EP0398828B1 - Armature textile utilisable pour la réalisation de complexes divers et procédé pour sa fabrication - Google Patents

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EP0398828B1
EP0398828B1 EP90420234A EP90420234A EP0398828B1 EP 0398828 B1 EP0398828 B1 EP 0398828B1 EP 90420234 A EP90420234 A EP 90420234A EP 90420234 A EP90420234 A EP 90420234A EP 0398828 B1 EP0398828 B1 EP 0398828B1
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    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
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    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]

Definitions

  • the present invention relates to an improvement made to the textile reinforcements used for the production of various complexes, such as laminated articles.
  • nonwovens of fibers unidirectional sheets, that is to say in which the structural filaments are arranged in the same direction, fabrics, bidirectional sheets, such as for example warp and weft fabrics, or even combinations of such materials.
  • the present invention relates to an improvement made to bidirectional structures of the warp and weft fabric type.
  • Warp and weft fabrics have been proposed for a very long time as reinforcements for reinforcing laminated articles. They have the advantages of being able to be manufactured easily, of obtaining good mechanical characteristics both in the long direction and in the transverse direction. On the other hand, for certain applications, they have certain drawbacks which result from the fact that the warp and weft threads undulate with respect to each other as a result of weaving, while we frequently seek to have reinforcements in which the filaments are arranged as straight and as flat as possible in the same longitudinal direction and this, to form a uniform sheet or strip.
  • Such a product is obtained by the implementation of a new operating process which is also the subject of the present invention, a process which consists in producing a warp and weft fabric from continuous filaments (glass, carbon) having the form of wicks, then subjecting the fabric thus formed to a needling operation carried out under conditions such that the threads are spread from one of the directions of the fabric without damaging the filaments which compose them and, on the other apart, that simultaneously breaking part of the filaments in the other direction of said fabric.
  • needles are used whose barbs are not disposed over the entire periphery of the needle, but are oriented parallel to one of the directions of the fabric (warp or weft). These barbs can be arranged either according to a generator of each needle, or symmetrically on either side of the barrel of the needle, for example at the rear and at the front of the barrel if we consider the direction of advancement of the starting fabric inside the needling machine.
  • the invention therefore relates to an improvement made to the warp and weft fabrics used for the reinforcement of laminated articles, said fabrics appearing, before treatment in accordance with the invention and in a well known manner.
  • the fabric in the form of a sheet made up of warp threads (1a, 1b, 1c) crisscrossed with weft threads (2a, 2b, 2c), and arranged orthogonally to each other.
  • the fabric is made according to a conventional weave called "canvas" weave, but it is obvious that other types of weave could also be used.
  • the warp threads designated by the general reference (1) consist of wicks of parallel filaments and are in the form of bundles arranged side by side, the weft threads designated by the general reference (2) also being made up of bundles of parallel filaments (wicks).
  • the weft and warp wicks can be either of the same kind or of a different nature (for example wicks of glass, carbon, synthetic yarns, etc.).
  • the starting fabric is subjected to a needling action by means of an assembly (3), assembly which is constituted by a conventional needle needling machine, adapted, in accordance with the process according to the invention , so that the needles when they act on the fabric, on the one hand cause the separation of either warp threads or weft threads without damaging the filaments and, on the other hand, have an action on the other series of threads (weft threads for example), so as to cause the filaments to rupture and cause disorientation so that these filaments are implanted in the thickness direction of the fabric.
  • assembly (3) assembly which is constituted by a conventional needle needling machine, adapted, in accordance with the process according to the invention , so that the needles when they act on the fabric, on the one hand cause the separation of either warp threads or weft threads without damaging the filaments and, on the other hand, have an action on the other series of threads (weft threads for example), so as to cause the filaments to rupture and cause disorientation so that these
  • needles (4) in which the barbs (5) are not disposed over the entire periphery of the barrel, but are oriented parallel to the wicks either of chain or of frame.
  • the barbs (5) are presented parallel to the warp threads (see Figures 2 and 3).
  • the barbs (5) of the needles can be arranged symmetrically on either side of the barrel of the needle or, possibly on one side, for example behind the barrel if we consider the direction of advance fabric through the needling machine (3).
  • Such a material is particularly advantageous for producing laminated articles in which it is desired to have resistance characteristics in a determined direction.
  • the material according to the invention has, surprisingly, the characteristic of facilitating the impregnation operation with the resin.

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Description

  • La présente invention a trait à un perfectionnement apporté aux armatures textiles utilisées pour la réalisation de complexes divers, tels que des articles stratifiés.
  • Elle a trait plus particulièrement à un perfectionnement apporté aux armatures constituées par un tissu chaîne et trame à base de fils de verre, carbone... .
  • Parmi les structures de renforcement utilisées lors de la réalisation d'articles stratifiés, il a été proposé depuis fort longtemps d'employer des non-tissés de fibres, des nappes unidirectionnelles, c'est-à-dire dans lesquelles les filaments de structure sont disposés suivant une même direction, des tissus, des nappes bidirectionnelles, tels que par exemple des tissus chaîne et trame, voire même des combinaisons de tels matériaux.
  • La présente invention a trait à un perfectionnement apporté aux structures bidirectionnelles du type tissu chaîne et trame.
  • Les tissus chaîne et trame ont été proposés depuis fort longtemps comme armatures de renforcement d'articles stratifiés. Ils présentent comme avantages de pouvoir être fabriqués aisément, d'obtenir de bonnes caractéristiques mécaniques aussi bien dans le sens long que dans le sens travers. En revanche, pour certaines applications, ils présentent certains inconvénients qui résultent du fait que les fils de chaîne et de trame ondulent les uns par rapport aux autres par suite du tissage, alors que l'on recherche fréquemment à avoir des renforts dans lesquels les filaments soient disposés le plus droit et le plus plat possible suivant une même direction longitudinale et ce, pour former une nappe ou bande uniforme.
  • Par suite, de très nombreuses propositions ont été faites pour obtenir de telles nappes, désignées couramment par l'expression "nappes undirectionnelles".
  • Parmi ces solutions, on peut citer celles faisant l'objet des brevets français 1 394 271 et 1 469 065.
  • Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type de matériau, ainsi qu'un procédé d'obtention qui, non seulement présente des caractéristiques améliorées par rapport aux nappes unidirectionnelles proposées à ce jour, mais par ailleurs peut être réalisé de manière simple, économique suivant une technique de fabrication permettant une grande productivité.
  • D'une manière générale, l'invention concerne une armature textile utilisable pour la réalisation de complexes divers se présentant sous la forme d'une nappe dans laquelle la majorité des filaments élémentaires sont disposés suivant une même direction, caractérisée en ce que :
    • elle est constituée par un tissu dont les fils de chaine et de trame se présentent sous la forme de faisceaux de filaments parallèles ;
    • le maintien desdits filaments élémentaires est assuré par une structure fibreuse qui non seulement est entrecroisée avec les fils unidirectionnels précités à la manière d'un tissu mais par ailleurs, comporte des fibres qui s'étendent pour partie perpendiculairement entre deux séries consécutives des filaments parallèles et qui son constituées de filaments brisés implantés dans le sens de l'épaisseur du tissu.
  • Un tel produit est obtenu par la mise en oeuvre d'un nouveau processus opératoire qui fait également l'objet de la présente invention, processus qui consiste à réaliser un tissu chaîne et trame à partir de filaments continus (verre, carbone) se présentant sous la forme de mèches, puis à soumettre le tissu ainsi formé à une opération d'aiguilletage réalisée dans des conditions telles que l'on écarte les fils de l'une des directions du tissu sans détériorer les filaments qui les composent et, d'autre part, que simultanément on brise une partie des filaments de l'autre direction dudit tissu.
  • Une telle pénétration de manière sélective des aiguilles à l'intérieur du tissu de départ est obtenue en utilisant une technique conventionnelle d'aiguilletage adaptée pour ne pas détériorer les faisceaux de filaments parallèles de l'une des directions du tissu de départ. Pour ce faire, conformément à l'invention, on utilise des aiguilles dont les barbes ne sont pas disposées sur toute la périphérie de l'aiguille, mais sont orientées parallèlement à l'une des directions du tissu (chaîne ou trame). Ces barbes peuvent être disposées soit selon une génératrice de chaque aiguille, soit symétriquement de part et d'autre du fût de l'aiguille, par exemple à l'arrière et à l'avant du fût si l'on considère le sens d'avancement du tissu de départ à l'intérieur de l'aiguilleteuse.
  • Grâce à une telle manière de réaliser l'aiguilletage, il est possible d'écarter les filaments constituant l'une des directions du tissu sans les détériorer et, simultanément, de provoquer la rupture et l'entraînement des filaments constituant l'autre direction, de manière à former les fibres qui s'étendent sur toute l'épaisseur du tissu.
  • Dans la suite de la descritpion, l'invention sera décrite lors d'un traitement d'une structure tissée unitaire, mais il est évident que lors de ce traitement, on pourrait éventuellement associer au tissu réalisé conformément à l'invention d'autres structures fibreuses, telles que par exemple les nappes non-tissées, les textiles, seule l'une des directions (chaîne et trame) du tissu support étant soumis à l'action des barbes des aiguilles.
  • L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif et qui est illustré par les figures annexées dans lesquelles :
    • la figure 1 est une vue schématique en perspective illustrant la manière dont est traité un tissu chaîne et trame en vue d'obtenir un nouveau type de matériau de renforcement conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est une vue de détail de la partie cerclée X de la figure 1 illustrant l'action de deux aiguilles consécutives sur les fils de chaîne et de trame du tissu lors de son traitement conformément au procédé selon l'invention ;
    • la figure 3 est une vue de dessus illustrant la manière dont pénètre une aiguille entre les fils de chaîne et de trame lors d'un traitement conforme à l'invention.
  • Si l'on se reporte aux schémas annexés, l'invention concerne donc un perfectionnement apporté aux tissus chaîne et trame utilisés pour le renforcement d'articles stratifiés, lesdits tissus se présentant, avant traitement conformément à l'invention et ce de manière bien connue, sous la forme d'une nappe constituée de fils de chaîne (1a,1b,1c) entrecroisés avec des fils de trame (2a,2b,2c), et disposés orthogonalement les uns par rapport aux autres. Dans l'exemple illustré à la figure 1, le tissu est réalisé selon une armure classique dite armure "toile", mais il est évident que d'autres types d'armures pourraient également être utilisés.
  • Dans le tissu de départ, les fils de chaîne désignés par la référence générale (1) sont constitués de mèches de filaments parallèles et se présentent sous la forme de faisceaux disposés côte à côte, les fils de trame désignés par la référence générale (2) étant également constitués de faisceaux de filaments parallèles (mèches). Dans le tissu, les mèches de trame et de chaîne peuvent être soit de même nature, soit de nature différente (par exemple mèches de fils de verre, de carbone, de fils synthétiques..).
  • Bien entendu, il pourrait être envisagé de réaliser des combinaisons de matières différentes, par exemple une alternance de mèches à base de fils de verre et de mèches ayant une autre structure (carbone par exemple).
  • Conformément au procédé selon l'invention, le tissu de départ est soumis à une action d'aiguilletage au moyen d'un ensemble (3), ensemble qui est constitué par une aiguilleteuse conventionnelle à aiguilles, adapté, conformément au processus selon l'invention, pour que les aiguilles lors de leur action sur le tissu, d'une part provoquent l'écartement soit des fils de chaîne soit des fils de trame sans détériorer les filaments et, d'autre part, aient une action sur l'autre série de fils (fils de trame par exemple), de manière à entraîner une rupture des filaments et provoquer une désorientation afin que ces filaments viennent s'implanter dans le sens de l'épaisseur du tissu.
  • Pour ce faire, on utilise ainsi que cela est illustré aux figures 2 et 3 des aiguilles (4) dans lesquelles les barbes (5) ne sont pas disposées sur toute la périphérie du fût, mais sont orientées parallèlement aux mèches soit de chaîne soit de trame. Dans le cas présent, les barbes (5) sont présentées parallèlement aux fils de chaîne (voir figures 2 et 3). Les barbes (5) des aiguilles peuvent être disposées symétriquement de part et d'autre du fût de l'aiguille soit, éventuellement d'un seul côté, par exemple à l'arrière du fût si l'on considère le sens d'avancement du tissu au travers de l'aiguilleteuse (3).
  • Grâce à une telle manière de réaliser l'aiguilletage, on provoque donc une rupture des filaments de l'une des séries des fils constituant le tissu (chaîne ou trame), l'autre série (trame ou chaîne) n'étant quant à elle pratiquement pas affectée par l'action des aiguilles et conservant toutes ses caractéristiques mécaniques.
  • A titre indicatif, différents essais comparatifs ont été réalisés sur des tissus de verre conventionnels utilisés pour la réalisation d'articles stratifiés. Il a été constaté, dans le cas où le tissu était traité au moyen d'une aiguilleteuse classique comportant des aiguilles munies de barbes sur toute leur périphérie, qu'en moyenne on obtenait une perte de résistance globale tant en chaîne qu'en trame de l'ordre de 30 à 35 %, alors qu'en effectuant un aiguilletage orienté conformément à l'invention, soit dans le sens chaîne soit dans le sens trame, la perte de résistance dans le sens du tissu non fini à l'action des aiguilles n'était que de l'ordre de 5 à 10% alors que dans le sens soumis à l'action des aiguilles, elle était de l'ordre d'environ 70 %.
  • Un tel matériau est particulièrement avantageux pour réaliser des articles stratifiés dans lesquels on souhaite avoir des caractéristiques de résistance dans une direction déterminée. Par rapport aux nappes unidirectionnelles antérieures, le matériau conforme à l'invention présente, de manière surprenante, la caractéristique de faciliter l'opération d'imprégnation par la résine.

Claims (5)

  1. Armature textile utilisable pour la réalisation de complexes divers se présentant sous la forme d'une nappe dans laquelle la majorité des filaments élémentaires sont disposés suivant une même direction, caractérisée en ce que :
    - elle est constituée par un tissu dont les fils de chaine et de trame se présentent sous la forme de faisceaux de filaments parallèles ;
    - le maintien desdits filaments élémentaires (1a,1b,1c) est assuré par une structure fibreuse (2a,2b,2c) qui non seulement est entrecroisée avec les fils unidirectionnels précités à la manière d'un tissu mais par ailleurs, comporte des fibres qui s'étendent pour partie perpendiculairement entre deux séries consécutives des filaments parallèles (1a,1b,1c) et qui sont constituées de filaments brisés implantés dans le sens de l'épaisseur du tissu.
  2. Procédé pour l'obtention d'une armature selon la revendication 1, qui consiste à réaliser un tissu chaîne et trame à partir de filaments continus (1a,1b,1c...2a,2b,2c...) se présentant sous la forme de mèches, caractérisé en ce que on soumet ledit tissu ainsi formé à une opération d'aiguilletage réalisée dans des conditions telles que l'on écarte les fils de l'une des directions (1a,1b,1c) du tissu sans détériorer les filaments qui les composent et, d'autre part, que simultanément on brise une partie des filaments de l'autre direction (2a,2b,2c) dudit tissu.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les aiguilles (4) utilisées lors de l'opération d'aiguilletage du tissu comportent des barbes (5) qui ne sont pas disposées sur toute leur périphérie, mais sont orientées parallèlement à l'une des directions du tissu (chaîne et trame).
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les barbes (5) des aiguilles (4) sont disposées symétriquement de part et d'autre du fût de l'aiguille (4).
  5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les barbes (5) des aiguilles (4) sont disposées d'un seul côté du fût de l'aiguille (4) et de préférence à l'arrière dudit fût si l'on considère le sens d'avancement à l'intérieur de l'aiguilleteuse (3).
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