FR2917330A1

FR2917330A1 - Procede de fabrication d'un materiau composite dans lequel au moins un fil torsade est depose.

Info

Publication number: FR2917330A1
Application number: FR0755680A
Authority: FR
Inventors: Jean Marc Beraud; Alain Bruyere
Original assignee: Hexcel Reinforcements SAS
Current assignee: Hexcel Reinforcements SAS
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-12-19
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: FR2917330B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau composite dans lequel au moins un fil de renfort est déposé sur une surface, selon une trajectoire présentant au moins une zone courbe sur la surface de dépose, dans lequel le fil de renfort est lié à la surface au moyen d'un liant polymérique, caractérisé en ce qu'une torsion est appliquée au fil de renfort, en amont de sa dépose, de façon à au moins compenser les différences de longueur que présentent les trajectoires extrêmes du fil de part et d'autre de sa largeur mesurée parallèlement à la surface de dépose, ainsi que les matériaux composites ainsi obtenus.

Description

La présente invention concerne le domaine technique des préformes

composites. L'invention a pour objet un procédé de dépose d'au moins un fil particulièrement adapté à la constitution de préformes dont au moins une partie est courbe, par exemple _de _type _annulaire ou ellipsoïdale. L'invention_ trouve__ _ notamment application dans le domaine des pièces composites utilisées dans l'industrie automobile, aéronautique ou navale. La fabrication de pièces ou d'articles composites, c'est-à-dire comprenant, d'une part, un ou plusieurs renforts fibreux et, d'autre part, une matrice de résine de type thermoplastique ou thermodurcissable, peut, par exemple, être réalisée par un procédé dit "direct" ou par un procédé dit "indirect". Un procédé direct est défini par le fait qu'un ou plusieurs renforts fibreux sont mis en oeuvre à l'état "sec" (c'est-àdire sans la matrice finale), la résine ou matrice, de type thermoplastique, thermodurcissable ou un mélange des deux, étant mise en oeuvre séparément, par exemple par injection dans le moule contenant les renforts fibreux (procédé "RTM", de l'anglais Resin Transfer Molding), par infusion (dans un moule, au travers de l'épaisseur des renforts fibreux : procédé "LRI", de l'anglais Liquid Resin Infusion ou procédé "RFI", de l'anglais Resin Film Infusion), ou bien encore par enduction/imprégnation manuelle au rouleau ou au pinceau, sur chacune des couches unitaires de renfort fibreux, appliquées de manière successive sur la forme. Un procédé indirect est défini par le fait que les fibres et la résine sont au préalable associées avant d'être mises en oeuvre et les renforts fibreux mis en oeuvre sont nommés préimprégnés. Pour les procédés RTM, LRI ou RFI, il faut en général tout d'abord fabriquer une préforme fibreuse de la forme de l'article fini désiré puis imprégner cette préforme d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable. La résine est injectée ou infusée par aspiration puis thermocompressage pour entraîner son durcissement après polymérisation. Dans les renforts fibreux adaptés aux procédés directs, les fils de renfort sont généralement associés pour conférer un caractère unitaire à la pièce par une collage avec un liant polymérique dont le pourcentage en masse par rapport à la masse totale du renfort fibreux (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique) varie de 0,1 à 25 %, et avantageusement de 3 à 10 %. Dans le cas des préimprégnés adaptés aux procédés indirects, le liant représente, quant à lui, de 20 à 60%, de préférence de 30 à 40 % de la masse totale du renfort fibreux (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique). Les pièces composites utilisées dans l'industrie automobile, aéronautique ou navale, sont en particulier soumises à des exigences très strictes, en terme de propriétés mécaniques. 5 Pour les applications dans le domaine aéronautique, aérospatiale, automobile, notamment, il est parfois nécessaire de disposer de préformes dont au moins une partie est destinée à constituer le contour d'une ouverture et présente, par exemple, une forme du type annulaire ou ellipsoïdale, comme c'est par exemple le cas pour la constitution de châssis, hublots, tuyères, entrées de 10 réacteurs, ou tout type d'éléments de renfort destiné à être positionné en bordure d'une ouverture ou à servir de renfort de zones trouées, tels que des éléments de renfort de coin de porte ou de bielle. Dans le domaine des composites, les fils sont composés d'un ensemble de filaments s'étendant sensiblement parallèlement les uns aux autres. Les fils 15 présentent donc une certaine largeur. Aussi, les inventeurs ont constaté que lorsque, sur la surface de dépose, qui peut être plane ou non plane, les fils empruntent des trajectoires non rectilignes, et notamment courbes, des ondulations sont observées, ce qui entraîne une non-homogénéité du dépôt. Les inventeurs ont mis en évidence que ces ondulations provenaient du fait que les 20 filaments situés au niveau des deux trajectoires extrêmes du fil devaient suivre des trajectoires de longueurs différentes. Les trajectoires extrêmes désignent les deux trajectoires que suit le fil de part et d'autre de sa largeur, mesurée parallèlement à sa surface de dépose. La Figure 1 illustre ce phénomène dans le cas d'un fil déposé sur une 25 surface plane selon une trajectoire en arc de cercle. Le fil F présente une largeur mesurée parallèlement à la surface de dépose. La trajectoire T que suit la fibre moyenne (ou filament médian) du fil F est une portion d'arc de cercle de rayon R sur un angle O. Il apparaît donc que la longueur de la trajectoire que doit suivre le fil n'est pas la même sur toute sa largeur I, les trajectoires extrêmes TI et T2 30 présentant des longueurs différentes. En effet, à l'extérieur de l'arc de cercle, la trajectoire T2, dite externe ou maximale, est un arc de cercle de rayon R2 et à l'intérieur de l'arc de cercle, la trajectoire TI, dite interne ou minimale, est un arc de cercle de rayon R2. La trajectoire T1 présente donc une longueur L1 égale à OR1 et la trajectoire T2 une longueur L2 égale à OR2, L2 étant supérieure à Li. Par conséquent, au niveau de la trajectoire interne T1, les filaments, qui ne présentent aucune élasticité, ont une longueur L_l,_qui_est_en fait égale à la longueur L2, supérieure_à_leur_trajectoire, ce qui entraîne un phénomène d'ondulation dû à la présence de longueur de filaments hors du plan de dépose. De telles irrégularités sont susceptibles de présenter des points de faiblesses prématurées lors de sollicitations mécaniques et donc d'entraîner une chute des performances mécaniques de la pièce obtenue. Dans ce contexte, la présente invention se propose d'apporter un procédé de dépose amélioré permettant de remédier à ces inconvénients. L'invention concerne donc un procédé de fabrication d'un matériau composite dans lequel au moins un fil de renfort est déposé sur une surface, selon une trajectoire sur la surface de dépose présentant au moins une zone courbe, dans lequel le fil de renfort est lié à la surface au moyen d'un liant polymérique, caractérisé en ce qu'une torsion est appliquée au fil de renfort, en amont de sa dépose, de façon à au moins compenser les différences de longueur que présentent les trajectoires extrêmes du fil, de part et d'autre, de sa largeur mesurée parallèlement à la surface de dépose. Le procédé selon l'invention présente l'une ou l'autre des caractéristiques 20 suivantes ou une combinaison de ces caractéristiques lorsqu'elles ne s'excluent pas l'une l'autre : - le fil de renfort est sec avant sa dépose, - un fil de carbone de 3K et de 200 tex présentant une torsion de 10 à 70t/m, préférentiellement de 15 à 40t/m est déposé, notamment lorsque 25 le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. En particulier, lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 50 mm, la torsion sera supérieure à 30t/m et lorsque le rayon interne sera supérieur à 50 mm, la torsion pourra être inférieure ou égale à 30 30t/m, - un fil de carbone de 6K et de 223 tex présentant une torsion de 15 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 70t/m est déposé, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. En particulier, lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 50 mm, la torsion sera supérieure à 40t/m et lorsque le rayon interne supérieur à 50 mm, la torsion pourra être_infér_ie_ur_e___ou égale à 40t/m, un fil de carbone de 6K et de 400 tex présentant une torsion de 15 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m est déposé, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. En particulier, lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 50 mm, la torsion sera supérieure à 40t/m et lorsque le rayon interne sera supérieur à 50 mm, la torsion pourra être inférieure ou égale à 40t/m, un fil de carbone de 12K et de 446 tex présentant une torsion de 20 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m est déposé, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. En particulier, lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 50 mm, la torsion sera supérieure à 40t/m et lorsque le rayon interne sera supérieur à 50 mm, la torsion pourra être inférieure ou égale à 40t/m, on applique au fil de renfort, une torsion minimale correspondant à 1 tour par longueur de trajectoire égale à 7c/2 x rayon minimal de la trajectoire interne du fil, soit une torsion par mètre de 1000/(ic/2 x rayon minimal en mm de la trajectoire interne du fil), la torsion du fil déposé est soit de type S, soit de type Z, préférentiellement de type S lorsque la dépose est effectuée, sur la zone courbe de la trajectoire, dans le sens horaire, - la surface sur laquelle le fil de renfort est déposé est constituée de fils de renfort déposés, lors d'une étape de dépose antérieure, la surface sur laquelle le fil de renfort est déposé est un support temporaire, éventuellement recouvert de liant polymérique, le liant polymérique est appliqué, préalablement, ou au fur et à mesure de la dépose du fil de renfort, sur la surface, le fil de renfort est associé, avant sa dépose, au liant polymérique assurant sa liaison avec la surface sur laquelle il est déposé, _le_fiLde renfort est en un matériau choisi__par_miles_matériaux suivants : carbone, verre, aramide, silice, céramique et leurs mélanges, - le liant polymérique comprend un système thermodurcissable, un polymère thermoplastique ou un mélange desdits polymères, éventuellement sous la forme de poudre, une résine auto-adhésive ou hot-melt, le pourcentage en masse de liant polymérique par rapport à la masse totale du matériau composite (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique) est compris dans la gamme allant de 0,1 à 25 %, et avantageusement de 3 à 10 %, pour les préformes adaptées aux procédés directs, le matériau composite est une préforme préimprégnée (procédé indirect), le pourcentage en masse de liant polymérique par rapport à la masse totale du matériau composite (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique) est compris dans la gamme allant de 20 à 60 %, et avantageusement de 30 à 40 %.

La présente invention a également pour objet, les matériaux composites susceptibles d'être obtenus par le procédé selon l'invention. En particulier, l'invention concerne également un matériau composite comprenant au moins un fil de renfort déposé sur une surface, selon une trajectoire présentant au moins une zone courbe sur la surface de dépose, dans lequel le fil de renfort est lié à la surface au moyen d'un liant polymérique, caractérisé en ce que le fil de renfort est torsadé, de façon à au moins compenser les différences de longueur que présentent les trajectoires extrêmes du fil de part et d'autre de sa largeur mesurée parallèlement à la surface de dépose. De façon avantageuse, un tel matériau composite est constitué d'un seul et unique fil ou d'une série de fils qui présentent tous la même composition, largeur et torsion. Selon des modes de réalisation particuliers, le matériau composite est réalisé à partir : d'un seul ou d'une série de fils de carbone de 3K et de 200 tex présentant une torsion de 10 à 70t/m, préférentiellement de 15 à 40t/m, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. En_particulie_r,_lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 50 mm, la torsion sera supérieure à 30t/m et lorsque le rayon interne sera supérieur à 50 mm, la torsion pourra être inférieure ou égale à 30t/m, d'un seul ou d'une série de fils de carbone de 6K et de 223 tex présentant une torsion de 20 à 80t/m, préférentiellement de 50 à 70t/m, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. En particulier, lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 50 mm, la torsion sera supérieure à 40t/m et lorsque le rayon interne sera supérieur à 50 mm, la torsion pourra être inférieure ou égale à 40t/m, - d'un seul ou d'une série de fils de carbone de 6K et de 400 tex présentant une torsion de 20 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. En particulier, lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 50 mm, la torsion sera supérieure à 40t/m et lorsque le rayon interne sera supérieur à 50 mm, la torsion pourra être inférieure ou égale à 40t/m, un fil de carbone de 12K et de 446 tex présentant une torsion de 20 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. En particulier, lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 50 mm, la torsion sera supérieure à 40t/m et lorsque le rayon interne sera supérieur à 50 mm, la torsion pourra être inférieure ou égale à 40t/m. Selon un autre mode de réalisation particulier, ce matériau composite est réalisé à partir d'un seul ou d'une série de fils de renfort de même largeur et de même torsion, présentant une torsion minimale correspondant à 1 tour par longueur de trajectoire égale à t/2 x rayon minimal de la trajectoire interne du fil, soit une torsion par mètre de 1000/0/2 x rayon minimal de la trajectoire interne Selon un autre mode de réalisation particulier, ce matériau composite est réalisé à partir d'un seul ou d'une série de fils de renfort dont la torsion est soit de type S, soit de type Z, préférentiellement de type S lorsque la dépose est effectuée, sur la zone courbe de la trajectoire, dans le sens horaire. Pour les définitions de ce que l'on entend par torsion de type S ou Z, on pourra se référer à l'ouvrage Handbook of Weaving , p 16-17 de Sabit Adanur, Professor, department of Textile Engineering, Auburn, USA, ISBN 1-58716-013-7. En particulier, ce matériau composite est composé d'un seul fil torsadé déposé bord à bord selon des trajectoires sensiblement parallèles les unes aux autres (à l'exception des points de rebroussement) ou d'une série de fils torsadés déposés sensiblement parallèlement les uns aux autres et de façon jointive, c'est-à-dire en évitant tout jour entre deux fils voisins. Un tel exemple de réalisation est par exemple illustré, de façon schématique, Figure 3. Selon un exemple de réalisation, un fil est déposé de manière à former une spirale de fils torsadés, chaque spire étant déposée bord à bord avec la suivante. Un tel exemple de réalisation est, par exemple, illustré, de façon schématique, Figure 4. De tels matériaux composites peuvent être obtenus par dépose de fils torsadés sur une surface non plane, ou de préférence, sur une surface plane. Dans le cadre de l'invention, l'application d'une torsion permet d'éviter les ondulations constatées avec la dépose de fil non torsadé. La Figure 2 présente deux photos : la Figure 2A présente une préforme obtenue par dépose de fils non torsadés, alors que la Figure 2B présente une préforme obtenue par dépose de fils torsadés. Dans le deuxième cas, la préforme obtenue est plus homogène et sans ondulation, étant donné que la torsion permet d'obtenir une homogénéité de la longueur des filaments à l'intérieur du fil.

En effet, un fil est en général constitué d'un ensemble de fils ou filaments et comporte, en général, de 3 000 à 80 000 filaments, avantageusement de 12 000 à 24 000 filaments. Les fils de renfort utilisés dans le cadre de l'invention sont, de préférence, en une matière choisie parmi le carbone, les céramiques, verres, silices ou aramides, le carbone étant particulièrement préféré. Les céramiques utilisables sont notamment le carbure de silicium et les oxydes réfractaires, par exemple, alumine et zircone. De façon, particulièrement préférée, dans le cadre de l'invention, des fils de carbone de_3_à_24K,_sont _utilisés. Les fibres constitutives__ peuvent être discontinues, craquées ou de préférence continues. Les fils utilisés présentent en général une section droite transversale circulaire (qualifiés de fils ronds) ou, de préférence, parallélépipédique (qualifiés de fils plats). Ces fils présentent une certaine largeur et épaisseur. A titre d'exemple, un fil plat, c'est-à-dire avant application de la torsion, de carbone de 3K et d'un titre de 200 tex présente généralement une largeur de 1 à 3 mm, un fil plat de carbone de 12K et d'un titre de 446 tex, une largeur de 2 à 5 mm, un fil plat de 12K d'un titre de 800tex, une largeur entre 3 et 7mm, et un fil plat de carbone de 24K et d'un titre de 1600 tex, une largeur de 5 à 12 mm. Un fil plat de carbone de 3 000 à 24 000 filaments présentera donc le plus souvent une largeur de 1 à 12 mm.

Au sens de l'invention, une torsion déterminée est appliquée au fil avant sa dépose. Une telle torsion peut, par exemple, être obtenue au moyen d'une retordeuse. En théorie, pour éviter les surlongueurs de filaments, il suffirait d'appliquer une torsion de 1 tour à répartir sur la longueur de la trajectoire sur laquelle le fil présente des trajectoires extrêmes différentes. A titre d'exemple, dans le cas d'un fil de carbone de 3K et de titre 200 tex, une torsion de 10 à 70t/m, préférentiellement de 15 à 40t/m sera appliquée ; dans le cas d'un fil de carbone de 6K et de 223 tex, une torsion de 15 à 80t/m, préférentiellement de 50 à 70t/m sera appliquée, et dans le cas d'un fil de carbone de 6K et de 400 tex, une torsion de 15 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m sera appliquée.

La torsion appliquée sera ajustée par l'homme du métier en fonction du rayon minimal interne que présente le ou les fils sur l'ensemble du matériau composite à réaliser. De façon préférée, le matériau est réalisé avec un minimum de fils nécessaires pour minimiser les points d'arrêt. Lorsque plusieurs fils sont déposés parallèlement les uns aux autres, simultanément ou successivement, la même torsion sera, de préférence, appliquée à l'ensemble des fils constitutifs du matériau composite. Pour déterminer la torsion à appliquer, on appliquera, préférentiellement, à l'ensemble des fils, la torsion nécessaire pour avoir un dépôt satisfaisant au niveau de la trajectoire du fil qui présente le rayon de courbure interne minimal, cette torsion étant forcément suffisante pour obtenir un dépôt sans ondulation dans les parties de la trajectoire où le fil (ou les autres fils) présente un rayon de co_urbur_e_inteme supérieur.

La liaison des fils sur la surface de dépose est réalisé par collage, grâce à un liant polymérique. Aucune liaison par couture ou tricotage n'est réalisée. Par liant polymérique, on entend une composition polymérique contenant un polymère ou un mélange de polymères, notamment un polymère thermoplastique ou un système thermodurcissable comprenant ou non un durcisseur et/ou un accélérateur. Le liant polymérique peut être utilisé soit en quantité juste suffisante pour lier les fils à la surface sur laquelle ils sont déposés, soit en quantité suffisante pour également jouer le rôle de matrice dans le composite final : le liant représente, alors, de 20 à 60%, de préférence de 30 à 40 % de la masse totale du renfort fibreux (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique).

Dans le cadre de l'invention, on appliquera, de préférence, une torsion minimale correspondant à 1 tour par longueur de trajectoire égale à n/2 x rayon minimal de la trajectoire interne du fil, est appliquée au fil de renfort, soit une torsion par mètre de 1000/(7c/2 x rayon minimal en mm de la trajectoire interne du fil). La largeur et le titre du fil correspondent, soit à la largeur donnée par le fournisseur, soit de préférence à la largeur moyenne calculée du fil. Le rayon minimal de la trajectoire interne du fil est déterminé de la façon suivante. On calcule sur toute la trajectoire du fil, pour chaque zone dans lesquelles la trajectoire sur la surface de dépose n'est pas rectiligne, le rayon de la trajectoire interne TI du fil et on prend le plus petit rayon obtenu sur l'ensemble de ces zones. Lorsqu'une série de fils parallèles les uns aux autres sont déposés, simultanément ou successivement, on prendra le plus petit rayon obtenu sur l'ensemble des trajectoires des fils, de manière à, de préférence, appliquer à l'ensemble des fils une seule et même torsion. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les fils utilisés, dans le cadre de l'invention, peuvent être, secs avant dépose, c'est-à-dire qu'ils ne sont ni imprégnés, ni enduits, ni associés à un quelconque liant polymérique avant leur passage dans les moyens de torsion, ni, de préférence, avant leur dépose. Aussi, le fil est constitué essentiellement de fibres ou de filaments qui représentent au moins 98% de sa masse, le taux massique d'ensimage standard pouvant représenter au plus 2% de la masse du fil. Dans ce cas, le liant polymérique est appliqué sur la surface de dépose, soit en amont de la dépose, soit au fur et à mesure de la dépos_e._La_surfacede dépose peut donc être recouvertesL'un_f_ilnLO~__ d'une poudre de liant polymérique. Selon une forme de mise en oeuvre de l'invention, il est utilisé, en tant que liant polymérique, une poudre thermoplastique ou une poudre thermodurcissable ou, encore, un mélange des deux. Parmi les poudres thermoplastiques utilisables, il est possible de citer à titre d'exemples non limitatifs les poudres de polyoléfine, de polyamide, de polyéthersulfone, tandis que, parmi les poudres thermodurcissables, il est possible de citer les poudres de polymères époxydes avec ou sans agent durcisseur, les poudres phénoliques, les poudres de polyester. Le procédé prévoit alors d'assurer un chauffage de la zone de dépose du fil de renfort. Ce chauffage peut être réalisé, soit au niveau du point de dépose du fil de renfort par une résistance chauffante intégrée au dispositif de dépose du fil, soit au moyen d'une source rayonnante de chaleur dirigée vers la zone de dépose du fil de renfort. Selon l'invention, il peut également être mis en oeuvre une surface de support temporaire préalablement recouverte, en partie au moins, par un liant polymérique choisi parmi les poudres thermoplastiques et thermodurcissables, éventuellement en mélange, les colles autoadhésive ou les colles hot-melt nécessitant une activation thermique. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est mis en oeuvre, en tant que liant, une colle, de même nature chimique que les poudres ci-dessus, utilisée sous forme fondue encore appelée hot-melt . Cette résine hot-melt est alors déposée sur le support, ou sur les couches précédentes de fils, soit au fur et à mesure de la dépose du fil de renfort et en amont de la dépose du fil de renfort, soit lors d'une étape antérieure. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est mis en oeuvre, en tant que liant polymérique, une solution ou une émulsion pulvérisable d'au moins une résine adhésive, telle que, par exemple mais non exclusivement, une résine polyacrylique, polyvinylique ou polyuréthane. Selon une autre caractéristique de l'invention néanmoins non préférée, il est possible d'associer le fil au liant polymérique, en amont de sa dépose. Ceci peut être fait par mise en oeuvre d'un fil thermoplastique guipé sur le fil de renfort qui est alors chauffé au niveau de son point de dépose. Le fil thermoplastique peut être de to_ute_natur_e_appropriée et, par exemple mais non__excluswe vent, comprendre un fil en polyamide, polyoléfine, polyéthersulfone, polyétherétherétone (PEEK), polyphénylsulfone (PPS), ou polyétherimide (PEI). Il est également possible de mettre en oeuvre un liant polymérique, intimement liée au fil de renfort pour former un fil de renfort hybride. Ainsi, il est possible d'utiliser, en tant que liant polymérique des filaments de matière thermoplastique ou thermodurcissable, par exemple de la famille des phénoxy, de même nature que les fils thermoplastiques ci-dessus, qui seront mélangés à des filaments de matériau de renfort, mélange qui sera filé pour former un fil de renfort hybride. Selon l'invention, le fil de renfort est, de préférence, déposé de façon continue ou, au contraire, en segments discontinus. Il est avantageux, par exemple dans le cas d'une dépose d'un fil en spirale, de déposer le fil de manière continue, sur la longueur maximale du fil, de manière à minimiser, voire éviter les points de coupure. Dans le cas de réalisation de préforme présentant une partie rectiligne et une partie dite de coin, où les fils sont déposés selon une portion d'arc de cercle comme présenté Figure 2B ou 3, il pourra être avantageux de déposer simultanément une série de fils parallèles, de manière à couvrir en une seule fois la largeur de la préforme souhaitée. Afin de pouvoir donner avec précision la trajectoire souhaitée au fil, celui-ci sera amené, sans tension jusqu'au point de dépose. Selon l'invention, en fonction de la nature du fil de renfort et du liant polymérique utilisé, il sera appliqué, sur le fil de renfort lors de sa dépose, une pression comprise entre 0,01 bar et 30 bar et, de préférence, comprise entre 0,1 bar et 1 bar. De même, selon la nature du liant polymérique utilisé et du fil de renfort et, plus particulièrement, en cas d'utilisation d'un liant polymérique thermoplastique ou thermo-adhésif, le point de dépose du fil de renfort sera chauffé à une température comprise entre 50 C et 450 C et, de préférence, comprise entre 50 C et 150 C. Les exemples ci-après permettent d'illustrer l'invention.

Exemple 1 Une spirale telle que représentée sur la représentation schématique de la Figure 4 ou sur la photo de la Figure 5, de diamètre D; interne de 15 mm et de diamètr_e_exter_n_e_D est réalisée par dépose de fil de carb_one3Kde 200_tex (HTA 5131 de la société Tenax) torsadé avec une torsion de 50 t/m. Le pas p de dépose entre 2 trajectoires moyennes consécutives est de 0,98 mm. Le fil est déposé selon une spirale sur un papier silicone poudré à 15 g/m2 avec une résine époxy contenant un durcisseur (7 P160, de la société Akzo Nobel). La préforme obtenue présente une épaisseur de 0,2 mm.

Le dispositif schématisé sur la Figure 6 est mis en oeuvre. Le fil F est amené, sans tension au niveau du doigt de dépose 1 dans lequel une résistance chauffante 2 à une température de 300 C est intégrée. Le fil est appliqué sur la surface au moyen d'un rouleau applicateur 3 de 2 mm de rayon avec une pression au contact de 10KPa. La vitesse de défilement du fil est synchronisée avec la vitesse d'avancement du doigt de dépose qui est de 20 mm/s. En aval du point de dépose, un élément de refroidissement 4 est appliqué sur le fil de manière à appliquer sur ce dernier une pression de 10KPa.

Exemple 2 En utilisant un dispositif analogue au précédent, permettant la dépose simultanée de 23 fils, une préforme destinée à renforcer un coin de porte, tel qu'illustré sur la représentation schématique de la Figure 3, est réalisée : sur un angle de 90 , un arc de cercle de diamètre interne égal à 95 mm et de diamètre externe égale à 475 mm est réalisé par dépose de fils de carbone de 12K et de 446 tex (IM7-6000 de Hexcel) torsadés avecune torsion de 30 t/m. Le pas de dépose, espace entre les fibres médianes de deux fils consécutifs, est de 1,65 mm. La dépose est réalisée sur un film de résine époxy (Hexply 8552, de la société Hexcel) de densité surfacique égale à 72 g/m2. La préforme obtenue présente une épaisseur moyenne de 0,25 mm.30

Claims

REVENDICATIONS

1 - Procédé de fabrication d'un matériau composite dans lequel on dépose au moins un fil de renfort sur une surface, selon une trajectoire présentant au moins unezona courbe_sur la surface de dépose, dans IequeLlefl__de renfort est lié à la surface au moyen d'un liant polymérique, caractérisé en ce qu'une torsion est appliquée au fil de renfort, en amont de sa dépose, de façon à au moins compenser les différences de longueur que présentent les trajectoires extrêmes du fil de part et d'autre de sa largeur mesurée parallèlement à la surface de dépose.

2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fil de renfort est sec avant sa dépose.

3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'une torsion minimale correspondant à 1 tour par longueur de trajectoire égale à 7c/2 x rayon minimal de la trajectoire interne du fil, est appliquée au fil de renfort, soit une torsion par mètre de 1000/(7c/2 x rayon minimal en mm de la trajectoire interne du fil) .

4 - Procédé selon l'une des revendication 1 à 3 caractérisé en ce qu'un fil de carbone de 3K et de 200 tex présentant une torsion de 10 à 70t/m, préférentiellement de 15 à 40t/m est déposé, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm.

5 - Procédé selon l'une des revendication 1 à 3 caractérisé en ce qu'un fil de carbone de 6K et de 223 tex présentant une torsion de 15 à 80t/m, préférentiellement de 50 à 70t/m est déposé, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm.

6 - Procédé selon l'une des revendication 1 à 3 caractérisé en ce que un fil de carbone de 6K et de 400 tex présentant une torsion de 15 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m est déposé, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm.

7 - Procédé selon l'une des revendication 1 à 3 caractérisé en ce qu'un fil de carbone de 12K et de 446 tex présentant une torsion de 20 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m est déposé, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm.

8 - Procédé selon l'une des revendication 1 à 7 caractérisé en ce que la surface sur laquelle le fil de renfort est déposé est constituée de fils de renfort déposés,lors d'une étape de dépose antérieure.

9 - Procédé selon l'une des revendication 1 à 8 caractérisé en ce que la surface sur laquelle le fil de renfort est déposé est un support temporaire. _1O_-Procédé selon l'une des revendication_1_ à 9_caractériséen ce que le liant polymérique est appliqué, préalablement, ou au fur et à mesure de la dépose du fil de renfort, sur la surface. 11 -Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le fil de renfort est associé, avant sa dépose, au liant polymérique assurant sa liaison avec la surface sur laquelle il est déposé. 12 - Procédé selon l'une des revendication 1 à 11 caractérisé en ce que le fil de renfort est en un matériau choisi parmi les matériaux suivants : carbone, verre, aramide, silice, céramique et leurs mélanges. 13 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que le liant polymérique comprend un polymère thermodurcissable, un polymère thermoplastique ou un mélange desdits polymères, éventuellement sous la forme de poudre, ou une résine auto-adhésive ou hot-melt. 14 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que le pourcentage en masse de liant polymérique par rapport à la masse totale du matériau composite (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique) est compris dans la gamme allant de 0,1 à 25 %, et avantageusement de 3 à 10 %. 15 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que le matériau composite est un préimprégné, le pourcentage en masse de liant polymérique par rapport à la masse totale du matériau composite (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique) est compris dans la gamme allant de 20 à 60 %, et avantageusement de 30 à 40 %. 16 - Matériau composite comprenant au moins un fil de renfort déposé sur une surface, selon une trajectoire présentant au moins une zone courbe sur la surface de dépose, dans lequel le fil de renfort est lié à la surface au moyen d'un liant polymérique, caractérisé en ce que le fil de renfort est torsadé, de façon à au moins compenser les différences de longueur que présentent les trajectoires extrêmes du fil de part et d'autre de sa largeur mesurée parallèlement à la surface de dépose. 17 - Matériau composite selon la revendication 16 caractérisé en ce qu'il estconstitué d'un seul et unique fil ou d'une série de fils qui présentent tous la même composition, largeur et torsion. 18 - Matériau composite selon la revendication 16 ou 17 caractérisé en ce qu'il __est_oonstitué d'un seul ou d'une série _defls_de_r_enf_ortde même largeur et de même torsion, présentant une torsion minimale correspondant à 1 tour par longueur de trajectoire égale à 7c/2 x rayon minimal de la trajectoire interne du fil, est appliquée au fil de renfort, soit une torsion par mètre de 1000/(7c/2 x rayon minimal en mm de la trajectoire interne du fil) . 19 - Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un seul ou d'une série de fils de carbone de 3K et de 200 tex présentant une torsion de 10 à 70t/m, préférentiellement de 15 à 40t/m, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. 20 - Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un seul ou d'une série de fils de carbone de 6K et de 223 tex présentant une torsion de 20 à 80t/m, préférentiellement de 50 à 70t/m, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. 21 - Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un seul ou d'une série de fils de carbone de 6K et de 400 tex présentant une torsion de 20 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. 22 - Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un fil de carbone de 12K et de 446 tex présentant une torsion de 20 à 80t/m, préférentiellement de 40 à 60t/m, notamment lorsque le rayon interne minimal de la trajectoire du fil est compris dans la gamme allant de 10 à 500 mm. 23 -Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 22 caractérisé en ce qu'il est composé d'un seul fil torsadé déposé bord à bord selon des trajectoires sensiblement parallèles les unes aux autres ou d'une série de fils torsadés déposés sensiblement parallèlement les uns aux autres et de façon jointive. 24 - Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 22 caractérisé ence qu'il est composé d'une spirale de fils torsadés, chaque spire étant déposée bord à bord avec la suivante. 25 - Matériau composite selon l'une des revendication 16 à 24 caractérisé en __ce_ que le fil de renfort est en un matériau_choisLparmi les matériaux suivants : carbone, verre, aramide, silice, céramique et leurs mélanges. 26 Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 25 caractérisé en ce que le liant polymérique comprend un polymère thermodurcissable, un polymère thermoplastique ou un mélange desdits polymères, éventuellement sous la forme de poudre, ou une résine auto-adhésive ou hot-melt. 27 -Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 26 caractérisé en ce que le pourcentage total en masse de liant polymérique par rapport à la masse totale du matériau composite (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique) est compris dans la gamme allant de 0,1 à 25 %, et avantageusement de 3 à 10 %. 28 - Matériau composite selon l'une des revendications 16 à 26 caractérisé en ce que le pourcentage en masse de liant polymérique par rapport à la masse totale du matériau composite (c'est-à-dire fils de renfort + liant polymérique) est compris dans la gamme allant de 20 à 60 %, et avantageusement de 30 à 40 %. 29 - Matériau composite selon la revendication 16, susceptible d'être obtenu selon l'une des revendications 1 à 15.20