EP4476060A1 - Procédé et installation de fabrication d'une pièce moulée avec application de vide - Google Patents

Procédé et installation de fabrication d'une pièce moulée avec application de vide

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Publication number
EP4476060A1
EP4476060A1 EP23708551.9A EP23708551A EP4476060A1 EP 4476060 A1 EP4476060 A1 EP 4476060A1 EP 23708551 A EP23708551 A EP 23708551A EP 4476060 A1 EP4476060 A1 EP 4476060A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
molding
paint
zone
film
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23708551.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sébastien ROY
Gwendal HUET
Stanislas Chevallier
Pascal Casari
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corso Magenta
Nantes Université
Original Assignee
Corso Magenta
Universite de Nantes
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corso Magenta, Universite de Nantes filed Critical Corso Magenta
Publication of EP4476060A1 publication Critical patent/EP4476060A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B32B2603/00—Vanes, blades, propellers, rotors with blades
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    • B32B2605/12—Ships

Definitions

  • the present invention generally relates to the manufacture of molded parts.
  • thermoplastic or thermosetting material may be parts injected with a thermoplastic or thermosetting material, resin infusion in a mold where structural elements have been incorporated (in particular mineral fibers such as glass fabrics, etc.), molded concrete elements , etc.
  • a resin is introduced into the molding cavity in which the structuring elements have been placed, this cavity is exposed to a vacuum source at one or more points, so that the resin, from the delivery point(s), spreads over the entire extent of the cavity.
  • a flexible sealing sheet (“vacuum bag” in Anglo-Saxon terminology) is used applied above the structuring elements and tightly connected to the mold over its entire periphery.
  • the mold defines a single face of the part, the other face being defined at the level of the flexible sealing sheet. This excludes processes implementing two parts of rigid molds close to each other and defining a closed molding space, as for example in the document US2008206540A1.
  • the present invention aims to simplify the production of the part when it must, on its raw face corresponding to the side where the “vacuum bag” type sealing sheet is applied, present a certain appearance and/or a certain functionality.
  • a rigid molding element capable of conforming one face of the part and a flexible airtight sheet preconstituted from a film comprising a dry layer of a paint-type material integral with a backrest provided with fittings for anchoring on the side opposite to the layer of paint-like material, with the back facing towards the molding element, and said sheet being unsupported and being peripherally connected to the rigid molding element in an airtight manner to that they alone define between them a molding zone whose shape is generally defined by the molding element,
  • the method also comprises a step consisting in placing in the molding zone, prior to the supply of the molding material and the application of the vacuum, a reinforcing material intended to be embedded in the molding material.
  • the molding material is made of a resin, in particular an impregnable resin.
  • resin means any product, natural, artificial or synthetic, capable of hardening by polymerization under given conditions which differ according to the type of resin.
  • the supply of the resin is carried out by a process included in the following group: infusion, pre-impregnation, contact molding, resin transfer molding, filament winding.
  • the backing of the film is a fibrous backing, with free or structured fibers, the anchoring fittings comprising fibers extending beyond the layer of material such as paint.
  • These fibers can be of any nature, shape and size, provided that they have for at least some of them to be anchored in the molding material during its progression in the zone.
  • the method comprises a step of peripheral cutting of the part to eliminate the material corresponding at least in part to said marginal zones.
  • the vacuum source is connected to the molding zone by at least one vacuum connection passing through said film.
  • the method also comprises a step consisting, prior to the step of supplying the molding material, in placing against the molding element another film comprising a dry layer of a material of the paint type secured to a file provided with anchoring arrangements on the side opposite to the layer of paint-like material, the back being turned towards the airtight flexible sheet.
  • the film constituting the airtight flexible sheet and the other film are identical.
  • an installation is proposed for the manufacture of a part with a molding material, comprising:
  • the flexible sheet is sealed in the air is preconstituted with a film comprising a dry layer of a material of the paint type secured to a backrest provided with anchoring arrangements on the side opposite to the layer of the material of the paint type, the backrest being turned towards the molding element and being capable of being anchored in the molding material as the latter propagates in the molding zone.
  • the installation also includes a reinforcement material placed in the molding area and intended to be embedded in the molding material.
  • the molding material consists of a resin, in particular an impregnable resin, or even a thermoplastic polymer in the molten state.
  • the supply of the resin is carried out by a process included in the following group: infusion, pre-impregnation, contact molding, resin transfer molding, filament winding.
  • the backing of the film is a fibrous backing, the anchoring fittings comprising fibers overflowing with respect to the layer of material of the paint type.
  • the vacuum source is connected to the molding zone by at least one vacuum connection passing through said film.
  • FIG. 1 is a schematic top view of an installation for producing a part by a so-called infusion process according to the invention
  • FIG. 1 is a schematic view in longitudinal section of the installation of FIG. 1,
  • Fig. 3 is a schematic top view of the part produced, after trimming,
  • FIG. 4 is a schematic view in longitudinal section of the part of FIG. 3,
  • - Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view of a film used in the installation of Figs. 1 and 2
  • - Fig. 6 is a cross-sectional view on an enlarged scale of a part of the part produced in which the film is anchored.
  • the installation firstly comprises a rigid mold 100 for the part comprising a mold base 101 defining the external shape of the part to be produced, a container or reservoir 110 containing a resin R intended to form the part, and a set of pipes 111 connecting the container 110 to a set of injection points 112 provided in a sealing sheet 200, which will be described in more detail below, unsupported and placed above the mold 100.
  • Unsupported means the fact that the sealing sheet is not backed by a rigid mold part that would be applied against the bottom of the mold 101 before the resin supply.
  • the injection points 112 each typically comprise a connector mounted in leaktight manner in the sealing sheet and capable of placing the corresponding end of the homologous pipe 111 in communication with a mold cavity defined jointly by the rigid mold 100 and the sealing sheet 200.
  • the installation further comprises a vacuum pump 120 connected by a vacuum pipe 121 to one or more vacuum application points 122.
  • This vacuum application point is in communication with a peripheral zone 123 of the mold cavity. , formed by a bead of air-permeable incompressible material such as a draining felt, a draining mesh or a spiral pipe.
  • This zone 123 is intended to distribute the application of the vacuum over the entire periphery of the molding cavity for a homogeneous progression of the R resin during the infusion process.
  • the reference 130 designates a thick adhesive tape with high deformability intended to provide sealing between the periphery of the sealing sheet 200 and the periphery of the mold 100, this tape being placed outside the incompressible bead forming the zone 123.
  • the installation further comprises a core material 140 for the part to be produced, placed between the bottom of the mold 100 and the sealing sheet 200.
  • This material typically comprises one or more layers 141 of a reinforcing material and/or of stiffening, such as superimposed plies of a fabric such as a fabric of glass, carbon, etc. It is also possible advantageously to provide one or more layers forming a drain, generally thicker(s) and more perforated than the reinforcing material 140, intended in a manner known per se to facilitate the circulation of the resin to all areas of the room during the infusion process.
  • the drainage means can also comprise a low density foam forming channels for the resin.
  • the part is made by causing the resin R contained in the container 110 to penetrate into the mold cavity defined between the mold bottom 101 and the sealing sheet 200 and by spreading in the cavity in a way favored by the application of the empty.
  • the various elements of the installation are removed, and the part P consisting of the resin R in which the core material 140 is embedded, as well as the sheet 200, is removed from the mould.
  • the part is then trimmed to eliminate its marginal parts (trimmed area 150 in Figs. 3 and 4), the face of the part on the mold side being designated by the reference 151.
  • the sealing sheet 200 consists of a film comprising a part 201 comprising one or more dry layers of a paint type material, integral with a backrest 202 provided with anchoring arrangements on the side opposite to the layer of paint-type material, the backrest being turned towards the mold 100, and this film being, as has been said, peripherally connected to the mold 100 of airtight manner, using means similar to those used for a sealing sheet of the traditional "vacuum bag" type.
  • paint-type material means an opaque (pigmented) or transparent or translucent (varnish) material which is normally applied in liquid or gel form, as opposed in particular to thin films of plastic material, monolayer or stratified.
  • This film is produced for example in accordance with the teachings of document WO2016110799A1. If necessary, these sealing means are adapted (thickness, malleability, adhesion forces, etc.) to take into account the fact that the film 200 can have greater rigidity than that of a traditional sealing sheet, in generally thinner and more flexible.
  • the film 200 thanks to the vacuum is intimately applied against the resin being infused, and once the process is complete and the resin has set, the upper face of the part (side opposite the mold 100 ) includes, intimately linked to the structure of the room thanks to the backrest, an integrated decorative and/or functional layer (in the case where the dry paint has special properties).
  • the part P consisting of the resin R in which the core elements 140 are embedded and on the surface (opposite to the mould) of which the film 200 is firmly anchored, the fibers of the backrest 202 which initially overflowed with respect to the part 201 of the film being at least partially trapped in the resin R.
  • the film 200 acts both as a sealing sheet (“vacuum bag” in the manufacturing process) and as a finishing layer for the part on the same face.
  • This layer can have different functions: decoration, protection, but also functionalization of the surface of the part by integration into the paint layer(s) of the particular layers, as described for example in the various patents published in the name of the company Corso Magenta.
  • resin feed points 112 pass through film 200 at locations away from the periphery of the part.
  • the material 123 forming incompressible zones can also be provided over the extent of the part to form distribution channels both for the circulation of the resin and for the distribution of the vacuum; more generally, the arrangement of drains and such channels will be designed by those skilled in the art according to the various constraints present (shape and dimensions of the part, viscosity of the resin, etc.) to optimize the progression of the re-ine fronts;
  • the zones 152 of the part P corresponding to the locations of the resin injection points 112 can be the subject if necessary, after completion of the part, of any particular treatment such as an additional paint;
  • the film 200 at the level of its backrest 202 can be arranged to contribute to this function of controlling the resin front(s), by designing the backrest in a particular way (thickness, density of material, shape and arrangement of fibers, etc.).
  • the size of the part to be manufactured is such that two strips of 200 film or more must be juxtaposed, it is necessary to ensure a seal between the homologous edges of two adjacent strips; different approaches can be envisaged and in particular covering the edges with the interposition of an adhesive.
  • - type of infused resin two-component resins such as epoxy resins, polyester, vinyl-ester, possibly biosourced, thermosetting resins or even thermoplastic resins such as acrylic resins, in particular those marketed under the brand name Elium® by the company Arkema;
  • particles fibers or grains of glass, carbon, aramid, Kevlar®, flax, with weights of around 20 to 600 g/m2,
  • - type of paint for the 200 film and range of thicknesses two-component (epoxy or polyurethane) or single-component (acrylic, epoxy, polyurethane); thickness of the order of 30 to 120 ⁇ m; it should be noted here that in the case where the infusion process involves heating, or in the case where the setting of the resin generates heat, the nature of the paint and, if necessary, its fibrous backing are chosen);
  • the nature and the thickness of the fibrous backing of the film are chosen in a manner adapted to the nature and the viscosity of the resin.
  • the texture, the density and the thickness of the free part of the back 202 of the film 200 can be chosen according in particular to the viscosity and other properties of the resin when it comes into contact with the film, in particular so that this material fills this free part well and that effective anchoring is ensured.
  • a texture is provided that is all the more airy as the resin is viscous.
  • the invention can be applied, without limitation, in particular to any one of the following processes: infusion, preimpregnation, contact molding, transfer molding, based on resin or thermoplastic polymer in the state molten, filament winding, to manufacture various parts and in particular parts of large dimensions in length and width in comparison with their thickness, such as boat hulls, wind turbine blades, etc.

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Abstract

Un Procédé de fabrication d'une pièce comprenant les étapes suivantes : - prévoir un élément de moulage (100) et une feuille souple (200) étanche à l'air constituée d'un feuil comprenant une couche sèche (201) d'un matériau de type peinture solidaire d'un dossier (202) doté d'aménagements d'ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l'élément de moulage, et ladite feuille étant non supportée et étant reliée périphériquement à l'élément de moulage rigide de façon étanche à l'air pour qu'ils définissent entre eux une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l'élément de moulage, - amener dans la zone de moulage un matériau de moulage solidifiable à l'état visqueux, - antérieurement, simultanément ou postérieurement à ladite amenée du matériau de moulage, appliquer un vide (120-122) dans la zone de moulage, - amener le matériau de moulage (R) à solidifier, et - extraire de zone de moulage un article (P) comprenant le matériau de moulage solidifié, dans lequel est ancré le feuil, où la couche sèche de matériau de type peinture dudit feuil est exposée à l'extérieur.

Description

Titre : Procédé et installation de fabrication d’une pièce moulée avec application de vide
Domaine de l’invention
La présente invention concerne d’une façon générale la fabrication de pièces moulées.
Etat de la technique
Il existe de très nombreuses techniques pour la réalisation de pièces en volume par remplissage d’une zone ou d’une cavité de moulage avec un matériau liquide ou visqueux puis prise ou durcissement du matériau.
Il peut s’agir de pièces injectées par un matériau thermoplastique ou thermodurcissable, d’infusion de résine dans un moule où des éléments structurants ont été incorporés (notamment fibres minérales tels que tissus de verre, etc.), d’éléments en béton moulé, etc.
Dans le cas particulier d’un procédé de type infusion, une résine est introduite dans la cavité de moulage dans laquelle les éléments structurants ont été placés, cette cavité est exposée à une source de vide en un ou plusieurs points, de telle sorte que la résine, à partir du ou des points d’amenée, se propage sur toute l’étendue de la cavité.
On utilise à cet effet une feuille souple d’étanchéité (« vacuum bag » en terminologie anglo-saxonne) appliquée au-dessus des éléments structurants et reliée de façon étanche au moule sur l’ensemble de sa périphérie.
Il est ensuite nécessaire d’éliminer cette feuille d’étanchéité.
Dans le cas où l’aspect brut de la surface de la pièce côté feuille d’étanchéité ne pose pas de difficulté notamment par rapport au type de pièce réalisé (cas par exemple de l’intérieur de la coque d’un bateau), on la laisse telle quelle.
Mais dans d’autres cas, il est nécessaire d’appliquer sur cette surface brute un traitement de finition (peinture, gelcoat, etc.), ce qui nécessite une étape supplémentaire dans la fabrication de la pièce. A noter qu’ici le moule définit une seule face de la pièce, l’autre face étant définie au niveau de la feuille souple d’étanchéité. On exclut ainsi les procédés mettant en œuvre deux parties de moules rigides rapprochées l’une de l’autre et définissant un espace de moulage fermé, comme par exemple dans le document US2008206540A1 .
Résumé de l’invention
La présente invention vise à simplifier la réalisation de la pièce lorsqu’elle doit, sur sa face brute correspondant au côté où la feuille d’étanchéité de type « vacuum bag » est appliqué, présenter un certain aspect et/ou une certaine fonctionnalité.
On propose à cet effet un procédé de fabrication d’une pièce, du type comprenant les étapes suivantes :
- prévoir un élément de moulage rigide apte à conformer une face de la pièce et une feuille souple étanche à l’air préconstituée d’un feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage, et ladite feuille étant non supportée et étant reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air pour qu’ils définissent entre eux à eux seuls une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage,
- amener dans la zone de moulage un matériau de moulage solidifiable à l’état visqueux,
- antérieurement, simultanément ou postérieurement à ladite amenée du matériau de moulage, appliquer un vide dans la zone de moulage,
- amener le matériau de moulage à solidifier, et
- extraire de zone de moulage un article comprenant le matériau de moulage solidifié, dans lequel est ancré le feuil, où la couche sèche de matériau de type peinture dudit feuil est exposée à l’extérieur.
Des aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé comprennent les caractéristiques additionnelles suivantes : * le procédé comprend également une étape consistant à placer dans la zone de moulage, préalablement à l’amenée du matériau de moulage et à l’application du vide, un matériau de renforcement destiné à être noyé dans le matériau de moulage.
* le matériau de moulage est constitué d’une résine, en particulier d’une résine imprégnable. On entend ici par « résine » tout produit, naturel, artificiel ou synthétique capable de durcir par polymérisation dans des conditions données qui diffèrent selon le type de résine.
* l’amenée de la résine est réalisée par un processus compris dans le groupe suivant : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert de résine, enroulement filamentaire.
* le dossier du feuil est un dossier fibreux, à fibres libres ou structurées, les aménagements d’ancrage comprenant des fibres débordant par rapport à la couche de matériau de type peinture. Ces fibres peuvent être de nature, de formes et de dimensions quelconques, pour autant qu’elles aient pour au moins certaines d’entre elles à s’ancrer dans le matériau de moulage au cours de sa progression dans la zone
* l’élément de moulage et la feuille étanche débordent des contours de la pièce à réaliser par des zones marginales.
* le procédé comprend une étape de découpage périphérique de la pièce pour éliminer la matière correspondant au moins en partie auxdites zones marginales.
* la source de vide est reliée à la zone de moulage par au moins une prise de vide traversant ledit feuil.
* le procédé comprend également une étape consistant, préalablement à l’étape d’amenée du matériau de moulage, à disposer contre l’élément de moulage un autre feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers la feuille souple étanche à l’air. * le feuil constituant la feuille souple étanche à l’air et l’autre feuil sont identiques.
On propose selon un deuxième aspect une installation pour la fabrication d’une pièce avec un matériau de moulage, comprenant :
- un élément de moulage rigide apte à conformer une face de la pièce,
- une feuille souple étanche à l’air, non supportée et reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air pour qu’ils définissent entre eux à eux seuls une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage,
- une source de vide reliée à la zone de moulage, de manière à ce qu’un vide puisse être exercé dans la zone de moulage pendant ou après une amenée de matériau de moulage dans ladite zone, installation caractérisée en ce que la feuille souple étanche à l’air est préconstituée d’un feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage et étant apte à s’ancrer dans le matériau de moulage à mesure de la propagation de ce dernier dans la zone de moulage.
Des aspects préférés mais non limitatifs de cette installation comprennent les caractéristiques additionnelles suivantes :
* l’installation comprend également un matériau de renforcement placé dans la zone de moulage et destiné à être noyé dans le matériau de moulage.
* le matériau de moulage est constitué d’une résine, en particulier d’une résine imprégnable, ou encore d’un polymère thermoplastique à l’état fondu.
* l’amenée de la résine est réalisée par un processus compris dans le groupe suivant : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert de résine, enroulement filamentaire. * le dossier du feuil est un dossier fibreux, les aménagements d’ancrage comprenant des fibres débordant par rapport à la couche de matériau de type peinture.
* l’élément de moulage et la feuille étanche débordent des contours de la pièce à réaliser par des zones marginales.
* la source de vide est reliée à la zone de moulage par au moins une prise de vide traversant ledit feuil.
Enfin on propose une utilisation d’un feuil préconstitué d’une couche sèche d’un matériau de type peinture ancrée dans un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, pour son application contre une face d’une pièce opposée à un élément de moule en étant non supporté, afin de définir entre le feuil et l’élément de moule, à eux seuls, un espace de moulage de moulage étanche dans lequel un matériau de moulage peut être amené et dans lequel un vide peut être appliqué.
Brève description des dessins
D’autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Fig. 1 est une vue schématique de dessus d’une installation de réalisation d’une pièce par un procédé dit d’infusion selon l’invention,
- la Fig. 2 est une vue schématique en coupe longitudinale de l’installation de la Fig. 1,
- la Fig. 3 est une vue schématique de dessus de la pièce réalisée, après détourage,
- la Fig. 4 est une vue schématique en coupe longitudinale de la pièce de la Fig. 3,
- la Fig. 5 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie d’un feuil utilisé dans l’installation des Figs. 1 et 2, et - la Fig. 6 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie d’une partie de la pièce réalisée dans laquelle est ancré le feuil.
On notera que les échelles verticales des dessins ne reflètent pas nécessairement la réalité mais ont été adaptées pour une bonne compréhension de l’invention.
Description détaillée d’une forme de réalisation
En référence aux Figures, on va maintenant décrire schématiquement un procédé de réalisation d’une pièce en volume selon un exemple de réalisation de l’invention.
L’installation comprend tout d’abord un moule rigide 100 pour la pièce comportant un fond de moule 101 définissant la forme extérieure de la pièce à réaliser, un récipient ou réservoir 110 contenant une résine R destinée à former la pièce, et un ensemble de conduites 111 reliant le récipient 110 à un ensemble de points d’injection 112 prévus dans une feuille d’étanchéité 200, que l’on décrira plus en détail dans la suite, non supportée et placée au- dessus du moule 100.
On entend par « non supportée » le fait que la feuille d’étanchéité n’est pas adossée à une partie de moule rigide que l’on viendrait appliquer contre le fond de moule 101 avant l’amenée de résine.
Les points d’injection 112 comprennent chacun typiquement un raccord monté de façon étanche dans la feuille d’étanchéité et apte à mettre en communication l’extrémité correspondante de la conduite homologue 111 avec une cavité de moule définie conjointement par le moule rigide 100 et la feuille d’étanchéité 200.
L’installation comprend en outre une pompe à vide 120 reliée par une conduite de vide 121 à un ou plusieurs points d’application de vide 122. Ce point d’application de vide est en communication avec une zone périphérique 123 de la cavité de moule, formée par un cordon d’une matière incompressible perméable à l’air telle qu’un feutre drainant, un grillage drainant ou un tuyau spiralé. Cette zone 123 est destinée à répartir l’application du vide sur l’ensemble de la périphérie de la cavité de moulage en vue d’une progression homogène de la résine R lors du processus d’infusion.
La référence 130 désigne un ruban adhésif épais à haute déformabilité destiné à assurer l’étanchéité entre la périphérie de la feuille d’étanchéité 200 et la périphérie du moule 100, ce ruban étant disposé à l’extérieur du cordon incompressible formant la zone 123.
L’installation comprend en outre un matériau d’âme 140 pour la pièce à réaliser, disposé entre le fond du moule 100 et la feuille d’étanchéité 200. Ce matériau comprend typiquement une ou plusieurs couches141 d’un matériau de renforcement et/ou de rigidification, telles que des nappes superposées d’un tissu tel qu’un tissu de verre, de carbone, etc. On peut prévoir également de façon avantageuse une ou plusieurs nappes formant drain, en général plus épaisse(s) et plus ajourée(s) que le matériau de renforcement 140, destinée(s) de façon connue en soi à faciliter la circulation de la résine vers toutes les zones de la pièce lors du processus d’infusion. Les moyens de drainage peuvent également comprendre une mousse de faible densité constituant des canaux pour la résine.
La pièce est réalisée en amenant la résine R contenue dans le récipient 110 à pénétrer dans la cavité de moule définie entre le fond de moule 101 et la feuille d’étanchéité 200 et en se propageant dans la cavité de façon favorisée par l’application du vide.
Après solidification de la résine R, les différents éléments de l’installation sont retirés, et la pièce P constituée de la résine R dans laquelle le matériau d’âme 140 est noyé, ainsi que de la feuille 200, est retirée du moule.
La pièce est alors détourée pour éliminer ses parties marginales (zone détourée 150 sur les Figs. 3 et 4), la face de la pièce côté moule étant désignée par la référence 151.
Selon un aspect de l’invention, et en référence à la Fig. 5, la feuille d’étanchéité 200 est constituée d’un feuil comprenant une partie 201 comportant une ou plusieurs couches sèches d’un matériau de type peinture, solidaire d’un dossier 202 doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers le moule 100, et ce feuil étant comme on l’a dit relié périphériquement au moule 100 de façon étanche à l’air, à l’aide de moyens similaires à ceux utilisés pour une feuille d’étanchéité de type « vacuum bag » traditionnelle.
On entend ici par « matériau de type peinture » un matériau opaque (pigmenté) ou transparent ou translucide (vernis) qui s’applique normalement sous forme liquide ou en gel, par opposition notamment aux films minces de matière plastique, monocouche ou stratifiés.
Ce feuil est réalisé par exemple conformément aux enseignements du document WO2016110799A1 . Si nécessaire, on adapte ces moyens d’étanchéité (épaisseur, malléabilité, forces d’adhésion, etc.) pour tenir compte du fait que le feuil 200 peut présenter une rigidité plus grande que celle d’une feuille d’étanchéité traditionnelle, en général plus mince et plus souple.
De la sorte, au cours du processus, le feuil 200 grâce au vide est intimement appliqué contre la résine en cours d’infusion, et une fois le processus achevé et la résine prise, la face supérieure de la pièce (côté opposé au moule 100) comporte, de façon intimement liée à la structure de la pièce grâce au dossier, une couche décor et/ou fonctionnelle (cas où la peinture sèche a des propriétés particulières) intégrée. Ainsi on a illustré sur la Fig. 6 la pièce P constituée de la résine R dans laquelle sont noyés les éléments d’âme 140 et sur la surface (opposée au moule) de laquelle est ancré solidement le feuil 200, les fibres du dossier 202 qui initialement débordaient par rapport à la partie 201 du feuil étant au moins partiellement emprisonnées dans la résine R. Ainsi le feuil 200 tient le rôle à la fois de feuille d’étanchéité (« vacuum bag » dans le processus de fabrication) et de couche de finition de la pièce sur la même face. Cette couche peut avoir différentes fonctions : décor, protection, mais aussi fonctionnalisation de la surface de la pièce par intégration à la ou aux couches de peinture de couches particulières, comme décrit par exemple dans les différents brevets publiés au nom de la société Corso Magenta.
On notera que dans la forme de réalisation illustrée, les points d’amenée de résine 112 traversent le feuil 200 en des emplacements situés à distance de la périphérie de la pièce.
Ces points d’amenée peuvent, dans la pratique, être disposés soit comme illustré, soit en périphérie, soit selon une combinaison de tels emplacements, le choix étant dicté notamment par la forme et les dimensions de la pièce.
Dans une variante de réalisation et de façon non illustrée, il est également possible, préalablement à l’étape d’amenée du matériau de moulage, de disposer contre le moule 100 un autre feuil identique ou similaire au feuil 200, de telle manière que ce feuil supplémentaire vienne s’ancrer dans la résine R sur la face opposée de la pièce, pour ainsi lui conférer un aspect particulier et/ou une fonctionnalité particulière.
L’invention dont le principe de base a été décrit ci-dessus peut connaître de nombreuses variantes et modifications.
En particulier :
- le matériau 123 formant des zones incompressibles peut également être prévu sur l’étendue de la pièce pour former des canaux de distribution à la fois pour la circulation de la résine et pour la répartition du vide ; plus généralement, l’agencement de drains et de tels canaux sera conçu par l’homme du métier en fonction des différentes contraintes en présence (forme et dimensions de la pièce, viscosité de la résine, etc.) pour optimiser la progression du ou des fronts de ré-ine ;
- Les zones 152 de la pièce P correspondant aux emplacements des points d’injection de résine 112 peuvent faire l’objet si nécessaire, après réalisation de la pièce, de tout traitement particulier tel qu’un complément de peinture ;
- le feuil 200 au niveau de son dossier 202 peut être aménagé pour contribuer à cette fonction de contrôle du ou des fronts de résine, en concevant de façon particulière le dossier (épaisseur, densité de matière, forme et agencement des fibres, etc.).
- dans le cas où la taille de la pièce à fabriquer est telle que deux lés de feuil 200 ou davantage doivent être juxtaposés, il est nécessaire d’assurer une étanchéité entre les bords homologues de deux lés adjacents ; différentes approches peuvent être envisagées et notamment un recouvrement des bords avec interposition d’un adhésif.
On va maintenant donner un certain nombre d’exemples de matériaux et de paramètres pouvant être utilisés dans un procédé d’infusion tel que décrit ci-dessus.
- type de résine infusée : résines bi-composant telles que résines époxydes, polyester, vinyl-ester, éventuellement biosourcées, résines thermodurcissables ou encore résines thermoplastiques telles que résines acryliques, notamment celles commercialisées sous la marque Elium® par la société Arkema ;
- type de matériau de renforcement 300 :
• en feuille ou nappe : tissus (taffetas, satin, sergé, maillé, tricoté, etc.), non-tissés,
• particulaires : fibres ou grains de verre, carbone, aramide, Kevlar®, lin, avec des grammages de l’ordre de 20 à 600 g/m2,
- type de peinture du feuil 200 et gamme d’épaisseurs : bi-composant (époxy ou polyuréthanne) ou mono-composant (acrylique, époxy, polyuréthanne) ; épaisseur de l’ordre de 30 à 120 pm ; on notera ici que dans le cas où le procédé d’infusion implique un chauffage, ou dans le cas où la prise de la résine engendre de la chaleur, on choisit la nature de la peinture et le cas échéant de son dossier fibreux) ;
- type de dossier fibreux du feuil 200, densité et épaisseur : tissu, mat ou particules de verre, carbone, aramide, Kevlar®, lin sous formes diverses, avec un grammage de l’ordre de 15 à 150 g/m2. Plus généralement, On notera que la nature et l’épaisseur du dossier fibreux du feuil sont choisies de façon adaptée à la nature et à la viscosité de la résine. Notamment, la texture, la densité et l’épaisseur de la partie libre du dossier 202 du feuil 200 peuvent être choisies en fonction notamment de la viscosité et des autres propriétés de la résine lors de sa venue en contact avec le feuil, notamment pour que ce matériau remplisse bien cette partie libre et qu’on assure un ancrage efficace. Par exemple, on prévoit une texture d’autant plus aérée que la résine est visqueuse.
Bien entendu, la présente invention n’est pas limitée à la forme de réalisation décrite et illustrée sur les dessins, mais peut faire l’objet de nombreuses variantes et modifications.
En particulier, l’invention peut s’appliquer, de façon non limitative, notamment à l’un quelconque des procédés suivants : infusion, préimprégnation, moulage au contact, moulage par transfert, à base de résine ou de polymère thermoplastique à l’état fondu, enroulement filamentaire, pour fabriquer des pièces diverses et notamment des pièces de grandes dimensions en longueur et largeur en comparaison de leur épaisseur telles que des coques de bateaux, des pales d’hélices éoliennes, etc.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d’une pièce, du type comprenant les étapes suivantes :
- prévoir un élément de moulage rigide (100) apte à conformer une face de la pièce et une feuille souple (200) étanche à l’air préconstituée d’un feuil comprenant une couche sèche (201) d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier (202) doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage, et ladite feuille étant non supportée et étant reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air (130) pour qu’ils définissent entre eux à eux seuls une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage,
- amener dans la zone de moulage un matériau de moulage solidifiable (R) à l’état visqueux,
- antérieurement, simultanément ou postérieurement à ladite amenée du matériau de moulage, appliquer un vide (120-122) dans la zone de moulage,
- amener le matériau de moulage à solidifier, et
- extraire de zone de moulage un article (P) comprenant le matériau de moulage solidifié, dans lequel est ancré le feuil (200), où la couche sèche de matériau de type peinture (201) dudit feuil est exposée à l’extérieur.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend également une étape consistant à placer dans la zone de moulage, préalablement à l’amenée du matériau de moulage et à l’application du vide, un matériau de renforcement (140, 141) destiné à être noyé dans le matériau de moulage.
3. Procédé selon l’une des revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau de moulage (R) est constitué d’une résine, en particulier d’une résine imprégnable.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’amenée de la résine est réalisée par un processus compris dans le groupe suivant : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert de résine, enroulement filamentaire.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dossier (202) du feuil est un dossier fibreux, les aménagements d’ancrage comprenant des fibres débordant par rapport à la couche de matériau de type peinture.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’élément de moulage (100) et la feuille étanche (200) débordent des contours de la pièce à réaliser par des zones marginales.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de découpage périphérique de la pièce pour éliminer la matière correspondant au moins en partie auxdites zones marginales.
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la source de vide (120) est reliée à la zone de moulage par au moins une prise de vide (122) traversant ledit feuil.
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend également une étape consistant, préalablement à l’étape d’amenée du matériau de moulage, à disposer contre l’élément de moulage (100) un autre feuil comprenant une couche sèche d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers la feuille souple étanche à l’air.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le feuil (200) constituant la feuille souple étanche à l’air et l’autre feuil sont identiques.
11. Installation pour la fabrication d’une pièce avec un matériau de moulage, comprenant :
- un élément de moulage rigide (100) apte à conformer une face de la pièce,
- une feuille souple (200) étanche à l’air, non supportée et reliée périphériquement à l’élément de moulage rigide de façon étanche à l’air (130) pour qu’ils définissent entre eux à eux seuls une zone de moulage dont la forme est généralement définie par l’élément de moulage,
- une source de vide (120) reliée à la zone de moulage, de manière à ce qu’un vide puisse être exercé dans la zone de moulage pendant ou après une amenée de matériau de moulage dans ladite zone, installation caractérisée en ce que la feuille souple (200) étanche à l’air est préconstituée d’un feuil comprenant une couche sèche (201) d’un matériau de type peinture solidaire d’un dossier (202) doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, le dossier étant tourné vers l’élément de moulage et étant apte à s’ancrer dans le matériau de moulage à mesure de la propagation de ce dernier dans la zone de moulage.
12. Installation selon la revendication 11 , caractérisée en ce qu’elle comprend également un matériau de renforcement (140, 141) placé dans la zone de moulage et destiné à être noyé dans le matériau de moulage.
13. Installation selon l’une des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que le matériau de moulage est constitué d’une résine (R), en particulier d’une résine imprégnable.
14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que l’amenée de la résine est réalisée par un processus compris dans le groupe suivant : infusion, pré-imprégnation, moulage au contact, moulage par transfert de résine, enroulement filamentaire.
15. Installation selon l’une des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que le dossier (202) du feuil (200) est un dossier fibreux, les aménagements d’ancrage comprenant des fibres débordant par rapport à la couche de matériau de type peinture.
16. Installation selon l’une des revendications 11 à 15, caractérisée en ce que l’élément de moulage (100) et la feuille étanche (200) débordent des contours de la pièce à réaliser par des zones marginales.
17. Installation selon l’une des revendications 11 à 16, caractérisée en ce que la source de vide (120) est reliée à la zone de moulage par au moins une prise de vide (122) traversant ledit feuil.
18. Utilisation d’un feuil (200) préconstitué d’une couche sèche d’un matériau de type peinture (201) ancrée dans un dossier (202) doté d’aménagements d’ancrage du côté opposé à la couche du matériau de type peinture, pour son application contre une face d’une pièce opposée à un élément de moule en étant non supporté, afin de définir entre le feuil et l’élément de moule, à eux seuls, un espace de moulage de moulage étanche dans lequel un matériau de moulage peut être amené et dans lequel un vide peut être appliqué.
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