EP3114262B1 - L'utilisation d'une structure textile de renforcement pour matériaux composites - Google Patents

L'utilisation d'une structure textile de renforcement pour matériaux composites Download PDF

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EP3114262B1
EP3114262B1 EP15714561.6A EP15714561A EP3114262B1 EP 3114262 B1 EP3114262 B1 EP 3114262B1 EP 15714561 A EP15714561 A EP 15714561A EP 3114262 B1 EP3114262 B1 EP 3114262B1
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EP
European Patent Office
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yarns
weft
warp
type
warp yarns
Prior art date
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EP15714561.6A
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EP3114262A1 (fr
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Jean-Michel Gault
Julie FOUREL
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Chomarat Textiles Industries SAS
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Chomarat Textiles Industries SAS
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D19/00—Gauze or leno-woven fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/43—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads with differing diameters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/06—Load-responsive characteristics
    • D10B2401/063—Load-responsive characteristics high strength
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs

Definitions

  • the invention relates to the field of the textile industry, and more particularly to textiles used as reinforcement for composite materials. It relates more specifically to the use of a complex formed by a stack of reinforcing layers with a view to impregnation with a polymeric resin, and in particular a thermosetting resin.
  • the manufacture of composite materials from fibrous reinforcements can be achieved by infusion techniques, whereby the resin is introduced into a mold at particular points, and moves inside or around the fibrous layers in the direction of points. suction.
  • the infusion process is based on three fundamental physical principles which are pressure difference, resin viscosity and permeability. Indeed, the migration of the resin through the textile structure (impregnation) cannot take place if the permeability is not sufficient and if the pressure in the mold is constant.
  • the permeability of a reinforcement represents its ability to be traversed by a fluid, in this case resin. At the microscopic scale, it is linked to the microporosities of the strands (assembly of fibers). At the mesoscopic scale, it is linked to the spaces which separate the constituent strands of the weaving from the reinforcement. On a macroscopic scale, it depends on the weaving of the reinforcement. The permeability is expressed in m 2 .
  • the classic roving type fabrics (twill, canvas, standard gauze ...), or Non Crimp Fabrics (NCF) used in the infusion process have a permeability of the order of 10 -10 to 10 -11 m 2 for the glass. This permeability is generally not sufficient to guarantee the correct filling of the part which is often of large dimensions. In order to improve this permeability, two types of infusion can be used for monolithic structures.
  • the resin flows using a draining, highly permeable fabric placed above the stack of preformed fibers.
  • the pressure differential between the resin inlet, located at the level of the drainant, and the vent, located on the base of the preform, causes the resin to infuse first into the drainant and then through the thickness of the dry preforms.
  • the external drainant is then removed from the room using a lifting cloth.
  • the major drawback of this process is the large amount of waste (tear-off fabric, external draining net) and the time it takes to place the consumables.
  • the infusion process with internal draining is also known.
  • the draining fabric is positioned inside the textile structure. This is a very porous layer allowing good flow of the resin through the preform. Usually this is a Continuous Filament Mat or synthetic mesh that will stay in the room.
  • the major drawback of this type of product is the impact on the mechanical properties due to the increase in the level of resin in the final laminate.
  • the fibrous webs are composed of unidirectional structures comprising yarns of high count and high tenacity.
  • Each of these plies is deformed so that the weft threads exhibit an inclination which is not perpendicular to the warp direction.
  • Several of these plies are associated, by combining different inclinations of the reinforcing threads.
  • This assembly is carried out without inserting core layers facilitating creep. It is the inclination of the different threads of the superimposed layers which allows the resin to flow.
  • This solution if it has the advantage of not including fibrous materials other than those of the reinforcing layers, however has the drawback of a relatively low permeability to the resin in the chain direction.
  • WO 2009/140244 A discloses a reinforcing textile complex used for the reinforcement of a tire which comprises an intermediate layer comprising a set of weft threads and a set of warp threads associated in pairs, each pair comprising two threads of different type, one of which at least one is based on high tenacity yarns, the two yarns of the same pair being woven with the weft yarns in a gauze pitch weave. It is therefore understood that it is therefore necessary to achieve a compromise between the mechanical performance of the composites obtained and the creep speed of the resin.
  • the invention therefore proposes to provide a solution which has both good longitudinal permeability to the resin for easy impregnation during the infusion process, combined with high mechanical performance for the composite obtained.
  • the invention relates to the use of a reinforcing textile complex comprising a stack of textile layers which comprises an intermediate layer as a reinforcing layer for the manufacture of composite materials by infusion techniques according to the claim 1.
  • the invention consists in producing an intermediate layer which has good mechanical properties, owing to the fact that it is made from high tenacity yarns, and which has good permeability to the resin in the warp direction and / or. frame.
  • This layer thus acts as a “structural internal draining agent”, thus combining the advantages in terms of permeability of a synthetic internal draining agent and the mechanical characteristics close to a standard reinforcement.
  • the configuration of the gauze pitch with two threads of different nature means that some of these threads, namely the high tenacity threads, have limited or even no entrainment, and define between them channels in which the resin can easily move.
  • the low entrapment of high tenacity warp yarns is all the more important the greater the difference in tension between the two types of warp yarns. It is also to a lesser extent a function of the difference in count between these two types of yarn. This in fact makes it possible to work with differences in tension on the two types of warp yarns, so that the lower count yarn withstands the greatest muddling.
  • the yarns of the second type can be of different types, namely, either organic synthetic yarns, or even high tenacity yarns similar to main threads.
  • the entire characteristic layer can thus be produced based on high tenacity yarns, which may be advantageous for certain properties of compatibility, or of heat resistance, although the yarn of the second type does not. not participate in the mechanical resistance of the product.
  • the reinforcement is substantially balanced. This makes it possible to create channels not only in the warp direction, but also in the weft direction, therefore with significant permeability in both directions. However, in the case where the permeability only needs to be high in one direction, namely the warp direction, lower count weft yarns can be used.
  • the influence of the binding yarns that is to say the warp yarns of the second type, can be reduced all the more as the surface weight of the warp yarns of the first type is greater than eight or at least three. or four times that of warp threads of the second type.
  • the creep capacity of the resin can be modulated as a function of the width of the channels defined between the main threads.
  • provision can be made for these channels between wires to be of the order of magnitude of the width of a wire.
  • the pitch between the warp (and weft) threads can be between two and three times the width of one of these threads.
  • the size of the channels between the higher count warp threads can advantageously be between 0.5 and 3 mm for good permeability in the warp direction. Indeed, below 0.5 mm the gap is not sufficient to allow the resin to pass and above 3 mm, there is a phenomenon of interlocking of the reinforcements during the evacuation. It can thus be seen that the textile structures placed on either side of the draining fabric can clog the channels with the application of vacuum and reduce the permeability of the product.
  • This intermediate layer can be associated with one or more additional layers making it possible to increase the creep capacity.
  • these additional layers are made from yarns of high tenacity and of one identical to that of the reinforcing layers of the complex. It can for example be a veil, or a mat of glass fibers, which by its volume facilitates the passage of the resin during molding, and improves the draining effect of the characteristic intermediate layer, without adding of synthetic material.
  • the use of a glass mat also improves the isotropy of the complex, by attenuating the anisotropy induced by the directions of the reinforcing threads of the structural draining layer.
  • this additional layer can itself be composed of a stack of elementary layers if necessary.
  • Such an intermediate layer exhibits properties of high permeability at least in one direction, combined with high mechanical properties. It can therefore be associated by lamination with as many reinforcing layers as necessary. In stacks of a large number of reinforcing layers, it can replace a reinforcing layer by gaining the draining effect while maintaining a good level of mechanical performance.
  • This lamination can take place conventionally by sewing, gluing or needlepointing, optionally in assembly with one or more surface webs.
  • the intermediate draining and structuring layer as illustrated in figure 1 comprises weft yarns 2 and warp yarns 3, 4.
  • the weft yarns 2 are arranged in parallel, and have almost no muddling.
  • the warp threads 3, 4 are associated in pairs.
  • the weaving is carried out by using a non-gauze weave between the two warp threads 4 and 3 on the one hand, and the weft thread 2 on the other hand.
  • the two warp threads 3, 4 crisscross around the weft.
  • the main warp threads 3 are all arranged on the same side of the weft thread ply 2, and the warp threads 4 of the second type, that is to say of the lowest count, pass from one side to the other of the structure, with a significant steaming.
  • the glass threads 2 in the weft are thinner, but are arranged with a smaller pitch, so as to form a spacing of the order of a millimeter, corresponding to the width of a weft thread.
  • FR 2870861 comprising two layers of reference reinforcements made of a 500 g / m 2 glass fabric, and a reference draining core made of a warp knit based on a 110 dtex polyester yarn, weighing overall of 110g / m 2 .
  • Permeability is a physical characteristic that represents the ease a material has in allowing fluid transfer through a connected network.
  • Darcy's law makes it possible to relate a flow rate to a pressure gradient applied to the fluid thanks to a parameter characteristic of the medium crossed, namely the permeability k.
  • Permeability can be measured along 3 axes.
  • the permeability indicated in the table above corresponds to the permeability measured in the plane of the reinforcement, according to the chain direction.
  • the draining properties of this characteristic layer can be expressed in complexes used to manufacture composite parts.
  • Such complexes include a plurality of reinforcing layers chosen for their mechanical properties.
  • the draining layer 1 can be integrated within a stack of several reinforcing layers 11-16 produced by weaving warp 20 and weft 21 threads, the number and orientations of which are determined as a function of the overall mechanical properties required for the final composite part.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

    Domaine technique
  • L'invention concerne le domaine de l'industrie textile, et plus particulièrement des textiles utilisés en tant que renforcement pour les matériaux composites. Elle vise plus spécifiquement l'utilisation d'un complexe formé par un empilement de couches de renforcement en vue de l'imprégnation par une résine polymérique, et notamment thermodurcissable.
  • Elle concerne plus spécifiquement une configuration de ce type de complexe permettant à une de ses couches d'assurer à la fois une fonction de renforcement mécanique, et de drainage de la résine d'imprégnation pour les moules fermés.
  • La fabrication de matériaux composites à partir de renforts fibreux peut se réaliser par des techniques d'infusion, par lesquelles la résine est introduite dans un moule en des points particuliers, et se déplace à l'intérieur ou autour des couches fibreuses en direction de points d'aspiration.
    • Techniques antérieures
  • Le procédé d'infusion est basé sur trois principes physiques fondamentaux qui sont la différence de pression, la viscosité de la résine et la perméabilité. En effet, la migration de la résine à travers la structure textile (imprégnation) ne peut avoir lieu si la perméabilité n'est pas suffisante et si la pression dans le moule est constante.
  • La perméabilité d'un renfort représente son aptitude à être traversé par un fluide, en l'occurrence de la résine. A l'échelle microscopique, elle est liée aux microporosités des mèches (assemblage de fibres). A l'échelle mésoscopique, elle est liée aux espaces qui séparent les mèches constituantes du tissage du renfort. A l'échelle macroscopique, elle dépend du tissage du renfort. La perméabilité s'exprime en m2.
  • Les tissus classiques type roving (sergé, toile, gaze standard...), ou Non Crimp Fabrics (NCF) utilisés dans le procédé d'infusion ont une perméabilité de l'ordre de 10-10 à 10-11m2 pour le verre. Cette perméabilité n'est en général pas suffisante pour garantir le remplissage correct de la pièce qui est souvent de grandes dimensions. Afin d'améliorer cette perméabilité, deux types d'infusion peuvent être utilisés pour les structures monolithiques.
  • On peut ainsi procéder à une infusion avec drainant externe. Dans ce cas, la résine flue à l'aide d'un tissu drainant, fortement perméable, placé au-dessus de l'empilement de fibres préformées. Le différentiel de pression entre l'arrivée de résine, située au niveau du drainant, et l'évent, situé sur la base de la préforme, provoque l'infusion de la résine d'abord dans le drainant puis à travers l'épaisseur des préformes sèches. Le drainant externe est ensuite enlevé de la pièce à l'aide d'un tissu d'arrachage. L'inconvénient majeur de ce procédé est le nombre importants de déchets (tissu d'arrachage, filet drainant externe) et le temps de mise en place des consommables.
  • On connait également le procédé d'infusion avec drainant interne. Afin de limiter les déchets, le tissu drainant est positionné à l'intérieur de la structure textile. Il s'agit d'une couche très poreuse permettant un bon fluage de la résine à travers la préforme. En général, il s'agit d'un Mat à Filaments Continus ou un filet synthétique qui va rester dans la pièce. L'inconvénient majeur de ce type de produit est l'impact sur les propriétés mécaniques dû à l'augmentation du taux de résine dans le stratifié final.
  • Ainsi, le Demandeur a décrit dans le document EP 0 395 548 une structure textile composée d'un empilement de deux couches de renfort, composées quasi exclusivement de fils de haute ténacité, par exemple en verre, emprisonnant entre elles une couche aérée, formée à partir de fils synthétiques relativement fins et ondulés. Cette couche centrale, qui forme l'âme de l'empilement est donc relativement ajourée et permet le passage de la résine entre les deux couches de renfort, qui sont beaucoup moins perméables à la résine.
  • Cette solution, si elle présente de grands avantages, possède néanmoins l'inconvénient de générer des zones d'accumulation de résine qui présentent des propriétés mécaniques nettement inférieures aux couches externes, et ce d'autant plus que la matière fibreuse qui constitue l'âme n'est pas composée de fils de haute ténacité.
  • Une solution alternative dédiée à l'infusion a été proposée par le Demandeur dans le document FR 2870861 . Cette solution est, dérivée de la précédente, consiste à utiliser comme âme un tricot polyester.
  • Une autre solution a été également proposée par le Demandeur dans le document EP 0 672 776 .
  • Dans cette solution, les nappes fibreuses sont composées de structures unidirectionnelles comportant des fils de fort titre et de haute ténacité. Chacune de ces nappes est déformée pour que les fils de trame présentent une inclinaison non perpendiculaire à la direction chaîne. Plusieurs de ces nappes sont associées, en combinant différentes inclinaisons des fils de renfort.
  • Cet assemblage est réalisé sans insertion de couches d'âme facilitant le fluage. C'est l'inclinaison des différents fils des nappes superposées, qui permet le fluage de la résine. Cette solution, si elle présente l'avantage de ne pas inclure de matériaux fibreux autre que ceux des couches de renfort, présente toutefois l'inconvénient d'une relativement faible perméabilité à la résine dans le sens chaine.
  • Le document WO 2009/140244 A divulgue un complexe textile de renforcement utilisé pour le renfort d'une pneumatique qui comporte une couche intermédiaire comprenant un ensemble de fils de trame et un ensemble de fils de chaîne associé par paires, chaque paire comportant deux fils de type différent, dont l'un au moins est à base de fils de haute ténacité, les deux fils d'une même paire étant tissés avec les fils de trame selon une armure de pas de gaze. On conçoit donc qu'il est donc nécessaire de réaliser un compromis entre les performances de mécanique des composites obtenus et la vitesse de fluage de la résine.
    • Exposé de l'invention
  • L'invention se propose donc de fournir une solution qui présente à la fois une bonne perméabilité longitudinale à la résine pour une imprégnation aisée lors de processus d'infusion, combinée avec des hautes performances mécaniques pour le composite obtenu.
  • A cet effet, l'invention concerne l'utilisation d'un complexe textile de renforcement comprenant un empilement de couches textiles qui comporte une couche intermédiaire en tant que couche de renfort pour la fabrication de matériaux composites à par des techniques d'infusion selon la revendication 1.
  • Cette couche intermédiaire comprend :
    • un ensemble de fils de trame ;
    • et un ensemble de fils de chaîne associés par paires, chaque paire comportant deux fils de type différents, dont l'un au moins est à base de fils de haute ténacité, les deux fils d'une même paire étant tissés avec des fils de trame selon une armure de pas de gaze.
  • Autrement dit, l'invention consiste à réaliser une couche intermédiaire qui présente de bonnes propriétés mécaniques, du fait qu'elle est réalisée à base de fils de haute ténacité, et qui présente une bonne perméabilité à la résine selon la direction chaîne et/ou trame. Cette couche fait ainsi office de « drainant interne structurel », combinant ainsi les avantages en termes de perméabilité d'un drainant interne synthétique et les caractéristiques mécaniques proches d'un renfort standard.
  • En effet, la configuration du pas de gaze avec deux fils de nature différente fait que certains de ces fils, à savoir les fils de haute ténacité, présentent un embuvage limité, voire nul, et définissent entre eux des canaux dans lesquels la résine peut facilement se déplacer.
  • Ces canaux sont d'autant mieux définis qu'une partie des fils de chaîne, à savoir les fils de haute ténacité, se trouvent tous du même côté de la nappe de fils de trame. Seuls les fils de chaîne du deuxième type assurent le maintien des fils principaux entre eux.
  • Le faible embuvage des fils de chaîne de haute ténacité est d'autant plus important que l'écart de tension entre les deux types de fils de chaine est important. Il est également dans une moindre mesure fonction de la différence de titre entre ces deux types de fils. Ceci permet en effet de travailler avec des différences de tension sur les deux types de fils de chaîne, de manière à ce que le fil de plus faible titre supporte le plus grand embuvage.
  • En pratique, il est possible de moduler les propriétés de renforcement de la couche drainante en utilisant en trame des fils qui sont également de haute ténacité, conférant donc un renforcement bidirectionnel, dans le sens chaîne et le sens trame également. Toutefois, dans certaines applications, il peut être utile d'utiliser que des fils de haute ténacité dans le sens chaîne.
  • Concernant les fils de chaîne, les fils du second type, c'est-à-dire ceux de titre le plus faible, peuvent être de différentes natures, à savoir, soit des fils synthétiques organiques, ou encore des fils de haute ténacité analogues aux fils principaux. Dans ce dernier cas, l'intégralité de la couche caractéristique peut être ainsi réalisée à base de fils de haute ténacité, ce qui peut être avantageux pour certaines propriétés de compatibilité, ou de résistance à la chaleur, bien que le fil du second type ne participe pas à la résistance mécanique du produit.
  • De par la construction de cette couche, on peut régler de manière très fine les propriétés mécaniques de renforcement dans la direction chaîne et trame, en sélectionnant les masses surfaciques des fils de trame et de chaîne en conséquence.
  • Dans le cas où la masse surfacique des fils de trame est sensiblement égale à celle des fils de chaîne, le renfort est sensiblement équilibré. Ceci permet de créer des canaux non seulement dans le sens chaine, mais aussi dans le sens trame, avec donc une perméabilité importante selon les deux directions. Toutefois, dans le cas où la perméabilité n'a besoin d'être élevée que dans une seule direction, à savoir la direction chaine, on peut utiliser des fils de trame de titre inférieur.
  • L'influence des fils de liage, c'est-à-dire les fils de chaîne du deuxième type peut être d'autant plus réduite que la masse surfacique des fils de chaîne du premier type est supérieure de plus de huit ou au moins trois ou quatre fois à celle des fils de chaîne du second type.
  • La capacité de fluage de la résine peut être modulée en fonction de la largeur des canaux définis entre les fils principaux. Ainsi, dans un premier cas de figure, on peut prévoir que ces canaux entre fils sont de l'ordre de grandeur de la largeur d'un fil. Ainsi, le pas entre les fils de chaîne (et de trame) peut être compris entre deux et trois fois la largeur d'un de ces fils.
  • Il est également possible de prévoir des canaux de plus grande largeur, en prévoyant un pas entre les fils qui est supérieur par exemple à quatre fois la largeur d'un fil.
  • En pratique, la taille des canaux entre les fils de chaine de plus fort titre peut être avantageusement comprise entre 0.5 et 3 mm pour une bonne perméabilité dans le sens chaine. En effet, en dessous de 0.5 mm l'écart n'est pas suffisant pour laisser passer la résine et en dessus de 3 mm, on observe un phénomène d'imbrications des renforts lors de la mise sous vide. On peut ainsi constater que les structures textiles placées de part et d'autre du tissu drainant peuvent venir boucher les canaux avec l'application du vide et faire chuter la perméabilité du produit.
  • Cette couche intermédiaire peut être associée avec une ou plusieurs couches supplémentaires permettant d'augmenter la capacité de fluage. De préférence, ces couches supplémentaires sont réalisées à base de fils de haute ténacité et d'une identique à celui des couches de renforcement du complexe. Il peut par exemple s'agir d'un voile, ou d'un mat de fibres de verre, qui par son volume facilite le passage de la résine lors du moulage, et améliore l'effet drainant de la couche intermédiaire caractéristique, sans ajout de matière synthétique. L'emploi d'un mat de verre améliore aussi l'isotropie du complexe, en atténuant l'anisotropie induite par les directions des fils de renfort de la couche drainante structurelle. Il est possible d'adjoindre une couche supplémentaire sur l'une des faces de la couche intermédiaire, ou deux couches supplémentaires, une sur chaque face de la couche intermédiaire, avec des compositions identiques ou différentes d'une couche supplémentaire à l'autre. Bien entendu, cette couche supplémentaire peut elle-même être composée d'un empilement de couches élémentaires si besoin.
  • Une telle couche intermédiaire présente des propriétés de perméabilité importante au moins dans une direction, combinées avec des propriétés mécaniques élevées. Elle peut donc être associée par complexage avec autant de couches de renfort que nécessaire. Dans des empilements de nombre important de couches de renfort, elle peut remplacer une couche de renfort en gagnant l'effet drainant tout en maintenant un bon niveau de performances mécaniques. Ce complexage peut avoir lieu classiquement par couture, collage ou aiguillctagc, éventuellement en assemblage avec un ou plusieurs voiles de surface.
    • Description sommaire des figures
  • La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l'appui des figures annexées dans lesquelles :
    • La figure 1 est une vue de dessus d'une structure textile formant la couche intermédiaire drainante d'un complexe conforme à l'invention.
    • Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe respectivement selon les plans II-II' et III-III' de la figure 1.
    • La figure 4 est une vue en coupe d'un complexe selon l'invention, incluant la couche intermédiaire de la figure 1.
    Manière de réaliser l'invention
  • De façon générale, la couche intermédiaire drainante et structurante telle qu'illustrée à la figure 1 comporte des fils de trame 2 et des fils de chaîne 3, 4. Les fils de trame 2 sont disposés parallèlement, et présentent un embuvage quasi nul. Les fils de chaîne 3, 4 sont associés par paires.
  • Le tissage est réalisé en employant une armure pas de gaze entre les deux fils de chaîne 4 et 3 d'une part, et le fil de trame 2 d'autre part. Les deux fils de chaîne 3,4 s'entrecroisent autour de la trame.
  • Du fait de l'écart de tension entre les deux types de fils de chaine, et de leur écart de titre, on obtient une configuration dans laquelle les fils de chaîne 3 du premier type reposent sur la nappe de fils de trame 2. Chaque fil de chaîne 4 du deuxième type passe donc sous un fil de trame 2 et sur le fil de chaîne 3, alternativement d'un côté et de l'autre du fil de chaîne principal 3 auquel il est associé.
  • Ainsi, comme illustré à la figure 2, les fils de chaîne principaux 3 sont disposés tous du même côté de la nappe de fils de trame 2, et les fils de chaîne 4 du deuxième type, c'est-à-dire de titre le plus faible, passent d'une face à l'autre de la structure, avec un embuvage important.
  • Bien entendu, les proportions des différents fils illustrés aux figures ne le sont données qu'à titre d'exemple, et les divers fils peuvent différer dans la réalité de cette représentation.
  • Il est par ailleurs, possible de moduler le nombre de fils par unité de longueur, dans le sens chaîne et le sens trame afin de régler les propriétés mécaniques du futur renfort ainsi que la capacité de fluage de la résine.
  • Différents exemples de réalisation pratique ont été ainsi réalisés.
    • Exemple 1
    • fil de trame 2 : fil de verre de 1 200 tex, avec une masse surfacique de 468 g/m2 ;
    • fil de chaîne 3 du premier type: fil de verre de 1 200 tex, avec une masse surfacique de 438 g/m2 ;
    • fil de chaîne 4 du deuxième type : fil de polyester de 28 tex, avec une masse surfacique de 16 g/m2 ;
    • pas entre fils de trame, de 1 mm
    • pas entre fils de chaîne : motif répétitif avec deux fils séparés de 4 mm puis 4 fils séparés de 0.5 à 0.7 mm.
    Exemple 2
    • fil de trame 2 : fil de verre de 600 tex, avec une masse surfacique de 240 g/m2 ;
    • fil de chaîne du premier type 3 : fil de verre de 600tex avec une masse surfacique de 240 g/m2;
    • fil de chaîne du deuxième type 4 : fil de polyester de 28 tex avec une masse surfacique de 20 g/m2 ;
    • pas entre fils de trame :1,5 mm (environ)
    • pas entre fils de chaîne :1,5 mm (environ)
    Exemple 3
    • fil de trame 2 : fil de verre de 600 tex, avec une masse surfacique de 276 g/m2 ;
    • fil de chaîne du premier type 3 : fil de verre de 1 200 tex avec une masse surfacique de 280 g/m2 ;
    • fil de chaîne du deuxième type 4 : fil de polyester de 28 tex avec une masse surfacique de 8 g/m2
  • Dans cet exemple, les fils de verre 2 en trame sont plus fins, mais sont disposés avec un pas plus faible, de manière à former un écartement de l'ordre du millimètre, correspondant à la largeur d'un fil de trame.
    • Exemple 4
    • fil de trame 2: fil de verre de 600 tex avec une masse surfacique de 276 g/m2 ;
    • fil de chaîne du premier type 3: fil de verre de 600 tex avec une masse surfacique de 240 g/m2;
    • fil de trame du deuxième type 4: fil de polyester 28 tex avec une masse surfacique de 18g/m2.
    • pas entre fils de trame : 1 mm
    • pas entre fils de chaîne : 1,5 mm
  • Les propriétés de ces différents exemples ont été mesurées par rapport à un complexe de référence, construit selon les enseignements du brevet FR 2870861 , comportant deux couches de renforts de référence constituées d'un tissu de verre de 500 g/m2, et une âme drainante de référence constituée d'un tricot chaine à base d'un fil de polyester de 110 dtex, d'un poids global de 110g/m2.
  • Les performances de ces quatre exemples peuvent être récapitulées dans le tableau suivant :
    Construction renforts (g/m2) Perméabilité 1D frontal en infusion Propriétés mécaniques*
    traction 0°
    Poids total Chaine 0° Trame 90° Tx de verre Perméabilité Epaisseur σ E
    Volumique (en %) K0° (en m2) Stratifié (en mm) (en MPa) (en GPa)
    Couche de renfort de référence 482 236 236 45 6,86.10-11 1.72 276,3 17,6
    Ame drainante de référence 110 / / / 7,13.10-9 2,87 96 7.9
    Complexe de référence 620 265 240 19 2,10.10-9 4.39 243 12.4
    Exemple n°1 916 432 468 39 2,71.10-9 2,76
    Exemple n°2 502 240 240 32 3,43.10-9 2.65 234,5 14,3
    Exemple n°3 564 288 275 34 2,98.10-9 3,21 212,8 14,9
    Exemple n°4 536 240 276 34 3,74.10-9 2,62
    * les tests mécaniques sont réalisés avec un empilement type identique (mat + Produit à tester + mat)
  • La perméabilité est une caractéristique physique qui représente la facilité qu'a un matériau à permettre le transfert de fluide au travers d'un réseau connecté. La Loi de Darcy permet de relier un débit à un gradient de pression appliqué au fluide grâce à un paramètre caractéristique du milieu traversé, à savoir la perméabilité k.
  • La loi de Darcy s'exprime par : k = Q S × ΔL ΔP × η
    Figure imgb0001
     avec :
    • k la perméabilité (en m2),
    • Q le débit parcourant l'éprouvette (en m3/s),
    • S la section de l'éprouvette (en m2),
    • η la viscosité dynamique du fluide (en Pa.s)
    • ΔP la perte de charge mesurée entre les extrémités de l'éprouvette (en Pa)
    • et ΔL, la longueur de l'éprouvette
  • La perméabilité peut se mesurer selon 3 axes. La perméabilité indiquée dans le tableau ci-dessus correspond à la perméabilité mesurée dans le plan du renfort, selon la direction chaine.
  • Les propriétés drainantes de cette couche caractéristique peuvent s'exprimer dans des complexes employés pour fabriquer des pièces composites. De tels complexes incluent une pluralité de couches de renfort choisies pour leurs propriétés mécaniques. Ainsi, comme illustré schématiquement à la figure 4, la couche drainante 1 peut être intégrée au sein d'un empilement de plusieurs couches de renfort 11-16 réalisées par tissage de fils de chaine 20 et de trame 21, et dont le nombre et les orientations sont déterminés en fonction des propriétés mécaniques globales recherchées pour la pièce composite finale.
  • Il ressort de ce qui précède que l'utilisation de la structure de renfort conforme à l'invention permet de combiner à la fois des propriétés de renforcement structurel avec une bonne perméabilité permettant ainsi d'obtenir un renfort structurel drainant.

Claims (11)

  1. Utilisation d'un complexe textile de renforcement, comprenant un empilement de couches textiles, qui comporte une couche intermédiaire (1) comprenant :
    • un ensemble de fils de trame (2) ;
    • un ensemble de fils de chaîne (3, 4) associé par paires, chaque paire comportant deux fils de type différent, dont l'un (3) au moins est à base de fils de haute ténacité, les deux fils d'une même paire étant tissés avec les fils de trame selon une armure de « pas de gaze » ;
    de sorte que ladite couche intermédiaire (1) assure un rôle drainant au sein du complexe
    en tant que couche de renfort pour la fabrication de matériaux composites à par des techniques d'infusion, par lesquelles une résine polymérique est introduite dans un moule en des points particuliers, et se déplace à l'intérieur ou autour des couches fibreuses en direction de points d'aspiration en vue de leur imprégnation.
  2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fils de trame (2) de la couche intermédiaire (1) sont à base de fils de haute ténacité.
  3. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fils de chaîne (3) d'un premier type présentent un type plus élevé que les fils de chaîne (4) du second type.
  4. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fils de chaîne (4) du second type sont à base de fils synthétiques organiques.
  5. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fils de chaîne (4) du second type sont à base de fils de haute ténacité.
  6. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la masse surfacique des fils de trame (2) de la couche intermédiaire est sensiblement égale à la masse surfacique des fils de chaîne.
  7. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la masse surfacique des fils de chaîne (3) du premier type est supérieure de plus de trois préférentiellement quatre fois à celle des fils de chaîne (4) du second type.
  8. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pas entre les fils de trame et/ou de chaîne est compris entre deux et trois fois la largeur d'un fil de trame.
  9. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pas entre les fils de trame et/ou de chaîne est supérieur à quatre fois la largeur d'un fil de trame.
  10. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il comporte au moins une couche formée par un mat de fibres, au contact de la couche intermédiaire.
  11. Utilisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la couche formée par le mat de fibres est en un matériau identique à celui des couches de renforcement.
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