appropriées des points de liage ci-dessus.
- La figure 1 du dessin annexe illustre de manière schématique la structure d'un tissu conforme à l'invention. Un tel tissu comporte :
- un tissu de renfort 1 composé de fils de chaîne 2 et de fils de trame 3
- un tissu de matrice 4, thermo-plastique, composé de fils de chaînes 5 et de fils de trame 6.
- L'accrochage des deux tissus est obtenu par liage avec certains fils 7 de trame, appartenant au tissu 4 de matrice thermo-plastique.
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- Conformément à la figure 2, l'étoffe comprend deux tissus 11 et 12 extérieurs, thermo-plastiques, et un tissu 4 intérieur et intercalaire de renfort. Les fils de liage 711, 712 appartiennent respectivement aux deux tissus thermo-plastiques 11 et 12, de manière à ne pas perturber la rectitude des fils de renfort 5 et 6.
- A titre d'exmple, une étoffe triple tissu conforme à la figure 2, comprend :
- un tissu thermo-plastique 11 à armure toile
- un tissu de renfort 4 en fibres de carbone, à 280 g/m², en satin de 5
- un tissu thermo-plastique 12 à armure toile
- Une étoffe conforme à la figure 2 a pour effet de donner aux pièces obtenues un aspect de surface lisse et définitif.
- A titre de variante du mode d'exécution selon la figure 2 :
- le premier tissu thermo-plastique 11, par exemple en PEKK ou polycarbonate, peut servir à consolider le tissu de renfort 4, pour obtenir uns stratifié structural
- le second tissu thermo-plastique 12, par exemple en PPS ou PES, peut servir à coller un matériau alvéolaire à cellules tubulaires, par exemple en nid d'abeille.
- Le second tissu thermo-plastique 12 peut être ajouté uniquement aux endroits où doit avoir lieu le collage. Ceci permet de faire en une seule opération une pièce comportant des parties "monolithiques" et des parties "sandwich".
- Conformément à la figure 3, on a représenté une étoffe thermoplastique selon l'invention consistant en la superposition de plusieurs tissus thermo-plastiques 1a à 1d, et de plusieurs tissus de renfort 4a à 4c, un tissu de renfort étant intercalé entre deux tissus thermoplastiques. Le façonnage d'une telle étoffe s'effectue par action de la chaleur, avec une pression appliquée de part et d'autre de l'étoffe, dans les directions 50 et 51 en sens inverse.
- Conformément à la figure 5, on a représenté une étoffe selon l'invention, et selon le mode d'exécution de la figure 2, dans laquelle les différents tissus 4, 11, et 1 sont liés les uns aux autres par la technique dite RASCHEL ou MALI.
Claims (8)
- Etoffe composée de fils thermo-plastiques et de fils de renfort, comprenant de manière superposée au moins deux tissus (1, 4) solidarisés l'un à l'autre, caractérisée en ce qu'afin d'obtenir une étoffe thermo-plastique renforcée, au moins l'un (1) des tissus superposés est affecté au renfort, et comprend majoritairement des fils (2, 3) en matériau de renfort, et au moins un autre (4) des tissus superposés constitue une matrice thermo-plastique, et comprend majoritairement des fils (5, 6) en résine thermo-plastique, tandis que l'interstice (8) entre un tissu de renfort (1) et un tissu (4) thermo-plastique adjacent est libre de tout matériau intercalaire, autre que des moyens de liage (7) servant à solidariser ces deux tissus entre eux.
- Etoffe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tissu de renfort (1) comprend également, de manière hybride, des fils en résine thermo-plastique.
- Etoffe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tissu thermo-plastique (4) comprend également, de manière hybride, des fils en matériau de renfort.
- Etoffe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux tissus (11, 12) extérieurs thermo-plastiques, et un tissu (4) intérieur et intercalaire de renfort.
- Etoffe selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'un des tissus (11) thermo-plastiques sert de matrice au tissu intercalaire (4) de renfort, et l'autre tissu (12) thermo-plastique sert au collage d'une structure rapportée sur l'étoffe, notamment un matériau alvéolaire à cellules tubulaires.
- Etoffe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la solidarisation (7) des tissus les uns aux autres est obtenue par des fils liants par tissage ou tricotage.
- Etoffe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau de renfort est choisi parmi les matériaux suivants, à savoir verre, aramide, carbone, silice, et matière plastique thermo-plastique.
- Etoffe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résine thermo-plastique est choisie parmi les matériaux suivants, à savoir polyéthérimide, polyéther-éthercétone, polymère à cristaux liquide, polysulfure de phénylène, polyéthersulfone, polycarbonate.
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