Procédé de fabrication d'articles en résine, notamment en polyuréthanne armée".- Process for the manufacture of articles made of resin, in particular of reinforced polyurethane ".-
La présente invention concerne le domaine de la plasturgie et plus spécialement la fabrication d'articles en résine notamment en polyuréthanne armée.The present invention relates to the field of plastics and more specifically the manufacture of resin articles, in particular reinforced polyurethane.
L'insertion d'armature dans des objets en résine notamment polyester est traditionnelle notamment à partir de mats de verre ou de fibres de verre.The insertion of reinforcement into objects made of resin, in particular polyester, is traditional, in particular from glass mats or glass fibers.
On connaît notamment la technique consistant soit à projeter sur un support en forme notamment un fond de moule une résine comportant des fibres de verre en vrac incorporées dans la masse, soit à projeter simultanément la résine et les fibres de verre qui s'imprègnent mutuellement; cette dernière technique bien connue pour le polyester est cependant difficile à mettre en oeuvre dans le cas du polyuréthanne l'imprégnation mutuelle des polyuréthanne et des fibres de verre se fait mal car la résine polymérise trop rapidement.In particular, the technique is known which consists in either projecting onto a support, in particular a mold base, a resin comprising bulk glass fibers incorporated in the mass, or simultaneously projecting the resin and the glass fibers which impregnate each other; this latter technique, which is well known for polyester, is however difficult to implement in the case of polyurethane, the mutual impregnation of polyurethanes and of glass fibers is poor because the resin polymerizes too quickly.
Ce qui limite les possibilités opératoires de mise en oeuvre des résines de polyuréthanne armées malgré l'intérêt que représentent par ailleurs ces résines. L'invention permet de réaliser un nouveau type d'armature au sein d'une structure à base de résine de polyuréthanne qui apporte à l'objet ainsi réalisé une structuration et des propriétés mécaniques particulièrement intéressantes et améliorées par rapport au produits antérieurs tout en simplifiant considérablement les commodités de mise en oeuvre.This limits the operational possibilities of using reinforced polyurethane resins despite the advantage that these resins also represent. The invention makes it possible to produce a new type of reinforcement within a structure based on polyurethane resin which gives the object thus produced a structure and particularly advantageous and improved mechanical properties compared to the previous products while simplifying considerably the convenience of implementation.
L'invention permet par ailleurs d'exploiter un procédé particulièrement souple et flexible dans ses possibilités d'adaptation permettant notamment d'utiliser άes résines de caractéristiques multiples ainsi que des renforts de propriétés s 'étendant sur un éventail très large.
De sorte que qu'en jouant à la fois sur le choix de l'armature et sur le choix de la résine spécifique, on obtient des articles aux propriétés particulièrement pointues et adaptées de façon très précises aux spécificités qui sont requises dans chaque cas particulier.The invention also makes it possible to use a particularly flexible and flexible process in its possibilities of adaptation, making it possible in particular to use resins of multiple characteristics as well as reinforcements of properties extending over a very wide range. So that by playing with both the choice of reinforcement and the choice of the specific resin, we obtain articles with particularly pointed properties and very precisely adapted to the specificities which are required in each particular case.
A cet effet l'invention concerne un procédé de réalisation d'articles en résine, notamment en polyuréthanne armée, caractérisé par la succession des opérations suivantes a) on applique sur un support en forme, tel qu'un fond de moule, une première couche de ladite résine b) on dépose immédiatement sur cette couche une armature constituée d'une grille c) avant polymérisation achevée de la première couche on applique sur la grille une seconde couche de résine identique ou copolymérisable avec la première couche et faisant corps avec cette dernière à travers la grille noyée dans la masse homogène formée par les deux couches faisant prise ensemble.To this end, the invention relates to a process for producing resin articles, in particular reinforced polyurethane, characterized by the succession of the following operations a) a first layer is applied to a shaped support, such as a mold base of said resin b) an armature consisting of a grid is immediately deposited on this layer c) before polymerization of the first layer has been completed, a second layer of resin, identical or copolymerizable with the first layer and integral with the latter, is applied to the grid through the grid embedded in the homogeneous mass formed by the two layers making taken together.
Et de préférence dans le cadre d'une mise en oeuvre plus complète de l'invention, on poursuit la pose successive de grilles d'armature noyées entre deux couches de résines jusqu'à l'obtention de l'épaisseur souhaitée et en fonction des caractéristiques mécaniques voulues par le produit.And preferably within the framework of a more complete implementation of the invention, the successive laying of reinforcing grids embedded between two layers of resins is continued until the desired thickness is obtained and according to the mechanical characteristics desired by the product.
On veille dans le cadre de la mise en oeuvre de 1'invention à ce que la dépose de la seconde grille sur le seconde couche soit effectuée immédiatement après les phases a, b et c ci-dessus de sorte que la seconde grille vienne se positionner sur le seconde couche non encore polymérisée ou en cours de polymérisation; une troisième couche de résine faisant masse avec la seconde à travers la seconde grille peut alors être positionnée.
La seconde couche fait ainsi masse respectivement avec la première et avec la troisième; en emprisonnant dans le sein monolithique ainsi constitué les deux grilles successives. En travaillant successivement dans le temps avec des applications se succédant à l'intérieur du temps de prise de la résine, on obtient ainsi un ensemble mono-résine et monolithique faisant masse.It is ensured in the context of the implementation of the invention that the deposition of the second grid on the second layer is carried out immediately after phases a, b and c above so that the second grid comes to position on the second layer not yet polymerized or in the course of polymerization; a third resin layer forming a mass with the second through the second grid can then be positioned. The second layer thus forms mass respectively with the first and with the third; by imprisoning in the monolithic breast thus constituted the two successive grids. By working successively over time with successive applications within the setting time of the resin, one thus obtains a mono-resin and monolithic unit forming a mass.
On comprend en effet qu'il suffit que chaque couche adhère par interpénétration et interpolymérisation avec les couches voisines.It is in fact understood that it is sufficient for each layer to adhere by interpenetration and interpolymerization with the neighboring layers.
Dans le cas d'un produit d'épaisseur plus importante, on peut aboutir à la pose d'une quatrième ou cinquième couche alors que la première couche est déjà grandement polymérisée; mais cette première couche est copolymérisée avec la seconde qui est elle-même polymérisée avec la troisième, laquelle est en cours de polymérisation avec la quatrième, au moment où la cinquième couche peut être appliquée; de sorte que c'est bien un ensemble parfaitement homogène et monolithique qui est ainsi obtenu.In the case of a product of greater thickness, it may result in the laying of a fourth or fifth layer while the first layer is already greatly polymerized; but this first layer is copolymerized with the second which is itself polymerized with the third, which is being polymerized with the fourth, when the fifth layer can be applied; so that it is indeed a perfectly homogeneous and monolithic whole which is thus obtained.
La présence d'une grille d'armature aux lieux et places de fibres de verre ou de mats de verre de types connus permet une manipulation particulièrement rapide. En effet la grille peut être découpée aisément au format du moule ou de l'objet à constituer ceci à titre préalable; et elle est donc rapidement mise en place d'un seul mouvement sur la couche précédente et ainsi prête à recevoir la couche qui suit immédiatement.The presence of a reinforcement grid in places and places of glass fibers or glass mats of known types allows particularly rapid handling. Indeed the grid can be easily cut to the format of the mold or the object to constitute this beforehand; and it is therefore quickly put in place with a single movement on the previous layer and thus ready to receive the next layer immediately.
Il est évidemment possible de superposer les couches de grille successive de façon rigoureuse.It is obviously possible to superimpose the successive grid layers in a rigorous manner.
Mais selon une caractéristique de 1'invention on peut également décaler chaque grille par rapport à la grille précédente aussi bien en chaîne qu'en trame (dans le cas d'une grille à mailles carrées) .
Tout comme il est possible de croiser les grilles alternées; par exemple une grille à mailles carrées recevant en superposition la même grille à mailles carrées mais disposée à 45', les brins d'une grille conformant par conséquent la diagonale des mailles carrées de l'autre grille; on obtient dans ces conditions des effets de renforcement et de structuration améliorés. Il est également possible de combiner plusieurs types de grilles tant en ce qui concerne les matériaux qu'en ce qui concerne l'épaisseur et les caractéristiques physiques de façon à moduler les caractéristiques mécaniques du produit dans la masse et en obtenant ainsi un gradient de résilience ou au contraire de dureté.But according to a characteristic of the invention, it is also possible to offset each grid with respect to the previous grid both in warp and in weft (in the case of a grid with square meshes). Just as it is possible to cross alternate grids; for example a grid with square meshes receiving in superposition the same grid with square meshes but arranged at 45 ′, the strands of a grid consequently conforming the diagonal of the square meshes of the other grid; under these conditions, improved reinforcement and structuring effects are obtained. It is also possible to combine several types of grids both with regard to the materials and with regard to the thickness and the physical characteristics so as to modulate the mechanical characteristics of the product in the mass and thereby obtaining a resilience gradient. or on the contrary of hardness.
On peut souhaiter ainsi une certaine souplesse dans le corps de l'article à réaliser en introduisant dans l'âme de cet article des armatures de caractéristiques correspondant à une moindre structuration (brins de plus petite section et largeur de maille accrue) ; tandis que sur les bords on cherchera éventuellement une structuration plus rigide avec une maille plus dense.We may thus wish a certain flexibility in the body of the article to be produced by introducing into the core of this article reinforcements of characteristics corresponding to less structuring (strands of smaller section and increased mesh width); while on the edges we will eventually look for a more rigid structure with a denser mesh.
Tout comme l'effet inverse peut être souhaité en recherchant une résistance mécanique accrue dans l'âme du produit et une certaine élasticité à la proximité des parois. De préférence l'application de la résine est obtenue par la projection depuis une buse de pulvérisation ce qui permet d'assurer un contact intime entre les couches de résine à travers les réseaux de chaque grille d'armature. De préférence la grille utilisée à titre d'armature est formée de brins à base de fils continus monofilament disposés selon une configuration géométrique ayant une résistance mécanique selon deux axes opposés. Et plus spécialement à titre sim.olement Dréférentiel ma s non limitatif, la grille est du type à mailles carrées.
Le rapport d'ouverture de maille correspondant à l'interpénétration des couches de résine par rapport aux couches adjacentes est au moins égal ou supérieur à 20% de la surface et ce rapport d'ouverture est de préférence égal à au moins 50%.Just as the opposite effect may be desired by seeking increased mechanical resistance in the core of the product and a certain elasticity near the walls. Preferably, the application of the resin is obtained by spraying from a spray nozzle, which ensures intimate contact between the layers of resin through the networks of each reinforcement grid. Preferably the grid used as a reinforcement is formed of strands based on monofilament continuous son arranged in a geometric configuration having a mechanical resistance along two opposite axes. And more specifically on a purely Dréférentiel ma s nonlimiting basis, the grid is of the square mesh type. The mesh opening ratio corresponding to the interpenetration of the resin layers relative to the adjacent layers is at least equal to or greater than 20% of the surface and this opening ratio is preferably equal to at least 50%.
La largeur de la maille elle-même n'est pas caractéristique en soi et devra être adaptée aux caractéristiques et spécificité souhaitées peur le produit. On préférera cependant une grille ayant une ouverture de maille au moins égale à 1 mm.The width of the mesh itself is not characteristic in itself and must be adapted to the desired characteristics and specificity for the product. However, a grid with a mesh opening at least equal to 1 mm is preferred.
Une ouverture très largement supérieure pourra être acceptée pour des produits de grandes dimensions ne nécessitant pas une densité d'armature élevée; de sorte que l'ouverture de maille dépend en réalité des dimensions générales de l'objet de façon à introduire un minimum de 20% d'interpénétration entre les couches successives.A very much larger opening may be accepted for products of large dimensions that do not require a high frame density; so that the mesh opening actually depends on the general dimensions of the object so as to introduce a minimum of 20% interpenetration between successive layers.
Les brins constituant la grille sont de préférence de section plate leurs épaisseurs étant égales ou inférieures à 0,5 fois la largeur des brins.The strands constituting the grid are preferably of flat section their thicknesses being equal to or less than 0.5 times the width of the strands.
La dimension des brins sera avantageusement comprise, à titre non limitatif entre 0,4 et 10mm de section. Les grilles utilisées dans le cadre de la mise en oeuvre de l'invention sont choisies parmi les grilles réalisées à partir de fils continus monofilament à base de fibre de verre, fibre de carbone, aramide ou leurs mélanges. Selon une forme de réalisation les brins peuvent être assemblés entre eux en chaîne et trame par tissage.The size of the strands will advantageously be included, without limitation between 0.4 and 10mm in section. The grids used in the context of the implementation of the invention are chosen from the grids produced from continuous monofilament yarns based on glass fiber, carbon fiber, aramid or their mixtures. According to one embodiment, the strands can be assembled together in warp and weft by weaving.
Ils peuvent également être réalisés sous forme de non tissésThey can also be made in the form of nonwovens
Et dans ce cas ils seront avantageusement contrecollés en leurs points de croisement, de façon connue en soi pour assurer leur stabilité dimensionnelle
et les commodités de préhension lors de la mise en place de la grille dans les diverses phases de l'opération. De façon plus complète la grille peut recevoir un revêtement auto-adhérent permettant à la résine projetée de faire corps rapidement avec les brins constituant la grille d'armature.And in this case they will advantageously be laminated at their crossing points, in a manner known per se to ensure their dimensional stability and the convenience of grasping when setting up the grid in the various phases of the operation. In a more complete way the grid can receive a self-adhesive coating allowing the sprayed resin to quickly form one body with the strands constituting the reinforcing grid.
A titre d'exemple de revêtements auto-adhérents on citera les colles à base d'élastomères notamment de néoprène ou les résines polyuréthannes. Selon un développement du procédé selon l'invention on dispose entre deux couches de résine en polyuréthanne armée selon les caractéristiques et dispositions ci- dessus, au moins une couche interstitielle de polyuréthanne soumis à expansion in situ pour obtenir une structure du type composite sandwich à âme expansée.By way of example of self-adhesive coatings, mention may be made of adhesives based on elastomers, in particular neoprene, or polyurethane resins. According to a development of the method according to the invention, between two layers of polyurethane resin reinforced according to the above characteristics and arrangements, at least one interstitial layer of polyurethane subjected to expansion in situ to obtain a structure of the sandwich core type expanded.
Selon un développement plus spécifique de l'invention, lorsque l'on utilise un fond de moule ou gel coat qui ne soit pas de la même nature que la résine mise en oeuvre pour la réalisation de l'ensemble de l'appareil notamment s'il ne s'agit pas de polyuréthanne, on dispose et on incorpore dans cette couche primaire constituant un revêtement de surface des éléments, telles que des écailles de verre susceptibles de remonter en surface pour créer alors une barrière isolante empêchant i•exsudation de solvant ou de monomère tel que le styrène impolymérisé qui serait susceptible de nuire à l'accrochage ultérieur de la couche de résine notamment de polyuréthanne.According to a more specific development of the invention, when using a mold base or gel coat which is not of the same nature as the resin used for the production of the entire apparatus, in particular it is not a polyurethane, it has and is incorporated into this primary layer constituting a surface coating of the elements, such as glass flakes capable of rising to the surface to then create an insulating barrier preventing i • exudation of solvent or of monomer such as impolymerized styrene which would be likely to harm the subsequent bonding of the resin layer, in particular of polyurethane.
On a décrit ci-après un exemple de réalisation de l'invention donné à titre simplement illustratif et sans caractère limitatif.We have described below an embodiment of the invention given for illustrative purposes only and without limitation.
On réalise à partir d'un moule en acier de type classique une coque de planche à voile; dans la zone du pistolage ou règne impérativement une température de 25"C, en pulvérise sur le moule préalablement chauffé àA sailboard hull is made from a steel mold of the conventional type; in the spraying area where a temperature of 25 "C is imperative, sprayed onto the mold previously heated to
30*C une couche de gel coat polyuréthanne qui polymérise
en 15 secondes, pratiquement sans aucune porosité et ayant une bonne stabilité à la lumière, avec une résistance à l'abrasion et au choc exceptionnelle ceci sur une épaisseur comprise entre 50 et 500 microns. Sur ce revêtement de surface on applique une première couche d'un polyuréthanne à deux composants sans solvant et à prise rapide utilisé pour la fabrication de pièces ayant une haute résistance aux impacts utilisable dans une large gamme de températures. Le polyuréthanne comporte un rapport de mélange isocyanate/résine de 1.30 * C a layer of polyurethane gel coat which polymerizes in 15 seconds, practically without any porosity and having good light stability, with exceptional abrasion and impact resistance this over a thickness of between 50 and 500 microns. On this surface coating is applied a first layer of a two-component polyurethane without solvent and fast setting used for the manufacture of parts having a high impact resistance usable in a wide range of temperatures. The polyurethane has an isocyanate / resin mixing ratio of 1.
La température des composants est prise à la température ambiante.The temperature of the components is taken at room temperature.
Dans la phase initiale le moule aura été préalablement chauffé pour être amené à une température d'au moins 30'C.In the initial phase, the mold will have been previously heated to bring it to a temperature of at least 30 ° C.
On utilise pour la projection une machine conventionnelle du type hydraulique à dosage variable après nettoyage initial des filtres se trouvant sur le corps de pistolet.A conventional machine of the hydraulic type with variable dosage is used for spraying after initial cleaning of the filters on the gun body.
La première projection étant fait on rapporte immédiatement sur cette couche de résine première couche une armature de fibres de carbone de largeur de mailles de l'ordre de 1cm, les fibres de carbone ayant été spécialement assemblées à cette dimension de façon à obtenir une configuration de mailles carrées, les brins longitudinaux et transversaux étant solidarisés à leurs points de rencontre de façon à donner une structuration homogène à l'ensemble de la grille; cette dernière a été préalablement découpée, chaque découpe comportant la configuration intérieure du moule étant ainsi prête après l'application de chaque couche de résine à être prélevée et mise en place.The first projection being made, an armature of carbon fibers with a mesh width of the order of 1 cm is immediately attached to this layer of first layer resin, the carbon fibers having been specially assembled to this dimension so as to obtain a configuration of square meshes, the longitudinal and transverse strands being joined at their meeting points so as to give a homogeneous structure to the whole of the grid; the latter has been previously cut, each cut comprising the internal configuration of the mold thus being ready after the application of each layer of resin to be removed and put in place.
La grille d'armature aura été préalablement revêtue d'un enduit auto-adhésif notamment néoprène permettant son adhérence sur la couche précédente de résine,
adhérence assistée par un ou deux passages d'une brosse à rouleau à maroufler.The reinforcement grid will have been previously coated with a self-adhesive coating, in particular neoprene, allowing it to adhere to the previous layer of resin, adhesion assisted by one or two passages of a roller brush to be leveled.
Chaque grille d'armature est immédiatement suivie d'une projection ultérieure de résine qui est ainsi appelée à poly ériser avec la couche de résine inférieure en emprisonnant entre les deux couches la grille d' rmature.Each reinforcement grid is immediately followed by a subsequent projection of resin which is thus called to poly erize with the lower resin layer by trapping the reinforcement grid between the two layers.
Les applications successives de grilles avec des décalages et des croisements éventuels permettant d'obtenir en fonction des souhaits la structuration souhaitée de l'ensemble.Successive applications of grids with possible offsets and crossings making it possible to obtain, as desired, the desired structure of the assembly.
Il faudra apporter le plus grand soin dans la projection des résines, veiller que la couche soit la plus uniforme possible et surtout éviter toute surépaisseur pour ne pas créer de contraintes.Great care must be taken in projecting the resins, ensuring that the layer is as uniform as possible and above all avoiding any excess thickness so as not to create constraints.
Veiller également que la température des résines soit toujours correcte, que la pression des pompes soit régulière et équilibrée: on évitera toute présence d'eau générant du gaz carbonique par réaction dans les isocyanates de la résine et provoquant une expansion de la résine.Also make sure that the temperature of the resins is always correct, that the pressure of the pumps is regular and balanced: any presence of water generating carbon dioxide by reaction in the isocyanates of the resin and causing expansion of the resin will be avoided.
On veillera a ce que le rapport minimal du poids d'armature par rapport au poids de résine ne descende pas en dessous de 10% et de préférence ne descende pas en dessous de 20% de façon à assurer un minimum de structuration mécanique à l'ensemble ainsi réalisé.It will be ensured that the minimum ratio of the reinforcement weight relative to the weight of resin does not fall below 10% and preferably does not fall below 20% so as to ensure a minimum of mechanical structuring at the together thus produced.
Le matériau composite ainsi réalisé peut enfin être démoulé et sa forme finale peut être usinée pour obtenir la configuration et le poli souhaités. Le procédé permet de réaliser toutes sor es de pièces simples, peaux ou sandwichs.The composite material thus produced can finally be removed from the mold and its final shape can be machined to obtain the desired configuration and polish. The process makes it possible to produce all types of simple pieces, skins or sandwiches.
Notamment il est possible de réaliser par le procédé des peaux successives destinées à constituer les faces d'un objet à âme alvéolaire; les deux peaux étant alors positionnées dans deux faces opposées d'un moule en deux demi-coquilles; il est alors possible par injection au
centre du moule d'une résine soumise à expansion d'assembler les deux peaux avec interposition de l'âme alvéolaire en réalisant ainsi une structure sandwich.
In particular, it is possible to produce, by the process, successive skins intended to constitute the faces of an object with a cellular core; the two skins then being positioned in two opposite faces of a mold in two half-shells; it is then possible by injection at center of the mold of a resin subjected to expansion to assemble the two skins with the interposition of the honeycomb core, thus achieving a sandwich structure.