FR3091828A1 - Semi-finished products comprising a thermoplastic resin - Google Patents

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FR3091828A1
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FR
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Henri Alexandre Cayzac
Thibault Savart
Arthur BABEAU
Axel SALINIER
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Arkema France SA
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Arkema France SA
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2071/00Use of polyethers, e.g. PEEK, i.e. polyether-etherketone or PEK, i.e. polyetherketone or derivatives thereof, as moulding material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un semi-produit, comprenant les étapes suivantes : la fourniture de fibres de renfort et d’une résine thermoplastique ayant une température de cristallisation Tcrésine; le mélange des fibres de renfort avec la résine thermoplastique ; le chauffage pour effectuer la fusion de la résine thermoplastique et pour la porter à une température supérieure à la température de fusion de la résine ; et optionnellement, une étape de calandrage ; le semi-produit étant caractérisé par une température de cristallisation Tcsemi-produit, la Tcsemi-produit étant supérieure ou égale à la Tcrésine. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une pièce composite à partir de ces semi-produits, ainsi que la pièce composite obtenue à partir de ce procédé. Pas de Figure.The invention relates to a method of manufacturing a semi-finished product, comprising the following steps: providing reinforcing fibers and a thermoplastic resin having a crystallization temperature of Tcresin; mixing the reinforcing fibers with the thermoplastic resin; heating to effect the melting of the thermoplastic resin and to bring it to a temperature above the melting temperature of the resin; and optionally, a calendering step; the semi-product being characterized by a crystallization temperature Tcsemi-product, the Tcsemi-product being greater than or equal to Tcresin. The invention also relates to a process for manufacturing a composite part from these semi-finished products, as well as to the composite part obtained from this process. No Figure.

Description

Semi-produits comprenant une résine thermoplastiqueSemi-finished products comprising a thermoplastic resin

Domaine de l’inventionField of invention

La présente invention concerne un semi-produit comprenant des fibres de renfort et une résine thermoplastique. La présente invention concerne également un procédé de fabrication du semi-produit, un procédé de fabrication d’une pièce composite, et la pièce composite obtenue à partir de ce semi-produit.The present invention relates to a semi-finished product comprising reinforcing fibers and a thermoplastic resin. The present invention also relates to a process for manufacturing the semi-finished product, a process for manufacturing a composite part, and the composite part obtained from this semi-finished product.

Arrière-plan techniqueTechnical background

Les matériaux composites associant une résine thermoplastique à des fibres de renfort présentent, en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques pour un faible poids, un grand intérêt dans de nombreux domaines, notamment dans l’industrie aéronautique et spatiale, mais aussi dans l’industrie automobile et les équipements de sport.Composite materials associating a thermoplastic resin with reinforcing fibers are, because of their excellent mechanical properties for a low weight, of great interest in many fields, in particular in the aeronautical and space industry, but also in the automotive industry. and sports equipment.

Ces matériaux composites, pouvant être à fibres longues, continues ou courtes par exemple peuvent être obtenus par des procédés classiques de transformation des composites utilisant des résines liquides (thermodurcissables ou thermoplastiques) ou des procédés de plasturgie (injection, resin transfert molding (RTM), injection molding, compression molding, (thermo)estampage, enroulement filamentaire, etc…).These composite materials, which may have long, continuous or short fibres, for example, can be obtained by conventional processes for transforming composites using liquid resins (thermosetting or thermoplastic) or plastics processes (injection, resin transfer molding (RTM), injection molding, compression molding, (thermo)stamping, filament winding, etc…).

Ces matériaux composites sont généralement fabriqués par assemblage/empilement et consolidation de semi-produits constitués de fibres de renfort enrobées de résine tels que des pré-imprégnés sous forme de nappes unidirectionnelles, de mèches ou de tissés.These composite materials are generally manufactured by assembling/stacking and consolidating semi-finished products consisting of reinforcing fibers coated with resin such as prepregs in the form of unidirectional sheets, rovings or wovens.

Ces semi-produits peuvent être obtenus par exemple par imprégnation des fibres étant généralement unidirectionnelles continues par la résine. Il existe différents procédés, dans lesquels la résine peut être soit fondue, soit dissoute dans un solvant, soit sous forme de poudre, en lit fluidisé, ou dispersée dans une solution aqueuse. Les fibres imprégnées sont ensuite le cas échéant débarrassées du solvant ou de la solution aqueuse puis chauffées afin de fondre la résine retenue et former le semi-produit. Il est aussi possible d’apporter la résine thermoplastique au sein des fibres de renfort par mélange (comélage) intime de fibres de renfort avec des fibres thermoplastiques amenées à être fondues pour former la résine entourant les fibres de renfort Ce semi-produit est caractérisé par une répartition homogène de la résine (appelée alors matrice) autour des fibres de renfort.These semi-finished products can be obtained for example by impregnating the fibers which are generally continuous unidirectional with the resin. There are various processes, in which the resin can be either melted, or dissolved in a solvent, or in powder form, in a fluidized bed, or dispersed in an aqueous solution. The impregnated fibers are then, where appropriate, stripped of the solvent or of the aqueous solution and then heated in order to melt the resin retained and form the semi-finished product. It is also possible to provide the thermoplastic resin within the reinforcing fibers by intimately mixing (comeling) reinforcing fibers with thermoplastic fibers brought to be melted to form the resin surrounding the reinforcing fibers This semi-finished product is characterized by a homogeneous distribution of the resin (then called matrix) around the reinforcing fibers.

Le document de Iyeret al.dansJournal of Thermoplastic composite materials,1990 (p.325-355) décrit les paramètres qui sont essentiels pour le développement d’un procédé d’imprégnation de fibres par une poudre sèche de matériau thermoplastique.The paper by Iyer et al. in Journal of Thermoplastic composite materials, 1990 (p.325-355) describes the parameters which are essential for the development of a process for impregnating fibers with a dry powder of thermoplastic material.

Le document US 3,742,106 décrit un procédé pour la fabrication d’un semi-produit comprenant le passage des fibres de verre étalées à travers un lit de poudre de matériau thermoplastique et le chauffage des fibres de sorte à fondre le matériau thermoplastique et former une matrice de matériau thermoplastique au tour des fibres.Document US 3,742,106 describes a process for the manufacture of a semi-finished product comprising passing glass fibers spread through a powder bed of thermoplastic material and heating the fibers so as to melt the thermoplastic material and form a matrix of thermoplastic material around the fibers.

L’article de Milleret al.dansComposites Part A, 1998 (p.773-782) décrit deux méthodes d’imprégnation des fibres avec un matériau thermoplastique : la première méthode comprenant le mélange des fibres de renfort avec le matériau thermoplastique sous forme de fibres et la deuxième méthode comprenant le mélange des fibres de renfort avec le matériau thermoplastique sous forme de poudre.The Miller et al. in Composites Part A , 1998 (p.773-782) describes two methods of impregnating the fibers with a thermoplastic material: the first method comprising mixing the reinforcing fibers with the thermoplastic material in the form of fibers and the second method comprising the mixing reinforcing fibers with the thermoplastic material in powder form.

L’article de Funcket al.dansComposites Manufacturing,1995 (p.189-192) décrit des procédés améliorés de chauffage d’une bande thermoplastique (bande pré-imprégnée) par laser ou par chauffage à flamme directe.The article by Funck et al. in Composites Manufacturing, 1995 (p.189-192) describes improved methods of heating a thermoplastic strip (pre-impregnated strip) by laser or by direct flame heating.

Le document «Thermal Degradation Effects on Consolidation and Bonding in the Thermoplastic Fiber-Placement Process» de Finket al.(Army Research Laboratory-ARL-TR-2238, Juin 2000) concerne les effets de la décomposition thermique du polyéthercétonecétone (PEKK) pendant un procédé de consolidation de semi-produits.The document “ Thermal Degradation Effects on Consolidation and Bonding in the Thermoplastic Fiber-Placement Process ” by Fink et al. (Army Research Laboratory-ARL-TR-2238, June 2000) relates to the effects of thermal decomposition of polyetherketoneketone (PEKK) during a semi-finished product consolidation process.

L’article de Tadiniet al.dansAerospace Science and Technology, 2017 (p.106-116) concerne l’analyse de la dégradation chimique des composites à base de PEKK pour des composants aéronautiques à haute température.The article by Tadini et al. in Aerospace Science and Technology , 2017 (p.106-116) relates to the analysis of the chemical degradation of PEKK-based composites for aeronautical components at high temperature.

L’article de Patelet al.dansPolymer Degradation and Stability,2010 (p.709-718) présente différents mécanismes de décomposition du PEEK et différents produits formés à cause de cette décomposition.The article by Patel et al. in Polymer Degradation and Stability, 2010 (p.709-718) presents different PEEK decomposition mechanisms and different products formed due to this decomposition.

L’article de Vasconceloset al.dansMaterials Research,2013 (p.227-235) concerne l’évaluation de la cinétique de décomposition du PEEK dans l’azote ainsi que dans des atmosphères d’air synthétique.The article by Vasconcelos et al. in Materials Research, 2013 (p.227-235) concerns the evaluation of the decomposition kinetics of PEEK in nitrogen as well as in synthetic air atmospheres.

Il existe toujours un besoin de fournir un semi-produit ayant de bonnes propriétés notamment de bonnes propriétés d’écoulement et présentant une dégradation minimale, notamment thermique, pour la fabrication de matériaux composites de haute qualité.There is still a need to provide a semi-finished product having good properties, in particular good flow properties, and having minimal degradation, in particular thermal, for the manufacture of high-quality composite materials.

L’invention concerne en premier lieu un procédé de fabrication d’un semi-produit, comprenant les étapes suivantes :

  • la fourniture de fibres de renfort et d’une résine thermoplastique ayant une température de cristallisation Tcrésine;
  • le mélange des fibres de renfort avec la résine thermoplastique ;
  • le chauffage pour effectuer la fusion de la résine thermoplastique et pour la porter à une température supérieure à la température de fusion de la résine ; et
  • optionnellement, une étape de calandrage ;
The invention relates firstly to a method for manufacturing a semi-finished product, comprising the following steps:
  • providing reinforcing fibers and a thermoplastic resin having a crystallization temperature Tc resin ;
  • mixing the reinforcing fibers with the thermoplastic resin;
  • heating to effect melting of the thermoplastic resin and to bring it to a temperature above the melting temperature of the resin; and
  • optionally, a calendering step;

le semi-produit étant caractérisé par une température de cristallisation Tcsemi-produit, la Tcsemi-produitétant supérieure ou égale à la Tcrésine.the semi-finished product being characterized by a crystallization temperature Tc semi-finished product , the semi- finished product Tc being greater than or equal to the resin Tc.

Dans certains modes de réalisation, la fusion de la résine thermoplastique est effectuée par chauffage des fibres de renfort, ou de la résine thermoplastique, ou de l’ensemble des fibres de renfort et de la résine thermoplastique.In certain embodiments, the melting of the thermoplastic resin is carried out by heating the reinforcing fibers, or the thermoplastic resin, or all the reinforcing fibers and the thermoplastic resin.

Dans certains modes de réalisation, le chauffage est effectué par irradiation infrarouge, irradiation UV, irradiation micro-ondes, irradiation laser, chauffage par convection ou chauffage par ondes hautes fréquence, et de préférence par irradiation infrarouge.In certain embodiments, the heating is carried out by infrared irradiation, UV irradiation, microwave irradiation, laser irradiation, convection heating or heating by high frequency waves, and preferably by infrared irradiation.

Dans certains modes de réalisation, au moins une partie de l’étape de fusion de la résine thermoplastique est effectué sous atmosphère inerte.In some embodiments, at least a portion of the thermoplastic resin melting step is performed under an inert atmosphere.

Dans certains modes de réalisation, lors de l’étape de fusion de la résine thermoplastique, on fournit à l’ensemble des fibres de renfort et de la résine thermoplastique une puissance par unité de masse de 10 à 1600 kW/kg, de préférence de 20 à 1400 kW/kg.In certain embodiments, during the step of melting the thermoplastic resin, all the reinforcing fibers and the thermoplastic resin are supplied with a power per unit of mass of 10 to 1600 kW/kg, preferably of 20 to 1400 kW/kg.

Dans certains modes de réalisation, le chauffage de la résine thermoplastique à une température supérieure à sa température de fusion est effectué jusqu’à une température de 320 à 420°C, et de préférence de 360 à 400°C.In some embodiments, the heating of the thermoplastic resin to a temperature above its melting temperature is carried out up to a temperature of 320 to 420°C, and preferably 360 to 400°C.

Dans certains modes de réalisation, la Tcsemi-produitest supérieure à la Tcrésinede 1 à 10°C, et de préférence de 4 à 8°C.In certain embodiments, the semi- finished Tc is higher than the resin Tc by 1 to 10°C, and preferably by 4 to 8°C.

Dans certains modes de réalisation, la résine thermoplastique est une ou plusieurs polyaryléthercétones choisies parmi les polyéthercétones, les polyétheréthercétones les polyéthercétonecétones, les polyétheréthercétonecétones, les polyéthercétoneéthercétonecétones, les polyétheréthercétoneéthercétones, les polyétherétheréthercétones, et les polyétherdiphényleéthercétones polyétheréthercétones, et de préférence choisies parmi les polyéthercétones, les polyéthercétonecétones, et les polyétheréthercétones.In certain embodiments, the thermoplastic resin is one or more polyaryletherketones chosen from polyetherketones, polyetheretherketones, polyetherketoneketones, polyetheretherketoneketones, polyetherketoneetherketoneketones, polyetheretherketoneetherketones, polyetheretherketones, and polyetherdiphenyletherketones, polyetheretherketones, and preferably chosen from polyetherketones, polyetherketoneketones, and polyetheretherketones.

Dans certains modes de réalisation, les fibres de renfort sont des fibres de carbone et/ou des fibres de verre.In some embodiments, the reinforcing fibers are carbon fibers and/or glass fibers.

L’invention concerne également un semi-produit obtenu selon le procédé décrit ci-dessus.The invention also relates to a semi-finished product obtained according to the process described above.

L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une pièce composite comprenant les étapes suivantes :

  • la fabrication d’au moins deux semi-produits selon le procédé décrit ci-dessus ;
  • l’empilement des semi-produits en au moins deux couches de semi-produits ;
  • la consolidation des couches de semi-produits, et
  • le refroidissement des couches de semi-produits consolidés afin d’obtenir la pièce composite.
The invention also relates to a method for manufacturing a composite part comprising the following steps:
  • the manufacture of at least two semi-finished products according to the process described above;
  • stacking the semi-finished products into at least two layers of semi-finished products;
  • the consolidation of layers of semi-finished products, and
  • the cooling of the layers of consolidated semi-finished products in order to obtain the composite part.

Dans certains modes de réalisation, la pièce composite est caractérisée par une température de cristallisation Tccomposite, où Tccomposite≥ Tcrésine– 5°C.In certain embodiments, the composite part is characterized by a crystallization temperature Tc composite , where Tc composite ≥ Tc resin – 5°C.

L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une pièce composite comprenant les étapes suivantes :

  • la fourniture d’au moins deux semi-produits comme décrits ci-dessus ;
  • l’empilement des semi-produits en au moins deux couches de semi-produits ;
  • la consolidation des couches de semi-produits, et
  • le refroidissement des couches de semi-produits consolidés afin d’obtenir la pièce composite.
The invention also relates to a method for manufacturing a composite part comprising the following steps:
  • the supply of at least two semi-finished products as described above;
  • stacking the semi-finished products into at least two layers of semi-finished products;
  • the consolidation of layers of semi-finished products, and
  • the cooling of the layers of consolidated semi-finished products in order to obtain the composite part.

Dans certains modes de réalisation, la pièce composite est caractérisée par une température de cristallisation Tccomposite, où Tccomposite≥ Tcsemi-produit– 10°C.In certain embodiments, the composite part is characterized by a crystallization temperature Tc composite , where Tc composite ≥ Tc semi-finished – 10°C.

L’invention concerne également une pièce composite obtenue selon un des procédés décrits ci-dessus.The invention also relates to a composite part obtained according to one of the methods described above.

Dans certains modes de réalisation, la pièce composite a une épaisseur de 0,05 à 150 mm, et/ou une longueur de 0,01 à 100 m, et/ou une largeur de 0,005 à 5 m.In certain embodiments, the composite part has a thickness of 0.05 to 150 mm, and/or a length of 0.01 to 100 m, and/or a width of 0.005 to 5 m.

Dans certains modes de réalisation, la pièce composite est une pièce d’un engin de locomotion aérien ou spatial, ou une pièce d’une installation de forage, ou une pièce destinée à être positionnée en contact avec ou à proximité d’un moteur de véhicule ou d’un réacteur, ou une pièce destinée à être soumise à une friction.In certain embodiments, the composite part is a part of an aerial or space locomotion vehicle, or a part of a drilling installation, or a part intended to be positioned in contact with or near a vehicle or engine, or a part intended to be subjected to friction.

La présente invention permet de répondre au besoin exprimé dans l’état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un semi-produit ayant de bonnes propriétés notamment de bonnes propriétés d’écoulement et présentant une dégradation minimale, notamment thermique, pour la fabrication des matériaux composites de haute qualité.The present invention makes it possible to meet the need expressed in the state of the art. It more particularly provides a semi-finished product having good properties, in particular good flow properties, and having minimal degradation, in particular thermal, for the manufacture of high-quality composite materials.

Il a été découvert par les présents inventeurs que la fabrication de matériaux composites de haute qualité dépend fortement des propriétés des semi-produits. En effet, l’obtention de semi-produits présentant une absence de dégradation ou une dégradation minimale permet d’obtenir les propriétés adéquates à la fabrication de pièces composites présentant peu de défauts. On qualifiera ici de dégradation un mécanisme qui tend à ralentir dans un premier temps, puis à gêner la capacité du semi-produit à cristalliser. Ce mécanisme peut-être lié à une augmentation des masses moléculaires par branchement de chaînes polymériques. Cette dégradation, qui dans le cadre de l’invention est principalement une dégradation thermique de la résine dans le semi-produit doit être minimale. Les propriétés adéquates du semi-produit réalisé suivant la présente invention et permettant d’obtenir des pièces composites exemptes de défauts sont principalement une bonne propriété d’écoulement ainsi qu’une bonne capacité à cristalliser. Les présents inventeurs ont constaté que la température de cristallisation du semi-produit est un indicateur des bonnes propriétés du semi-produit ainsi que de sa dégradation et qu’une température de cristallisation de semi-produit Tcsemi-produitsupérieure ou égale à la température de cristallisation de la résine thermoplastique seule Tcrésine(avant la fabrication du semi-produit) permet l’obtention de semi-produits ayant des bonnes propriétés et présentant une dégradation minimale.It has been discovered by the present inventors that the manufacture of high quality composite materials is highly dependent on the properties of the semi-finished products. Indeed, the obtaining of semi-finished products having an absence of degradation or a minimal degradation makes it possible to obtain the properties suitable for the manufacture of composite parts having few defects. Degradation will be qualified here as a mechanism which tends to slow down initially, then to interfere with the capacity of the semi-finished product to crystallize. This mechanism may be linked to an increase in molecular masses by branching of polymer chains. This degradation, which in the context of the invention is mainly thermal degradation of the resin in the semi-finished product, must be minimal. The suitable properties of the semi-finished product produced according to the present invention and making it possible to obtain composite parts free from defects are mainly a good flow property as well as a good ability to crystallize. The present inventors have found that the crystallization temperature of the semi-product is an indicator of the good properties of the semi-product as well as of its degradation and that a semi-product crystallization temperature Tc semi-product greater than or equal to the temperature crystallization of the thermoplastic resin alone Tc resin (before the manufacture of the semi-finished product) makes it possible to obtain semi-finished products having good properties and exhibiting minimal degradation.

Les présents inventeurs ont également découvert, que lorsque ces semi-produits sont utilisés pour la fabrication de pièces composites, la température de cristallisation de la pièce composite Tccompositepeut aussi être un indicateur des bonnes propriétés et de la dégradation minimale de la pièce composite.The present inventors have also discovered that when these semi-finished products are used for the manufacture of composite parts, the crystallization temperature of the composite part Tc composite can also be an indicator of the good properties and of the minimal degradation of the composite part.

Brève description des figuresBrief description of figures

représente des diagrammes d’analyse de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) pour une résine de PEKK (A = première chauffe, B = deuxième chauffe, C = refroidissement), où la température est représentée en abscisse (°C) et le flux de chaleur est représenté en ordonnée (W/g). represents differential scanning calorimetry (DSC) analysis diagrams for a PEKK resin (A = first heating, B = second heating, C = cooling), where the temperature is represented on the abscissa (°C) and the flow of heat is represented on the ordinate (W/g).

représente des diagrammes d’analyse de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) pour une résine de PEKK (A = première chauffe, B = deuxième chauffe, C = refroidissement), où la température est représentée en abscisse (°C) et le flux de chaleur est représenté en ordonnée (W/g). represents differential scanning calorimetry (DSC) analysis diagrams for a PEKK resin (A = first heating, B = second heating, C = cooling), where the temperature is represented on the abscissa (°C) and the flow of heat is represented on the ordinate (W/g).

représente un diagramme d’analyse DSC pour un semi-produit selon l’invention (A = première chauffe, B = deuxième chauffe, C = refroidissement), où la température est représentée en abscisse (°C) et le flux de chaleur est représenté en ordonnée (W/g). represents a DSC analysis diagram for a semi-finished product according to the invention (A = first heating, B = second heating, C = cooling), where the temperature is represented on the abscissa (°C) and the heat flux is represented on the ordinate (W/g).

représente un diagramme d’analyse DSC pour une pièce composite selon l’invention (A = première chauffe, B = deuxième chauffe, C = refroidissement), où la température est représentée en abscisse (°C) et le flux de chaleur est représenté en ordonnée (W/g). represents a DSC analysis diagram for a composite part according to the invention (A = first heating, B = second heating, C = cooling), where the temperature is represented in abscissa (°C) and the heat flux is represented in ordinate (W/g).

représente un diagramme d’analyse DSC pour un semi-produit selon un exemple comparatif (A = première chauffe, B = deuxième chauffe, C = refroidissement), où la température est représentée en abscisse (°C) et le flux de chaleur est représenté en ordonnée (W/g). represents a DSC analysis diagram for a semi-finished product according to a comparative example (A = first heating, B = second heating, C = cooling), where the temperature is represented on the abscissa (°C) and the heat flow is represented on the ordinate (W/g).

représente un diagramme d’analyse DSC pour une pièce composite selon un exemple comparatif (A = première chauffe, B = deuxième chauffe, C = refroidissement), où la température est représentée en abscisse (°C) et le flux de chaleur est représenté en ordonnée (W/g). represents a DSC analysis diagram for a composite part according to a comparative example (A = first heating, B = second heating, C = cooling), where the temperature is represented in abscissa (°C) and the heat flow is represented in ordinate (W/g).

Description détailléedetailed description

L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.The invention is now described in more detail and in a non-limiting manner in the description which follows.

Procédé de fabrication d’un semi-produitProcess for manufacturing a semi-finished product

On entend par «semi-produit» un produit comprenant une résine et des fibres de renfort, qui est utilisé comme produit intermédiaire dans la fabrication de matériaux composites. Les semi-produits selon l’invention sont des pré-imprégnés (ou tapes) sous forme d’une nappe de fibres dans une matrice de résine. Les fibres de renfort ont de préférence une orientation essentiellement unidirectionnelle dans le semi-produit.Semi-finished product ” means a product comprising a resin and reinforcing fibers, which is used as an intermediate product in the manufacture of composite materials. The semi-finished products according to the invention are prepregs (or tapes) in the form of a layer of fibers in a resin matrix. The reinforcing fibers preferably have an essentially unidirectional orientation in the semi-finished product.

La résine du semi-produit est une résine thermoplastique qui peut comprendre un ou plusieurs matériaux thermoplastiques. De même, les fibres de renfort peuvent être constituées des fibres de la même nature ou des fibres de nature différente, aussi bien en termes de nature chimique (organique, inorganique, minérale, naturelle, biosourcée etc…) que de dimensions (diamètre, nombre).The resin of the semi-finished product is a thermoplastic resin which may comprise one or more thermoplastic materials. Similarly, the reinforcing fibers can be made up of fibers of the same nature or fibers of a different nature, both in terms of chemical nature (organic, inorganic, mineral, natural, biosourced, etc.) and dimensions (diameter, number ).

Le matériau thermoplastique peut être une ou plusieurs polyaryléthercétones (PAEK).The thermoplastic material can be one or more polyaryletherketones (PAEK).

Par «PAEK» on entend les polymères comportant des motifs de formules (-Ar-X-) ainsi que des motifs de formule (-Ar’-Y-), dans lesquelles :

  • Ar et Ar’ désignent chacun un radical aromatique divalent ;
  • Ar et Ar’ peuvent être choisis, de préférence, parmi le 1,3-phénylène, 1,4-phénylène, le 4,4'-biphénylène, le 1,4-naphthylène, le 1,5-naphthylène et le 2,6-naphthylène, éventuellement substitués ;
  • X désigne un groupe électroattracteur, qui peut être choisi, de préférence, parmi le groupe carbonyle et le groupe sulfonyle ;
  • Y désigne un groupe choisi parmi un atome d’oxygène, un atome de soufre, un groupe alkylène, tel que notamment -CH2- et l’isopropylidène.
By “ PAEK ” is meant the polymers comprising units of formula (-Ar-X-) as well as units of formula (-Ar'-Y-), in which:
  • Ar and Ar' each designate a divalent aromatic radical;
  • Ar and Ar' can preferably be chosen from 1,3-phenylene, 1,4-phenylene, 4,4'-biphenylene, 1,4-naphthylene, 1,5-naphthylene and 2, 6-naphthylene, optionally substituted;
  • X denotes an electron-withdrawing group, which can preferably be chosen from among the carbonyl group and the sulphonyl group;
  • Y denotes a group chosen from an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, such as in particular —CH 2 — and isopropylidene.

Parmi les motifs X, au moins 50 mol.%, de préférence au moins 70 mol.% et plus particulièrement, au moins 80 mol.% des motifs X représentent un groupe carbonyle. Dans certains modes de réalisation, tous les motifs X désignent un groupement carbonyle.Among the X units, at least 50 mol.%, preferably at least 70 mol.% and more particularly, at least 80 mol.% of the X units represent a carbonyl group. In certain embodiments, all the X units denote a carbonyl group.

Parmi les motifs Y, au moins 50 mol.%, de préférence au moins 70 mol.% et plus particulièrement au moins 80 mol.% des motifs Y représentent un atome d’oxygène. Dans certains modes de réalisation, tous les motifs Y désignent un atome d’oxygène.Among the Y units, at least 50 mol.%, preferably at least 70 mol.% and more particularly at least 80 mol.% of the Y units represent an oxygen atom. In some embodiments, all Y units denote an oxygen atom.

Ainsi, dans certains modes de réalisation, le PAEK est un polymère comportant, ou de préférence constitué, de motifs de formules (-Ar-CO-) ainsi que de motifs de formule (-Ar’-O-), les motifs Ar et Ar’ étant tels que définis ci-dessus.Thus, in certain embodiments, the PAEK is a polymer comprising, or preferably consisting of, units of formula (-Ar-CO-) as well as units of formula (-Ar'-O-), the units Ar and Ar' being as defined above.

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est un poly-éther-cétone-cétone (PEKK), comportant une succession de motifs répétés de type -(Ar1-O-Ar2-CO-Ar3-CO)n-, chaque Ar1, Ar2et Ar3représentant de manière indépendante un radical aromatique divalent, de préférence un phénylène.In certain embodiments, the PAEK is a poly-ether-ketone-ketone (PEKK), comprising a succession of repeated units of the -(Ar 1 -O-Ar 2 -CO-Ar 3 -CO) n - type, each Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 independently representing a divalent aromatic radical, preferably a phenylene.

Dans la formule ci-dessus, tout comme dans l’ensemble des formules qui suivent, n représente un nombre entier.In the formula above, as in all the formulas that follow, n represents an integer.

Les liaisons de part et d’autre de chaque motif Ar1, Ar2et Ar3peuvent être de type para, ou méta, ou ortho (de préférence de type para ou méta).The bonds on either side of each Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 unit can be of the para, or meta, or ortho type (preferably of the para or meta type).

Dans certains modes de réalisation, le PEKK comporte une succession de motifs répétés de formule (IA) et/ou de formule (IB) suivantes :In certain embodiments, the PEKK comprises a succession of repeating units of formula (IA) and/or of formula (IB) as follows:

(IA) (IA)

(IB) (IB)

Les motifs de formule (IA) sont des motifs dérivés de l’acide isophtalique (ou motifs I), tandis que les motifs de formule (IB) sont des motifs dérivés de l’acide téréphtalique (ou motifs T).The units of formula (IA) are units derived from isophthalic acid (or I units), while the units of formula (IB) are units derived from terephthalic acid (or T units).

Dans le PEKK utilisé dans l’invention, la proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I peut varier de 0 à 5 % ; ou de 5 à 10 % ; ou de 10 à 15 % ; ou de 15 à 20 % ; ou de 15 à 20 % ; ou de 20 à 25 % ; ou de 25 à 30 % ; ou de 30 à 35 % ; ou de 35 à 40 % ; ou de 40 à 45 % ; ou de 45 à 50 % ; ou de 50 à 55 % ; ou de 55 à 60 % ; ou de 60 à 65 % ; ou de 65 à 70 % ; ou de 70 à 75 % ; ou de 75 à 80 % ; ou de 80 à 85 % ; ou de 85 à 90 % ; ou de 90 à 95 % ; ou de 95 à 100 %.In the PEKK used in the invention, the mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units can vary from 0 to 5%; or 5 to 10%; or 10 to 15%; or 15 to 20%; or 15 to 20%; or 20 to 25%; or 25 to 30%; or 30 to 35%; or 35 to 40%; or 40 to 45%; or 45 to 50%; or 50 to 55%; or 55 to 60%; or 60 to 65%; or 65 to 70%; or 70 to 75%; or 75 to 80%; or 80 to 85%; or 85 to 90%; or 90 to 95%; or 95 to 100%.

Des gammes de 35 à 100%, notamment de 55 à 85 % et plus spécifiquement encore de 60 à 80 %, sont particulièrement appropriées. Dans l’ensemble des gammes énoncées dans la présente demande, les bornes sont incluses sauf mention contraire.Ranges of 35 to 100%, in particular from 55 to 85% and even more specifically from 60 to 80%, are particularly suitable. In all the ranges set out in this application, the terminals are included unless otherwise stated.

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est un poly-éther-éther–cétone (PEEK), comportant une succession de motifs répétés de type -(Ar1-O-Ar2-O-Ar3-CO)n-, chaque Ar1, Ar2et Ar3représentant de manière indépendante un radical aromatique divalent, de préférence un phénylène.In certain embodiments, the PAEK is a poly-ether-ether-ketone (PEEK), comprising a succession of repeated units of the type -(Ar 1 -O-Ar 2 -O-Ar 3 -CO) n -, each Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 independently representing a divalent aromatic radical, preferably a phenylene.

Les liaisons de part et d’autre de chaque motif Ar1, Ar2et Ar3peuvent être de type para, ou méta, ou ortho (de préférence de type para ou méta).The bonds on either side of each Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 unit can be of the para, or meta, or ortho type (preferably of the para or meta type).

Dans certains modes de réalisation, le PEEK comporte une succession de motifs répétés de formule (II) :In certain embodiments, the PEEK comprises a succession of repeated units of formula (II):

(II) (II)

et/ou une succession de motifs répétés de formule (III) :and/or a succession of repeated units of formula (III):

(III) (III)

et/ou une succession de motifs répétés de formule (IV) :and/or a succession of repeated units of formula (IV):

(IV) (IV)

et/ou une succession de motifs répétés de formule (V) :and/or a succession of repeating units of formula (V):

(V) (V)

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est un poly-éther-cétone (PEK), comportant une succession de motifs répétés de type -(Ar1-O-Ar2- CO)n-, chaque Ar1et Ar2représentant de manière indépendante un radical aromatique divalent, de préférence un phénylène.In certain embodiments, the PAEK is a poly-ether-ketone (PEK), comprising a succession of repeated units of the -(Ar 1 -O-Ar 2 -CO) n - type, each Ar 1 and Ar 2 representing independently a divalent aromatic radical, preferably a phenylene.

Les liaisons de part et d’autre de chaque motif Ar1et Ar2peuvent être de type para, ou méta, ou ortho (de préférence de type para ou méta).The bonds on either side of each Ar 1 and Ar 2 unit can be of the para, or meta, or ortho type (preferably of the para or meta type).

Dans certains modes de réalisation, le PEK comporte une succession de motifs répétés de formule (VI) :In certain embodiments, the PEK comprises a succession of repeating units of formula (VI):

(VI) (VI)

Dans certains modes de réalisation, le PEK comporte une succession de motifs répétés de formule (VII) :In certain embodiments, the PEK comprises a succession of repeated units of formula (VII):

(VII) (VII)

Dans cette formule, tout comme dans les formules suivantes, x et y représentent des nombres entiers.In this formula, as in the following formulas, x and y represent whole numbers.

Dans certains modes de réalisation, le PEK comporte une succession de motifs répétés de formule (VIII) :In certain embodiments, the PEK comprises a succession of repeated units of formula (VIII):

(VIII) (VIII)

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est un poly-éther-éther-cétone-cétone (PEEKK), comportant une succession de motifs répétés de type -(Ar1-O-Ar2-O-Ar3-CO-Ar4-CO)n-, chaque Ar1, Ar2, Ar3et Ar4représentant de manière indépendante un radical aromatique divalent, de préférence un phénylène.In certain embodiments, the PAEK is a poly-ether-ether-ketone-ketone (PEEKK), comprising a succession of repeating units of the type -(Ar 1 -O-Ar 2 -O-Ar 3 -CO-Ar 4 -CO) n -, each Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 independently representing a divalent aromatic radical, preferably a phenylene.

Les liaisons de part et d’autre de chaque motif Ar1, Ar2, Ar3et Ar4peuvent être de type para, ou méta, ou ortho (de préférence de type para ou méta).The bonds on either side of each Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 unit can be of the para, or meta, or ortho type (preferably of the para or meta type).

Dans certains modes de réalisation, le PEEKK comporte une succession de motifs répétés de formule (IX) :In certain embodiments, the PEEKK comprises a succession of repeating units of formula (IX):

(IX) (IX)

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est un poly-éther-éther-éther-cétone (PEEEK), comportant une succession de motifs répétés de type -(Ar1-O-Ar2-O-Ar3-O-Ar4-CO)n-, chaque Ar1, Ar2, Ar3et Ar4représentant de manière indépendante un radical aromatique divalent, de préférence un phénylène.In certain embodiments, the PAEK is a poly-ether-ether-ether-ketone (PEEEK), comprising a succession of repeating units of the type -(Ar 1 -O-Ar 2 -O-Ar 3 -O-Ar 4 -CO) n -, each Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 independently representing a divalent aromatic radical, preferably a phenylene.

Les liaisons de part et d’autre de chaque motif Ar1, Ar2, Ar3et Ar4peuvent être de type para, ou méta, ou ortho (de préférence de type para ou méta).The bonds on either side of each Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 unit can be of the para, or meta, or ortho type (preferably of the para or meta type).

Dans certains modes de réalisation, le PEEEK comporte une succession de motifs répétés de formule (X) :In certain embodiments, the PEEEK comprises a succession of repeating units of formula (X):

(X) (X)

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est un poly-éther-cétone-éther-cétone-cétone (PEKEKK), comportant une succession de motifs répétés de type -(Ar1-O-Ar2-CO-Ar3-O-Ar4-CO-Ar5-CO)n-, chaque Ar1, Ar2, Ar3, Ar4et Ar5représentant de manière indépendante un radical aromatique divalent, de préférence un phénylène.In certain embodiments, the PAEK is a poly-ether-ketone-ether-ketone-ketone (PEKEKK), comprising a succession of repeating units of the type -(Ar 1 -O-Ar 2 -CO-Ar 3 -O- Ar 4 -CO-Ar 5 -CO) n -, each Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 and Ar 5 independently representing a divalent aromatic radical, preferably a phenylene.

Les liaisons de part et d’autre de chaque motif Ar1, Ar2, Ar3, Ar4et Ar5peuvent être de type para, ou méta, ou ortho (de préférence de type para ou méta).The bonds on either side of each Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 and Ar 5 unit can be of the para, or meta, or ortho type (preferably of the para or meta type).

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est un poly-éther-éther-cétone-éther-cétone (PEEKEK), comportant une succession de motifs répétés de type -(Ar1-O-Ar2-O-Ar3-CO-Ar4-O-Ar5-CO)n-, chaque Ar1, Ar2, Ar3, Ar4et Ar5représentant de manière indépendante un radical aromatique divalent, de préférence un phénylène.In certain embodiments, the PAEK is a poly-ether-ether-ketone-ether-ketone (PEEKEK), comprising a succession of repeating units of the type -(Ar 1 -O-Ar 2 -O-Ar 3 -CO- Ar 4 -O-Ar 5 -CO) n -, each Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 and Ar 5 independently representing a divalent aromatic radical, preferably a phenylene.

Les liaisons de part et d’autre de chaque motif Ar1, Ar2, Ar3, Ar4et Ar5peuvent être de type para, ou méta, ou ortho (de préférence de type para ou méta).The bonds on either side of each Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , Ar 4 and Ar 5 unit can be of the para, or meta, or ortho type (preferably of the para or meta type).

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est selon la formule la plus générale indiquée ci-dessous, dans laquelle certains motifs Ar et/ou Ar’ représentent un radical divalent dérivé du diphényle ou du biphénol.In certain embodiments, the PAEK is according to the most general formula indicated below, in which certain Ar and/or Ar' units represent a divalent radical derived from diphenyl or biphenol.

Dans certains modes de réalisation, le PAEK est un poly-éther-diphényle-éther-cétone (PEDEK), comportant une succession de motifs répétés de type -(Ar1-O-D-O-Ar2-CO)n-, chaque Ar1et Ar2représentant de manière indépendante un radical aromatique divalent, de préférence un phénylène, et D représentant un radical divalent dérivé du diphényle.In certain embodiments, the PAEK is a poly-ether-diphenyl-ether-ketone (PEDEK), comprising a succession of repeating units of the type -(Ar 1 -ODO-Ar 2 -CO) n -, each Ar 1 and Ar 2 independently representing a divalent aromatic radical, preferably a phenylene, and D representing a divalent radical derived from diphenyl.

Les liaisons de part et d’autre de chaque motif Ar1et Ar2peuvent être de type para, ou méta, ou ortho (de préférence de type para ou méta).The bonds on either side of each Ar 1 and Ar 2 unit can be of the para, or meta, or ortho type (preferably of the para or meta type).

Dans certains modes de réalisation, le PEDEK comporte une succession de motifs répétés de formule (XI) :In certain embodiments, the PEDEK comprises a succession of repeating units of formula (XI):

(XI) (XI)

Des mélanges des PAEK précédents peuvent également être utilisés, ainsi que des copolymères des PAEK précédents.Blends of the above PAEKs can also be used, as well as copolymers of the above PAEKs.

La résine de PAEK peut comprendre un ou plusieurs polymères additionnels n’appartenant pas à la famille des PAEK.The PAEK resin may comprise one or more additional polymers not belonging to the PAEK family.

De préférence, la teneur massique en PAEK dans la résine de PAEK est supérieure ou égale à 50 %, de préférence à 60 %, de préférence encore à 70 %, de préférence encore à 80 % et de préférence encore à 90 %.Preferably, the mass content of PAEK in the PAEK resin is greater than or equal to 50%, preferably 60%, more preferably 70%, more preferably 80% and more preferably 90%.

Dans certains modes de réalisation, la résine de PAEK consiste essentiellement en un ou plusieurs PAEK.In some embodiments, the PAEK resin consists essentially of one or more PAEKs.

Avantageusement, la résine thermoplastique comprend du PEK, du PEEK ou du PEKK en tant que matériau thermoplastique. Le PEKK est particulièrement préféré.Advantageously, the thermoplastic resin comprises PEK, PEEK or PEKK as the thermoplastic material. PEKK is particularly preferred.

Dans certains modes de réalisation, la résine thermoplastique peut avoir une température de transition vitreuse Tg de 120 à 200 °C, de préférence de 140 à 170°C. La Tg est déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme EN ISO 11357-4 : 2014.In some embodiments, the thermoplastic resin may have a glass transition temperature Tg of 120 to 200°C, preferably 140 to 170°C. The Tg is determined by differential scanning calorimetry (DSC) according to standard EN ISO 11357-4: 2014.

Dans certains modes de réalisation, la résine thermoplastique peut avoir une température de fusion Tf de 250 à 400 °C, de préférence de 300 à 350°C. La Tf est déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme EN ISO 11357-4 : 2014.In some embodiments, the thermoplastic resin may have a melting temperature Tm of 250 to 400°C, preferably 300 to 350°C. The Tf is determined by differential scanning calorimetry (DSC) according to standard EN ISO 11357-4: 2014.

Dans certains modes de réalisation, la résine thermoplastique peut avoir une température de cristallisation Tcrésinede 220 à 310 °C, de préférence de 245 à 285°C. Cette température de cristallisation peut également être déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme EN ISO 11357-4 : 2014 mais avec un refroidissement à 20°C/min.In some embodiments, the thermoplastic resin may have a Tc resin crystallization temperature of 220 to 310°C, preferably 245 to 285°C. This crystallization temperature can also be determined by differential calorimetric analysis (DSC) according to standard EN ISO 11357-4: 2014 but with cooling at 20° C./min.

Les fibres de renfort utilisées pour la fabrication des semi-produits peuvent être choisies parmi toutes les fibres susceptibles d'être utilisées comme renfort dans la fabrication de pièces en matériaux composites.The reinforcing fibers used for the manufacture of the semi-finished products can be chosen from among all the fibers capable of being used as reinforcement in the manufacture of parts made of composite materials.

Ainsi, il peut notamment s'agir de fibres de verre, de fibres de quartz, de fibres de carbone, de fibres de graphite, de fibres de silice, de fibres métalliques comme des fibres d'acier, des fibres d'aluminium ou des fibres de bore, de fibres céramiques comme des fibres de carbure de silicium ou de carbure de bore, de fibres organiques de synthèse comme des fibres d'aramide ou des fibres de poly(p-phénylène benzobisoxazole), plus connues sous le sigle PBO, ou encore de fibres de PAEK, ou encore de mélanges de telles fibres.Thus, it may in particular be glass fibers, quartz fibers, carbon fibers, graphite fibers, silica fibers, metal fibers such as steel fibers, aluminum fibers or boron fibers, ceramic fibers such as silicon carbide or boron carbide fibers, synthetic organic fibers such as aramid fibers or poly(p-phenylene benzobisoxazole) fibers, better known by the acronym PBO, or PAEK fibers, or mixtures of such fibers.

De préférence, il s’agit de fibres de carbone ou de fibres de verre, et plus particulièrement de fibres de carbone.Preferably, they are carbon fibers or glass fibers, and more particularly carbon fibers.

Les fibres sont de préférence non ensimées. Lorsqu’elles sont ensimées, l’ensimage est de préférence adapté à la résine, notamment en ce qu’il n’entraîne pas de produits de dégradation néfastes pour la résine.The fibers are preferably unsized. When they are sized, the sizing is preferably adapted to the resin, in particular in that it does not lead to harmful degradation products for the resin.

Le diamètre moyen des fibres de renfort peut être notamment de 2 à 20 µm, de préférence de 4 à 15 µm, de préférence encore de 6 à 10 µm. Le diamètre moyen des fibres peut être mesuré par analyse microscopiqueThe average diameter of the reinforcing fibers can be in particular from 2 to 20 μm, preferably from 4 to 15 μm, more preferably from 6 to 10 μm. Average fiber diameter can be measured by microscopic analysis

Le procédé de fabrication d’un semi-produit selon l’invention peut comprendre les étapes suivantes :

  • la fourniture des fibres de renfort et d’une résine thermoplastique telles que décrites ci-dessus;
  • le mélange des fibres de renfort avec la résine thermoplastique ;
  • le chauffage pour effectuer la fusion de la résine thermoplastique et pour élever la température de la résine thermoplastique à une température supérieure à la température de fusion de la résine; et
  • optionnellement une étape de calandrage.
The method for manufacturing a semi-finished product according to the invention may comprise the following steps:
  • providing reinforcing fibers and a thermoplastic resin as described above;
  • mixing the reinforcing fibers with the thermoplastic resin;
  • heating to effect melting of the thermoplastic resin and to raise the temperature of the thermoplastic resin to a temperature above the melting temperature of the resin; and
  • optionally a calendering step.

La deuxième étape et la troisième étape permettent ainsi l’imprégnation des fibres de renfort avec la résine thermoplastique.The second stage and the third stage thus allow the impregnation of the reinforcing fibers with the thermoplastic resin.

Ainsi, les semi-produits selon l’invention peuvent être fabriqués en déroulant de manière alignée et en mettant sous tension des mèches de fibres initialement enroulées en bobines, disposées de manière adjacente les unes aux autres ; puis en réalisant l’imprégnation avec la résine.Thus, the semi-finished products according to the invention can be manufactured by unwinding in an aligned manner and by putting under tension rovings of fibers initially wound in reels, arranged adjacent to each other; then by carrying out the impregnation with the resin.

Le nombre de mèches disposées de manière adjacente peut être notamment de 10 à 300, de préférence de 20 à 200, de préférence encore de 30 à 100, par exemple d’environ 50. Chaque mèche peut comporter notamment de 300 à 50.000 fibres, de préférence de 1.000 à 50.000 fibres, de préférence encore de 3.000 à 50.000 fibres, de préférence encore de 6.000 à 50.000 fibres, de préférence encore de 6.000 à 48.000 fibres, de préférence encore de 6.000 à 24.000 fibres, de préférence encore de 12.000 à 24.000 fibres, par exemple environ 12.000 fibres.The number of rovings arranged adjacently may in particular be from 10 to 300, preferably from 20 to 200, more preferably from 30 to 100, for example approximately 50. Each roving may in particular comprise from 300 to 50,000 fibers, from preferably 1,000 to 50,000 fibers, more preferably 3,000 to 50,000 fibers, more preferably 6,000 to 50,000 fibers, more preferably 6,000 to 48,000 fibers, more preferably 6,000 to 24,000 fibers, more preferably 12,000 to 24,000 fibres, for example about 12,000 fibres.

Le mélange peut être effectué par introduction et circulation des fibres de renfort dans un bain de dispersion aqueuse de résine. Les fibres mélangées avec de la poudre de résine thermoplastique sont ensuite sorties du bain et débarrassées de l’eau, par exemple par séchage dans un four à infra rouges. Ensuite, la fusion de la résine thermoplastique puis l’élévation de la température de la résine thermoplastique à une température supérieure à sa température de fusion permet l’enrobage des fibres par la résine. Les fibres enrobées obtenues sont ensuite le cas échéant mises en forme, par exemple par calandrage. Cette étape peut permettre de texturer et d’assurer le dimensionnement du semi-produit.The mixing can be carried out by introducing and circulating the reinforcing fibers in a bath of aqueous dispersion of resin. The fibers mixed with thermoplastic resin powder are then taken out of the bath and freed of water, for example by drying in an infrared oven. Then, melting the thermoplastic resin and then raising the temperature of the thermoplastic resin to a temperature above its melting temperature allows the fibers to be coated with the resin. The coated fibers obtained are then if necessary shaped, for example by calendering. This step can make it possible to texturize and ensure the sizing of the semi-finished product.

Alternativement, le mélange peut être effectué par introduction et circulation des fibres de renfort dans un bain de résine dissoute dans un solvant, puis par séchage, évaporation du solvant et fusion de la résine thermoplastique et calandrage comme décrit ci-dessus.Alternatively, the mixing can be carried out by introducing and circulating the reinforcing fibers in a bath of resin dissolved in a solvent, then by drying, evaporation of the solvent and melting of the thermoplastic resin and calendering as described above.

Alternativement, le mélange peut être effectué en disposant les fibres de renfort dans un lit fluidisé de poudre de résine, puis fusion de la résine thermoplastique et calandrage comme décrit ci-dessus.Alternatively, the mixture can be carried out by placing the reinforcing fibers in a fluidized bed of resin powder, then melting the thermoplastic resin and calendering as described above.

Le chauffage mentionné ci-dessus peut être consister en un chauffage des fibres de renfort (qui permet lui-même de chauffer la résine thermoplastique), ou un chauffage directement de la résine thermoplastique, ou un chauffage de l’ensemble des fibres de renfort et de la résine thermoplastique.The heating mentioned above may consist of heating the reinforcing fibers (which itself makes it possible to heat the thermoplastic resin), or directly heating the thermoplastic resin, or heating all the reinforcing fibers and thermoplastic resin.

Ainsi, le chauffage peut être effectué par irradiation infrarouge, irradiation UV, irradiation micro-ondes, irradiation laser, chauffage par convection, chauffage par ondes de haute fréquence ou chauffage à air chaud. De préférence, le chauffage est effectué par irradiation infrarouge.Thus, the heating can be carried out by infrared irradiation, UV irradiation, microwave irradiation, laser irradiation, convection heating, high frequency wave heating or hot air heating. Preferably, the heating is carried out by infrared irradiation.

Par exemple, le chauffage peut être un chauffage des fibres de renfort par irradiation infrarouge, ou un chauffage de la résine thermoplastique par convection.For example, the heating may be heating of the reinforcing fibers by infrared irradiation, or heating of the thermoplastic resin by convection.

Le chauffage peut être effectué en plusieurs étapes, par exemple en appliquant des puissances différentes d’une étape à l’autre. On peut par exemple utiliser plusieurs fours chacun ayant une puissance différente, ou un four présentant des zones de chauffage distinctes. Par «puissance de chauffage» on entend ici la puissance électrique consommée par le four.The heating can be carried out in several stages, for example by applying different powers from one stage to another. It is for example possible to use several ovens each having a different power, or an oven having distinct heating zones. By “ heating power ” is meant here the electrical power consumed by the oven.

De préférence, le chauffage est d’intensité décroissante, c’est-à-dire qu’on applique d’abord une première puissance de chauffage (par exemple d’irradiation infrarouge), puis une deuxième puissance de chauffage (par exemple d’irradiation infrarouge) inférieure à la première, puis optionnellement une troisième puissance de chauffage (par exemple d’irradiation infrarouge) inférieure à la première, et éventuellement ainsi de suite.Preferably, the heating is of decreasing intensity, that is to say that a first heating power is applied first (for example of infrared irradiation), then a second heating power (for example of infrared irradiation) lower than the first, then optionally a third heating power (for example infrared irradiation) lower than the first, and possibly so on.

De préférence, les fibres de renfort sont à une distance de 2 à 25 cm, et de préférence de 6 à 15 cm de la source de rayonnement.Preferably, the reinforcing fibers are at a distance of 2 to 25 cm, and preferably 6 to 15 cm from the radiation source.

Le chauffage peut être par exemple effectué à une puissance maximale de 25 à 60 kW, de préférence de 30 à 50 kW.The heating can for example be carried out at a maximum power of 25 to 60 kW, preferably of 30 to 50 kW.

La durée de chauffage (du début du chauffage jusqu’au moment où l’on n’applique plus aucun chauffage) peut être notamment de 3 à 150 secondes, et de préférence de 10 à 80 secondes. Ainsi, le temps de chauffage peut notamment être de 3 à 10 secondes ; ou de 10 à 20 secondes ; ou de 20 à 30 secondes ; ou de 30 à 40 secondes ; ou de 40 à 50 secondes ; ou de 50 à 60 secondes ; ou de 60 à 70 secondes ; ou de 70 à 80 secondes ; ou de 80 à 90 secondes ; ou de 90 à 100 secondes ; ou de 100 à 110 secondes ; ou de 110 à 120 secondes ; ou de 120 à 130 secondes ; ou de 130 à 140 secondes ; ou de 140 à 150 secondes.The heating time (from the start of heating until the moment when no more heating is applied) can be in particular from 3 to 150 seconds, and preferably from 10 to 80 seconds. Thus, the heating time may in particular be from 3 to 10 seconds; or 10 to 20 seconds; or 20 to 30 seconds; or 30 to 40 seconds; or 40 to 50 seconds; or 50 to 60 seconds; or 60 to 70 seconds; or 70 to 80 seconds; or 80 to 90 seconds; or 90 to 100 seconds; or 100 to 110 seconds; or 110 to 120 seconds; or 120 to 130 seconds; or 130 to 140 seconds; or 140 to 150 seconds.

Lors du chauffage, la puissance absorbée par kg de l’ensemble des fibres de renfort et de la résine thermoplastique permet d’amener la résine thermoplastique à sa température de fusion et de la dépasser pour amener la résine à une température supérieure à sa température de fusion pour obtenir le semi-produit. Cette puissance peut notamment être de 10 à 1600 kW/kg, de préférence de 20 à 1400 kW/kg. Ainsi, cette puissance absorbée peut être de 10 à 100 kW/kg ; ou de 100 à 200 kW/kg ; ou de 200 à 300 kW/kg ; ou de 300 à 400 kW/kg ; ou de 400 à 500 kW/kg ; ou de 500 à 600 kW/kg ; ou de 600 à 700 kW/kg ; ou de 700 à 800 kW/kg ; ou de 800 à 900 kW/kg ; ou de 900 à 1000 kW/kg ; ou de 1000 à 1100 kW/kg ; ou de 1100 à 1200 kW/kg ; ou de 1200 à 1300 kW/kg ; ou de 1300 à 1400 kW/kg ; ou de 1400 à 1500 kW/kg ; ou de 1500 à 1600 kW/kg .During heating, the power absorbed per kg of all the reinforcing fibers and the thermoplastic resin makes it possible to bring the thermoplastic resin to its melting temperature and to exceed it to bring the resin to a temperature above its temperature of fusion to obtain the semi-finished product. This power can in particular be from 10 to 1600 kW/kg, preferably from 20 to 1400 kW/kg. Thus, this absorbed power can be from 10 to 100 kW/kg; or from 100 to 200 kW/kg; or from 200 to 300 kW/kg; or from 300 to 400 kW/kg; or from 400 to 500 kW/kg; or from 500 to 600 kW/kg; or from 600 to 700 kW/kg; or 700 to 800 kW/kg; or 800 to 900 kW/kg; or from 900 to 1000 kW/kg; or from 1000 to 1100 kW/kg; or from 1100 to 1200 kW/kg; or from 1200 to 1300 kW/kg; or from 1300 to 1400 kW/kg; or from 1400 to 1500 kW/kg; or from 1500 to 1600 kW/kg.

Cette puissance absorbée peut être calculée suivant la formule suivante :This absorbed power can be calculated using the following formula:

La puissance par unité de masse P est mesurée en kW/kg. Cp représente la capacité calorifique de l’ensemble des fibres de renfort et de la résine thermoplastique, et elle s’exprime en J/kg.°C, Tf représente la température de fusion de la résine en °C, Vm représente le taux volumique de fibres de renfort, ΔHf représente l’enthalpie de fusion de la résine en J/kg (pouvant être déterminée par DSC selon la norme EN ISO 11357-4 : 2014) et Dm représente le débit massique de semi-produit exprimé en kg/s.Power per unit mass P is measured in kW/kg. Cp represents the heat capacity of all the reinforcing fibers and the thermoplastic resin, and it is expressed in J/kg.°C, Tf represents the melting point of the resin in °C, Vm represents the volume rate of reinforcing fibers, ΔHf represents the enthalpy of fusion of the resin in J/kg (can be determined by DSC according to standard EN ISO 11357-4: 2014) and Dm represents the mass flow rate of semi-finished product expressed in kg/ s.

Pendant l’étape de chauffage, une vitesse de ligne de 2 à 80 m/min, de préférence de 5 à 40 m/min, par exemple de 10 à 20 m/min peut être utilisée.During the heating step, a line speed of 2 to 80 m/min, preferably 5 to 40 m/min, for example 10 to 20 m/min can be used.

Pendant l’étape de chauffage, la résine thermoplastique doit atteindre une température supérieure à sa température de fusion pour permettre la fabrication du semi-produit. Cette température peut notamment être de 320 à 420°C, de préférence de 360 à 400°C. Aussi, les fibres de renfort peuvent atteindre une température maximale de 300 à 440°C, de préférence de 360 à 400°C dans le cas de l’imprégnation de thermoplastiques de type PAEK. La température des fibres de renfort peut être mesurée au moyen d’un pyromètre ou d’une caméra thermique.During the heating step, the thermoplastic resin must reach a temperature above its melting point to allow the manufacture of the semi-finished product. This temperature may in particular be from 320 to 420°C, preferably from 360 to 400°C. Also, the reinforcing fibers can reach a maximum temperature of 300 to 440°C, preferably 360 to 400°C in the case of the impregnation of thermoplastics of the PAEK type. The temperature of the reinforcing fibers can be measured using a pyrometer or a thermal camera.

Selon certains modes de réalisation, au moins une partie de la fusion de la résine thermoplastique est effectuée sous atmosphère inerte. De préférence, toute l’étape de fusion de la résine thermoplastique est effectuée sous atmosphère inerte.According to certain embodiments, at least part of the melting of the thermoplastic resin is carried out under an inert atmosphere. Preferably, the entire step of melting the thermoplastic resin is carried out under an inert atmosphere.

Par «fusion sous atmosphère inerte», on entend une fusion dans laquelle le produit à fondre est mis en contact avec un mélange gazeux essentiellement dépourvu d’oxygène. La fusion sous atmosphère inerte peut se faire par exemple dans une enceinte remplie d’azote ou d’un autre mélange gazeux inerte, ou bien dans une enceinte remplie d’air mais avec un balayage de mélange gazeux inerte (par exemple azote) sur le produit fondu.By " melting under an inert atmosphere " is meant a melting in which the product to be melted is brought into contact with a gaseous mixture essentially devoid of oxygen. Melting under an inert atmosphere can take place, for example, in an enclosure filled with nitrogen or another inert gas mixture, or else in an enclosure filled with air but with a sweep of an inert gas mixture (for example nitrogen) on the molten product.

L’étape de calandrage peut être effectuée notamment par un dispositif de calandrage chauffant. La température lors du calandrage peut notamment être de 20 à 350 °C, de préférence de 140 à 240°CThe calendering step can be carried out in particular by a heating calendering device. The temperature during the calendering can in particular be from 20 to 350° C., preferably from 140 to 240° C.

Le semi-produit se présente généralement sous la forme d’un ruban plus ou moins large (on peut parler de nappe ou feuille à partir d’une certaine largeur) et plus ou moins épais. Ces semi-produits ont de préférence les dimensions suivantes :

  • une épaisseur de 0,05 à 1 mm, de préférence de 0,15 à 0,4 mm ;
  • une longueur de 0,01 m à 25.000 m pour des produits à base de fibres de verre par exemple et à 10.000 m pour des tapes à base de fibres de carbone.
  • une largeur de 0,005 m à 5 m, de préférence de 0,01 m à 5 m.
The semi-finished product generally comes in the form of a more or less wide ribbon (one can speak of a web or sheet from a certain width) and more or less thick. These semi-finished products preferably have the following dimensions:
  • a thickness of 0.05 to 1 mm, preferably 0.15 to 0.4 mm;
  • a length of 0.01 m to 25,000 m for products based on glass fibers for example and 10,000 m for tapes based on carbon fibers.
  • a width of 0.005 m to 5 m, preferably 0.01 m to 5 m.

De préférence, les semi-produits selon l’invention comportent de 1 à 99 % en poids, de préférence de 30 à 90 %, en particulier de 50 à 80 % en poids, et en particulier de 60 à 70 % en poids de fibres de renfort.Preferably, the semi-finished products according to the invention comprise from 1 to 99% by weight, preferably from 30 to 90%, in particular from 50 to 80% by weight, and in particular from 60 to 70% by weight of fibers reinforcement.

De préférence, les semi-produits selon l’invention comportent de 1 à 99 % en poids, de préférence de 10 à 70 %, en particulier de 20 à 50 % en poids, et en particulier de 30 à 40 % en poids de résine.Preferably, the semi-finished products according to the invention comprise from 1 to 99% by weight, preferably from 10 to 70%, in particular from 20 to 50% by weight, and in particular from 30 to 40% by weight of resin .

Les semi-produits selon l’invention peuvent avoir une température de cristallisation Tcsemi-produitde 220 à 320 °C, de préférence de 245 à 295°C déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme EN ISO 11357-4 : 2014 lors d’un refroidissement à 20°C/min.The semi-finished products according to the invention may have a semi-finished product crystallization temperature Tc of 220 to 320° C., preferably of 245 to 295° C. determined by differential calorimetric analysis (DSC) according to standard EN ISO 11357-4: 2014 when cooling at 20°C/min.

La Tcsemi-produitdes semi-produits selon l’invention est supérieure ou égale à la Tcrésine(c’est-à-dire à la température de cristallisation de la résine thermoplastique seule avant la fabrication du semi-produit).The semi-finished Tc of the semi- finished products according to the invention is greater than or equal to the resin Tc (that is to say at the crystallization temperature of the thermoplastic resin alone before the manufacture of the semi-finished product).

Selon certains modes de réalisation, la Tcsemi-produitest égale à Tcrésine. Alternativement, la Tcsemi-produitest supérieure de la Tcrésinede 1 à 10°C et de préférence de 4 à 8°C. La Tcsemi-produitpeut par exemple être de 1 à 2°C ; ou de 2 à 4°C ; ou de 4 à 6°C ; ou de 6 à 8°C ; ou de 8 à 10°C supérieure ou égale à la Tcrésine.According to some embodiments, the Tc semi-product is equal to Tc resin . Alternatively, the semi- finished Tc is higher than the resin Tc by 1 to 10°C and preferably by 4 to 8°C. The Tc semi-product can for example be from 1 to 2°C; or 2 to 4°C; or 4 to 6°C; or 6 to 8°C; or 8 to 10°C greater than or equal to the Tc resin .

Les semi-produits de l’invention peuvent également comprendre en outre des charges (autres que les fibres de renfort) et/ou des additifs fonctionnels. Parmi les additifs fonctionnels, on peut notamment inclure un ou des tensioactifs, stabilisants UV, stabilisants thermiques, stabilisants à la lumière, modifiants choc, plastifiants, agents expansifs et/ou agents biocides, des particules conductrices thermiquement et/ou électriquement, des colorants, des agents ignifugeants, des retardateurs de flammes etc….The semi-finished products of the invention may also further comprise fillers (other than the reinforcing fibers) and/or functional additives. Among the functional additives, it is possible in particular to include one or more surfactants, UV stabilizers, thermal stabilizers, light stabilizers, impact modifiers, plasticizers, expanding agents and/or biocidal agents, thermally and/or electrically conductive particles, dyes, flame retardants, flame retardants, etc.

Les charges peuvent notamment être des charges minérales telles que l’alumine, la silice, le carbonate de calcium, le dioxyde de titane, les billes de verre, le noir de carbone, le graphite le graphène et les nanotubes de carbone.The fillers can in particular be mineral fillers such as alumina, silica, calcium carbonate, titanium dioxide, glass beads, carbon black, graphite, graphene and carbon nanotubes.

La quantité totale de charges et additifs est de préférence inférieure ou égale à 5 % en poids, de préférence encore à 2 % en poids, de préférence encore à 1 % en poids dans le semi-produit.The total quantity of fillers and additives is preferably less than or equal to 5% by weight, more preferably 2% by weight, more preferably 1% by weight in the semi-finished product.

Les additifs et/ou charges, lorsqu’ils sont présents, peuvent être de préférence incorporés lors de l’imprégnation avec la résine.Additives and/or fillers, when present, can preferably be incorporated during impregnation with the resin.

Procédé de fabrication de pièces compositesComposite parts manufacturing process

Le procédé de fabrication d’une pièce composite implique :

  • l’empilement d’au moins deux semi-produits ;
  • la consolidation des semi-produits, et
  • le refroidissement des semi-produits afin d’obtenir la pièce composite.
The manufacturing process of a composite part involves:
  • the stacking of at least two semi-finished products;
  • the consolidation of semi-finished products, and
  • the cooling of the semi-finished products in order to obtain the composite part.

La résine thermoplastique peut être identique ou différente d’un semi-produit à l’autre formant la même pièce composite. De préférence, la résine thermoplastique est de même nature (par exemple du PEK ou du PEKK ou du PEEK) dans l’ensemble des semi-produits de la pièce composite. Elle peut éventuellement comporter un grade différent d’un semi-produit à l’autre, par exemple une viscosité différente, un poids moléculaire différent ou une température de fusion différente. Alternativement, le grade de la résine thermoplastique est le même dans l’ensemble des semi-produits de la pièce composite.The thermoplastic resin can be identical or different from one semi-finished product to another forming the same composite part. Preferably, the thermoplastic resin is of the same nature (for example PEK or PEKK or PEEK) in all the semi-finished products of the composite part. It may possibly include a different grade from one semi-finished product to another, for example a different viscosity, a different molecular weight or a different melting temperature. Alternatively, the grade of the thermoplastic resin is the same in all the semi-finished products of the composite part.

La pièce composite obtenue à partir de ce procédé est caractérisée par une température de cristallisation Tccomposite.The composite part obtained from this process is characterized by a composite crystallization temperature Tc.

Lorsque la résine thermoplastique des différents semi-produits est la même, ou lorsque les semi-produits sont les mêmes, la température Tccompositepeut être comparée à la température Tcrésinede la résine de départ, ou à la température Tcsemi-produitdes semi-produits utilisés pour la fabrication de la pièce.When the thermoplastic resin of the different semi-products is the same, or when the semi-products are the same, the composite Tc temperature can be compared with the resin Tc temperature of the starting resin, or with the semi-product Tc temperature of the semi-finished products used to manufacture the part.

Ainsi, dans des modes de réalisation, Tccomposite≥ Tcrésine– 5°C. Ainsi, la différence entre la Tcrésineet la Tccompositepeut être moins de 5°C ; ou moins de 4°C ; ou moins de 3°C ; ou moins de 2°C ; ou moins de 1°C.Thus, in embodiments, Tc composite ≥ Tc resin – 5°C. Thus, the difference between the Tc resin and the Tc composite can be less than 5°C; or less than 4°C; or less than 3°C; or less than 2°C; or less than 1°C.

Dans des modes de réalisation, Tccomposite≥ Tcsemi-produit– 10°C. Ainsi, la différence entre la Tcsemi-produitet la Tccompositepeut être de moins de 10°C ; ou moins de 9°C ; ou moins de 8°C ; ou moins de 7°C ; ou moins de 6°C ; ou moins de 5°C ; ou moins de 4°C ; ou moins de 3°C ; ou moins de 2°C ; ou moins de 1°C.In embodiments, Tc composite ≥ Tc semi-product – 10°C. Thus, the difference between the semi- finished Tc and the composite Tc can be less than 10°C; or less than 9°C; or less than 8°C; or less than 7°C; or less than 6°C; or less than 5°C; or less than 4°C; or less than 3°C; or less than 2°C; or less than 1°C.

La Tccomposited’une pièce composite selon l’invention peut valoir de 210 à 320 °C et de préférence de 245 à 295 °C déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme EN ISO 11357-4 : 2014 lors d’un refroidissement à 20°C/min.The composite Tc of a composite part according to the invention can be from 210 to 320° C. and preferably from 245 to 295° C. determined by differential calorimetric analysis (DSC) according to standard EN ISO 11357-4: 2014 during cooling at 20°C/min.

Les pièces composites sont obtenues par exemple en fabriquant d’abord une préforme, notamment par placement ou drapage des semi-produits pré-imprégnés dans un moule. La pièce composite est ensuite obtenue par consolidation, étape lors de laquelle la préforme est chauffée, généralement sous pression dans un autoclave, de sorte à assembler par fusion les semi-produits. De préférence, les semi-produits fabriqués selon l’invention peuvent être consolidés hors autoclave, par exemple sous bâche à vide placée dans une étuve. Un tel équipement est plus économique qu’un autoclave, et donc avantageux à utiliser. Toutefois, il permet un niveau de compression plus faible qu’un autoclave.Composite parts are obtained, for example, by first manufacturing a preform, in particular by placing or draping pre-impregnated semi-finished products in a mould. The composite part is then obtained by consolidation, a step during which the preform is heated, generally under pressure in an autoclave, so as to assemble the semi-finished products by fusion. Preferably, the semi-finished products produced according to the invention can be consolidated outside the autoclave, for example under a vacuum tank placed in an oven. Such equipment is more economical than an autoclave, and therefore advantageous to use. However, it allows a lower level of compression than an autoclave.

Ainsi, lorsque la consolidation est effectuée dans un autoclave, la pression appliquée dans l’autoclave peut être de 1 à 20 bar et de préférence de 7 à 10 bar. Ainsi, la pression appliquée dans l’autoclave peut notamment être de 1 à 1,5 bar ; ou de 1,5 à 2 bar ; ou de 2 à 2,5 bar ; ou de 2,5 à 3 bar ; ou de 3 à 3,5 bar ; ou de 3,5 à 4 bar ; ou de 4 à 4,5 bar ; ou de 4,5 à 5 bar ; ou de 5 à 5,5 bar ; ou de 5,5 à 6 bar ; ou de 6 à 6,5 bar ; ou de 6,5 à 7 bar ; ou de 7 à 7,5 bar ; ou de 7,5 à 8 bar ; ou de 8 à 8,5 bar ; ou de 8,5 à 9 bar ; ou de 9 à 9,5 bar ; ou de 9,5 à 10 bar ; ou de 10 à 10,5 bar ; ou de 10,5 à 11 bar ; ou de 11 à 11,5 bar ; ou de 11 ;5 à 12 bar ; ou de 12 à 12,5 bar ; ou de 12,5 à 13 bar ; ou de 13 à 13,5 bar ; ou de 13,5 à 14 bar ; ou de 14 à 14,5 bar ; ou de 14,5 à 15 bar ; ou de 15 à 15,5 bar ; ou de 15,5 à 16 bar ; ou de 16 à 16,5 bar ; ou de 16,5 à 17 bar ; ou de 17 à 17,5 bar ; ou de 17 ;5 à 18 bar ; ou de 18 à 18,5 bar ; ou de 18,5 à 19 bar ; ou de 19 à 19,5 bar ; ou de 19,5 à 20 bar.Thus, when the consolidation is carried out in an autoclave, the pressure applied in the autoclave can be from 1 to 20 bar and preferably from 7 to 10 bar. Thus, the pressure applied in the autoclave can in particular be from 1 to 1.5 bar; or 1.5 to 2 bar; or from 2 to 2.5 bar; or 2.5 to 3 bar; or from 3 to 3.5 bar; or 3.5 to 4 bar; or 4 to 4.5 bar; or 4.5 to 5 bar; or 5 to 5.5 bar; or 5.5 to 6 bar; or 6 to 6.5 bar; or 6.5 to 7 bar; or 7 to 7.5 bar; or 7.5 to 8 bar; or 8 to 8.5 bar; or 8.5 to 9 bar; or 9 to 9.5 bar; or 9.5 to 10 bar; or 10 to 10.5 bar; or from 10.5 to 11 bar; or 11 to 11.5 bar; or from 11.5 to 12 bar; or from 12 to 12.5 bar; or from 12.5 to 13 bar; or from 13 to 13.5 bar; or 13.5 to 14 bar; or from 14 to 14.5 bar; or 14.5 to 15 bar; or 15 to 15.5 bar; or 15.5 to 16 bar; or 16 to 16.5 bar; or 16.5 to 17 bar; or from 17 to 17.5 bar; or from 17.5 to 18 bar; or from 18 to 18.5 bar; or from 18.5 to 19 bar; or from 19 to 19.5 bar; or 19.5 to 20 bar.

Lorsque la consolidation est effectuée dans une bâche à vide, la pression appliquée dans la bâche à vide peut être de 50 à 900 mbar et de préférence de 300 à 800 mbar. Ainsi, la pression appliquée dans la bâche à vide peut notamment être de 50 à 100 mbar ; ou 100 à 150 mbar ; ou 150 à 200 mbar ; ou 200 à 250 mbar ; ou de 250 à 300 mbar ; ou de 300 à 350 mbar ; ou de 350 à 400 mbar ; ou de 400 à 450 mbar ; ou de 450 à 500 mbar ; ou de 500 à 550 mbar ; ou de 550 à 600 mbar ; ou de 600 à 650 mbar ; ou de 650 à 700 mbar ; ou de 700 à 750 mbar ; ou de 750 à 800 mbar ; ou de 800 à 850 mbar ; ou de 850 à 900 mbar.When the consolidation is carried out in a vacuum tank, the pressure applied in the vacuum tank can be from 50 to 900 mbar and preferably from 300 to 800 mbar. Thus, the pressure applied in the vacuum tank can in particular be from 50 to 100 mbar; or 100 to 150 mbar; or 150 to 200 mbar; or 200 to 250 mbar; or from 250 to 300 mbar; or from 300 to 350 mbar; or from 350 to 400 mbar; or from 400 to 450 mbar; or from 450 to 500 mbar; or from 500 to 550 mbar; or from 550 to 600 mbar; or from 600 to 650 mbar; or from 650 to 700 mbar; or from 700 to 750 mbar; or from 750 to 800 mbar; or from 800 to 850 mbar; or 850 to 900 mbar.

Lors de la consolidation de la préforme, la température des semi-produits peut augmenter jusqu’à une température maximale, supérieure à la température de fusion de la résine thermoplastique, puis rester constante.During the consolidation of the preform, the temperature of the semi-products can increase to a maximum temperature, higher than the melting temperature of the thermoplastic resin, and then remain constant.

La température maximale est de préférence fixée à une valeur qui est de 5 à 50°C supérieure à la température de fusion de la résine, de préférence de 10 à 40°C supérieure à la température de fusion de la résine, de préférence de 20 à 30°C supérieure à la température de fusion de la résine, et par exemple supérieure de 25°C à la température de fusion de la résine.The maximum temperature is preferably set at a value which is 5 to 50°C higher than the melting temperature of the resin, preferably 10 to 40°C higher than the melting temperature of the resin, preferably 20 at 30° C. higher than the melting point of the resin, and for example higher by 25° C. than the melting point of the resin.

La température maximale peut être, selon les cas, de 300 et 450°C, de préférence de 320 à 400°C, et par exemple de 375°C. Dans certains modes de réalisation, la température maximale de chauffage peut être de 300 à 320°C ; ou de 320 à 340°C ; ou de 340 à 360°C ; ou de 360 à 380°C ; ou de 380 à 400°C ; ou de 400 à 420°C ; ou de 420 à 450°C.The maximum temperature may be, depending on the case, 300 and 450°C, preferably 320 to 400°C, and for example 375°C. In some embodiments, the maximum heating temperature may be 300 to 320°C; or 320 to 340°C; or 340 to 360°C; or 360 to 380°C; or 380 to 400°C; or 400 to 420°C; or 420 to 450°C.

La consolidation d’une préforme est suivie par son refroidissement afin de solidifier la pièce composite. Ainsi, la température est diminuée à une température inférieure à la température de fusion de la résine.The consolidation of a preform is followed by its cooling in order to solidify the composite part. Thus, the temperature is decreased to a temperature below the melting temperature of the resin.

Dans les procédés de fabrication des pièces composites, les semi-produits ou préformes sont soumis à différents cycles thermiques sous pression ou sous vide afin de les assembler entre eux pour former la pièce composite et/ou de la mettre en forme.In the processes for manufacturing composite parts, the semi-finished products or preforms are subjected to various thermal cycles under pressure or under vacuum in order to assemble them together to form the composite part and/or to shape it.

Dans certains modes de réalisation, un certain nombre de semi-produits peuvent être positionnés côte à côte et bord à bord sur un plan. Dans ce cas, les fibres de renfort des semi-produits peuvent être orientées dans la même direction. Ainsi, les semi-produits peuvent former une couche d’épaisseur qui correspond à l’épaisseur d’un semi-produit. Dans certains modes de réalisation, le plan sur lequel sont positionnés les semi-produits peut être courbé. Dans certains modes de réalisation, les semi-produits peuvent être positionnés sur un mandrin, circulaire par exemple. Dans d’autres modes de réalisation, les semi-produits peuvent être positionnés de telle façon qu’un léger recouvrement est possible sur chacun des bords des semi-produits. Ces placements de semi-produits peuvent-être réalisés par exemple à l’aide d’un moyen de dépose automatisé de type AFP (Automated Fiber Placement). Alternativement, ces placements peuvent être réalisés à l’aide d’un procédé d’enroulement filamentaire. Ainsi, une couche de semi-produits peut être constituée d’un ou de plusieurs semi-produits positionnés les uns à côté des autres. Cette couche de semi-produits se présente de préférence avec les dimensions suivantes :

  • une épaisseur de 0,05 à 1 mm, de préférence de 0,15 à 0,4 mm ;
  • une longueur de 0,01 à 100 m, de préférence de 0,1 à 10 m ;
  • une largeur de 0,005 à 5 m, de préférence de 0,01 à 5 m.
In some embodiments, a number of semi-finished products may be positioned side-by-side and edge-to-edge on a plane. In this case, the reinforcing fibers of the semi-finished products can be oriented in the same direction. Thus, the semi-finished products can form a layer of thickness which corresponds to the thickness of a semi-finished product. In some embodiments, the plane on which the semi-finished products are positioned may be curved. In certain embodiments, the semi-finished products can be positioned on a mandrel, circular for example. In other embodiments, the semi-finished products can be positioned in such a way that a slight overlap is possible on each of the edges of the semi-finished products. These placements of semi-finished products can be made, for example, using an automated laying means of the AFP (Automated Fiber Placement) type. Alternatively, these placements can be made using a filament winding process. Thus, a layer of semi-finished products can be made up of one or more semi-finished products positioned next to each other. This layer of semi-finished products preferably has the following dimensions:
  • a thickness of 0.05 to 1 mm, preferably 0.15 to 0.4 mm;
  • a length of 0.01 to 100 m, preferably 0.1 to 10 m;
  • a width of 0.005 to 5 m, preferably 0.01 to 5 m.

On appelle préforme un assemblage d’un certain nombre de couches de semi-produit. Le nombre de couches dans une préforme peut varier de 1 à 200, de préférence de 6 à 48.A preform is an assembly of a certain number of layers of semi-finished product. The number of layers in a preform can vary from 1 to 200, preferably from 6 to 48.

Ainsi, le nombre de couches dans une préforme peut varier de 1 à 150 couches, de préférence de 4 à 100, et idéalement de 6 à 48.Thus, the number of layers in a preform can vary from 1 to 150 layers, preferably from 4 to 100, and ideally from 6 to 48.

Ainsi, une préforme selon l’invention peut par exemple comprendre de 1 à 10 ; ou de 10 à 20 ; ou de 20 à 30 ; ou de 30 à 40 ; ou de 40 à 50 ; ou de 50 à 60 ; ou de 60 à 70 ; ou de 70 à 80 ; ou de 80 à 90 ; ou de 90 à 100 ; ou de 100 à 110 ; ou de 110 à 120 ; ou de 120 à 130 ; ou de 130 à 140 ; ou de 140 à 150 couches de semi-produits.Thus, a preform according to the invention can for example comprise from 1 to 10; or from 10 to 20; or from 20 to 30; or from 30 to 40; or from 40 to 50; or from 50 to 60; or 60 to 70; or 70 to 80; or 80 to 90; or from 90 to 100; or from 100 to 110; or from 110 to 120; or from 120 to 130; or from 130 to 140; or 140 to 150 layers of semi-finished products.

Les fibres de renfort ont de préférence une orientation essentiellement unidirectionnelle dans chaque couche de semi-produits. L’orientation unidirectionnelle des fibres de renfort peut être la même d’une couche à l’autre, c’est-à-dire que deux couches de semi-produits adjacentes présentent des orientations unidirectionnelles de fibres de renfort qui forment essentiellement un angle de 0° l’une par rapport à l’autre. De préférence toutefois, l’orientation unidirectionnelle des fibres de renfort diffère d’une couche de semi-produits à l’autre. De préférence encore, deux couches de semi-produits adjacentes présentent des orientations unidirectionnelles de fibres de renfort qui forment essentiellement un angle d’environ 90° l’une par rapport à l’autre ; ou qui forment essentiellement un angle d’environ 45° l’une par rapport à l’autre.The reinforcing fibers preferably have an essentially unidirectional orientation in each layer of semi-finished products. The unidirectional orientation of the reinforcing fibers can be the same from one layer to another, i.e. two adjacent layers of semi-finished products have unidirectional orientations of the reinforcing fibers which essentially form an angle of 0° to each other. Preferably, however, the unidirectional orientation of the reinforcing fibers differs from one layer of semi-finished products to another. More preferably, two layers of adjacent semi-finished products have unidirectional orientations of reinforcing fibers which essentially form an angle of about 90° with respect to each other; or which substantially form an angle of approximately 45° to each other.

Dans certains modes de réalisation, deux couches de semi-produits adjacentes peuvent présenter des orientations unidirectionnelles de fibres de renfort qui forment essentiellement un angle de 0 à 20° ; ou de 20 à 45° ; ou de 45 à 60° ; ou de 60 à 90° l’une par rapport à l’autre ; ces angles pouvant être comptés positivement et/ou négativement.In certain embodiments, two layers of adjacent semi-finished products can present unidirectional orientations of reinforcing fibers which essentially form an angle of 0° to 20°; or from 20 to 45°; or 45 to 60°; or 60 to 90° to each other; these angles being able to be counted positively and/or negatively.

Les pièces composites ainsi fabriquées par consolidation des préformes peuvent être transformées davantage, afin d’obtenir des assemblages de pièces composites complexes. Ainsi, il est possible de co-consolider des pièces composites, procédé généralement réalisé en autoclave au moyen d’un nouveau cycle thermique, ou de venir souder des pièces les unes aux autres par échauffement local.The composite parts thus manufactured by consolidating the preforms can be further transformed, in order to obtain assemblies of complex composite parts. Thus, it is possible to co-consolidate composite parts, a process generally carried out in an autoclave using a new thermal cycle, or to weld parts together by local heating.

Les pièces composites qui sont obtenues avec le procédé selon l’invention peuvent être des pièces d’engin de locomotion aérien ou spatial, ou des pièces d’installation de forage (pour les champs d’hydrocarbures), ou toute pièce située en contact ou en proximité d’un moteur (par exemple d’un moteur de véhicule maritime, terrestre ou aérien) ou d’un réacteur, et notamment des joints, connecteurs, gaines et pièces structurales. Il peut également s’agir de pièces destinées à être soumises à une friction, c’est-à-dire de pièces en contact mobile avec une ou plusieurs surfaces, en utilisation. De telles pièces peuvent notamment être des supports, des bagues, des sièges de soupapes, des engrenages, des pistons, des bagues de pistons, des guides de soupapes, des pales de compresseurs, des joints et des composants de moteurs.The composite parts which are obtained with the process according to the invention can be parts of an aerial or space locomotion machine, or parts of a drilling installation (for hydrocarbon fields), or any part located in contact or in the vicinity of an engine (for example an engine of a maritime, land or air vehicle) or a reactor, and in particular seals, connectors, sheaths and structural parts. They may also be parts intended to be subjected to friction, i.e. parts in moving contact with one or more surfaces, in use. Such parts can in particular be supports, rings, valve seats, gears, pistons, piston rings, valve guides, compressor blades, seals and engine components.

ExemplesExamples

Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter.The following examples illustrate the invention without limiting it.

Exemple 1 – Fabrication de semi-produit et de pièce composite selon l’inventionExample 1 – Manufacture of semi-finished product and composite part according to the invention

Pour étudier les propriétés et la dégradation d’un semi-produit comprenant des fibres de carbone et du PEKK comme résine thermoplastique, ainsi que d’une pièce composite comprenant également des fibres de carbone et la même résine thermoplastique, la température de cristallisation de la résine PEKK seule a d’abord été mesurée à Tcrésine=263°C par analyse DSC comme illustré dans lafigure 1(C).To study the properties and degradation of a semi-finished product comprising carbon fibers and PEKK as the thermoplastic resin, as well as of a composite part also comprising carbon fibers and the same thermoplastic resin, the crystallization temperature of the PEKK resin alone was first measured at Tc resin =263°C by DSC analysis as illustrated in Figure 1 (C).

Ensuite, un semi-produit a été fabriqué à partir de cette résine PEKK et des fibres de carbone par un procédé d’imprégnation en lit fluidisé de poudre tel que décrit dans le document WO 2018/115736.Then, a semi-finished product was manufactured from this PEKK resin and carbon fibers by a powder fluidized bed impregnation process as described in document WO 2018/115736.

Le chauffage des fibres de carbone imprégnées a été effectué dans un four infrarouge avec une puissance de 40 % pendant 2 s, une puissance de 20 % pendant 3,5 s et une puissance de 0 % pendant 3,5 s. Les puissances indiquées sont des pourcentages de puissance maximale délivrée par les modules infrarouges, soit 36 kW pour le premier four IR et 48 kW pour chacun des deux suivants.Heating of the impregnated carbon fibers was carried out in an infrared oven with 40% power for 2 s, 20% power for 3.5 s and 0% power for 3.5 s. The powers indicated are percentages of the maximum power delivered by the infrared modules, ie 36 kW for the first IR oven and 48 kW for each of the following two.

La vitesse du semi-produit dans le four infrarouge était de 5 m/min et l’énergie totale fournie lors du chauffage était 2,2 kW.min.The speed of the semi-finished product in the infrared oven was 5 m/min and the total energy supplied during heating was 2.2 kW.min.

Le calandrage a été effectué à une température de calandre de 230°C, le produit étant lui maintenu à une température au-delà de son point de fusion, soit 380°C.The calendering was carried out at a calender temperature of 230° C., the product itself being maintained at a temperature above its melting point, ie 380° C.

L’analyse DSC du semi-produit obtenu selon ce procédé a permis de mesurer la température de cristallisation du semi-produit Tcsemi-produit=268°C comme illustré dans lafigure 2(C).The DSC analysis of the semi-product obtained according to this process made it possible to measure the crystallization temperature of the semi-product Tc semi-product =268° C. as illustrated in FIG. 2 (C).

La Tcsemi-produitest donc supérieure à la Tcrésine. Semi- finished Tc is therefore superior to resin Tc.

Une pièce composite a ensuite été fabriquée à partir de semi-produits tels que fabriqués ci-dessus. Elle résulte de l’assemblage par juxtaposition et de la consolidation de 23 plis en orientation 0°. Chaque pli est constitué de tapes de 12 mm de largeur et de 0,25 mm d’épaisseur. Ces plis ont été déposés à l’aide d’un robot de placement de bandes automatisé équipé d’un chauffage LASER. La consolidation a été effectuée dans un autoclave à la température plateau de 375°C pendant 30 min (montée en température avec une rampe à 10°C/min et un refroidissement à -10°C/min). La pression d’azote dans l’autoclave a été maintenue constante (7 bars), le niveau de vide appliqué au niveau de la pièce étant fixé à 100 mbar.A composite part was then fabricated from semi-finished products as fabricated above. It results from the assembly by juxtaposition and the consolidation of 23 folds in orientation 0°. Each ply consists of tapes 12 mm wide and 0.25 mm thick. These folds were deposited using an automated tape placement robot equipped with LASER heating. Consolidation was carried out in an autoclave at a plateau temperature of 375° C. for 30 min (temperature rise with a ramp at 10° C./min and cooling at -10° C./min). The nitrogen pressure in the autoclave was kept constant (7 bars), the vacuum level applied at the level of the part being fixed at 100 mbar.

L’analyse DSC de la pièce composite a permis de mesurer la température de cristallisation de la pièce composite Tccomposite=261°C comme illustré dans lafigure 3(C).The DSC analysis of the composite part made it possible to measure the crystallization temperature of the composite part Tc composite =261° C. as illustrated in FIG. 3 (C).

La Tccompositeprésente donc une différence de 2°C avec la Tcrésine.The Tc composite therefore has a difference of 2°C with the Tc resin .

Exemple 2 – Exemple comparatifExample 2 – Comparative example

Un autre semi-produit a été fabriqué à partir d’une résine PEKK (ayant une température de cristallisation Tcrésinede 273°C selon l’analyse DSC et comme illustré dans lafigure 4(C)) et des fibres de carbone.Another semi-finished product was made from a PEKK resin (having a crystallization temperature Tc resin of 273°C according to DSC analysis and as shown in Fig. 4 (C)) and carbon fibers.

Le même mode d’imprégnation que dans l’exemple 1 a été utilisé.The same mode of impregnation as in Example 1 was used.

Le chauffage des fibres de carbone imprégnées a été effectué dans un four infrarouge avec une puissance de 65 % pendant 2 s, une puissance de 65 % pendant 3,5 s et une puissance de 55 % pendant 3,5 s. Les pourcentages de puissance correspondent à la puissance émise par les modules infrarouges, cette puissance étant indiquée comme étant un pourcentage maximal de la puissance que peut fournir un module. Ici chaque module a une puissance maximale de 48 kW.Heating of the impregnated carbon fibers was carried out in an infrared oven with 65% power for 2 s, 65% power for 3.5 s and 55% power for 3.5 s. The power percentages correspond to the power emitted by the infrared modules, this power being indicated as being a maximum percentage of the power that a module can provide. Here each module has a maximum power of 48 kW.

La vitesse du semi-produit dans le four infrarouge était de 5 m/min et l’énergie totale fournie lors du chauffage était de 10,3 kW.min.The speed of the semi-finished product in the infrared oven was 5 m/min and the total energy supplied during heating was 10.3 kW.min.

Le calandrage a été effectué à une température de 230°C.The calendering was carried out at a temperature of 230°C.

L’analyse DSC du semi-produit obtenu selon ce procédé a permis de mesurer la température de cristallisation du semi-produit Tcsemi-produit=267°C comme illustré dans lafigure 5(C).The DSC analysis of the semi-product obtained according to this process made it possible to measure the crystallization temperature of the semi-product Tc semi-product =267° C. as illustrated in FIG. 5 (C).

La Tcsemi-produitest dans ce cas-là inférieure de la Tcrésine.The semi- finished Tc is in this case lower than the Tc resin .

Une pièce composite a ensuite été fabriquée à partir de semi-produits tels que fabriqués ci-dessus selon le même procédé que dans l’exemple précédent. A composite part was then manufactured from semi-finished products as manufactured above using the same process as in the previous example.

L’analyse DSC de la pièce composite a permis de mesurer la température de cristallisation de la pièce composite Tccomposite=249°C comme illustré dans lafigure 6(C).The DSC analysis of the composite part made it possible to measure the crystallization temperature of the composite part Tc composite =249° C. as illustrated in FIG. 6 (C).

La Tccompositeprésente donc une différence de 25°C avec la Tcrésine.The Tc composite therefore has a difference of 25°C with the Tc resin .

Claims (17)

Procédé de fabrication d’un semi-produit, comprenant les étapes suivantes :
  • la fourniture de fibres de renfort et d’une résine thermoplastique ayant une température de cristallisation Tcrésine;
  • le mélange des fibres de renfort avec la résine thermoplastique ;
  • le chauffage pour effectuer la fusion de la résine thermoplastique et pour la porter à une température supérieure à la température de fusion de la résine ; et
  • optionnellement, une étape de calandrage ;
le semi-produit étant caractérisé par une température de cristallisation Tcsemi-produit, la Tcsemi-produitétant supérieure ou égale à la Tcrésine.
Process for manufacturing a semi-finished product, comprising the following steps:
  • providing reinforcing fibers and a thermoplastic resin having a crystallization temperature Tc resin ;
  • mixing the reinforcing fibers with the thermoplastic resin;
  • heating to effect melting of the thermoplastic resin and to bring it to a temperature above the melting temperature of the resin; and
  • optionally, a calendering step;
the semi-finished product being characterized by a crystallization temperature Tcsemi-finished product, the CTsemi-finished productbeing greater than or equal to the Tcresin.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel la fusion de la résine thermoplastique est effectuée par chauffage des fibres de renfort, ou de la résine thermoplastique, ou de l’ensemble des fibres de renfort et de la résine thermoplastique.Process according to claim 1, in which the melting of the thermoplastic resin is carried out by heating the reinforcing fibers, or the thermoplastic resin, or the assembly of the reinforcing fibers and the thermoplastic resin. Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel le chauffage est effectué par irradiation infrarouge, irradiation UV, irradiation micro-ondes, irradiation laser, chauffage par convection ou chauffage par ondes hautes fréquence, et de préférence par irradiation infrarouge.Manufacturing process according to claim 2, wherein the heating is carried out by infrared irradiation, UV irradiation, microwave irradiation, laser irradiation, convection heating or high-frequency wave heating, and preferably by infrared irradiation. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel au moins une partie de l’étape de fusion de la résine thermoplastique est effectué sous atmosphère inerte.Manufacturing process according to one of Claims 1 to 3, in which at least part of the step of melting the thermoplastic resin is carried out under an inert atmosphere. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel, lors de l’étape de fusion de la résine thermoplastique, on fournit à l’ensemble des fibres de renfort et de la résine thermoplastique une puissance par unité de masse de 10 à 1600 kW/kg, de préférence de 20 à 1400 kW/kg.Process according to one of Claims 1 to 4, in which, during the step of melting the thermoplastic resin, the assembly of the reinforcing fibers and the thermoplastic resin is supplied with a power per unit mass of 10 to 1600 kW/kg, preferably from 20 to 1400 kW/kg. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le chauffage de la résine thermoplastique à une température supérieure à sa température de fusion est effectué jusqu’à une température de 320 à 420°C, et de préférence de 360 à 400°C.Process according to one of Claims 1 to 5, in which the heating of the thermoplastic resin to a temperature above its melting point is carried out up to a temperature of 320 to 420°C, and preferably of 360 to 400° vs. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la Tcsemi-produitest supérieure à la Tcrésinede 1 à 10°C, et de préférence de 4 à 8°C.Process according to one of Claims 1 to 6, in which the Tc semi-product is higher than the Tc resin by 1 to 10°C, and preferably by 4 to 8°C. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la résine thermoplastique est une ou plusieurs polyaryléthercétones choisies parmi les polyéthercétones, les polyétheréthercétones les polyéthercétonecétones, les polyétheréthercétonecétones, les polyéthercétoneéthercétonecétones, les polyétheréthercétoneéthercétones, les polyétherétheréthercétones, et les polyétherdiphényleéthercétones polyétheréthercétones, et de préférence choisies parmi les polyéthercétones, les polyéthercétonecétones, et les polyétheréthercétones.Process according to one of Claims 1 to 7, in which the thermoplastic resin is one or more polyaryletherketones chosen from polyetherketones, polyetheretherketones, polyetherketoneketones, polyetheretherketoneketones, polyetheretherketoneketoneketones, polyetheretherketoneetherketones, polyetheretherketones, and polyetherdiphenyletherketones, polyetheretherketones, and preferably chosen from polyetherketones, polyetherketoneketones and polyetheretherketones. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel les fibres de renfort sont des fibres de carbone et/ou des fibres de verre.Method according to one of Claims 1 to 8, in which the reinforcing fibers are carbon fibers and/or glass fibres. Semi-produit obtenu selon le procédé de l’une des revendications 1 à 9.Semi-finished product obtained according to the process of one of claims 1 to 9. Procédé de fabrication d’une pièce composite comprenant les étapes suivantes :
  • la fabrication d’au moins deux semi-produits selon le procédé de l’une des revendications 1 à 9 ;
  • l’empilement des semi-produits en au moins deux couches de semi-produits ;
  • la consolidation des couches de semi-produits, et
  • le refroidissement des couches de semi-produits consolidés afin d’obtenir la pièce composite.
Process for manufacturing a composite part comprising the following steps:
  • the manufacture of at least two semi-finished products according to the method of one of claims 1 to 9;
  • stacking the semi-finished products into at least two layers of semi-finished products;
  • the consolidation of layers of semi-finished products, and
  • the cooling of the layers of consolidated semi-finished products in order to obtain the composite part.
Procédé selon la revendication 11, dans lequel la pièce composite est caractérisée par une température de cristallisation Tccomposite, où Tccomposite≥ Tcrésine– 5°C.Method according to claim 11, in which the composite part is characterized by a crystallization temperature Tc composite , where Tc composite ≥ Tc resin – 5°C. Procédé de fabrication d’une pièce composite comprenant les étapes suivantes :
  • la fourniture d’au moins deux semi-produits selon la revendication 10 ;
  • l’empilement des semi-produits en au moins deux couches de semi-produits ;
  • la consolidation des couches de semi-produits, et
  • le refroidissement des couches de semi-produits consolidés afin d’obtenir la pièce composite.
Process for manufacturing a composite part comprising the following steps:
  • providing at least two semi-finished products according to claim 10;
  • stacking the semi-finished products into at least two layers of semi-finished products;
  • the consolidation of layers of semi-finished products, and
  • the cooling of the layers of consolidated semi-finished products in order to obtain the composite part.
Procédé selon la revendication 13, dans lequel la pièce composite est caractérisée par une température de cristallisation Tccomposite, où Tccomposite≥ Tcsemi-produit– 10°C.Method according to claim 13, in which the composite part is characterized by a crystallization temperature Tc composite , where Tc composite ≥ Tc semi-finished product – 10°C. Pièce composite obtenue selon le procédé de l’une des revendications 11 ou 12, ou selon le procédé de l’une des revendications 13 ou 14.Composite part obtained according to the method of one of claims 11 or 12, or according to the method of one of claims 13 or 14. Pièce composite selon la revendication 15, ayant une épaisseur de 0,05 à 150 mm, et/ou une longueur de 0,01 à 100 m, et/ou une largeur de 0,005 à 5 m.Composite part according to Claim 15, having a thickness of 0.05 to 150 mm, and/or a length of 0.01 to 100 m, and/or a width of 0.005 to 5 m. Pièce composite selon l’une des revendications 15 ou 16, qui est une pièce d’un engin de locomotion aérien ou spatial, ou une pièce d’une installation de forage, ou une pièce destinée à être positionnée en contact avec ou à proximité d’un moteur de véhicule ou d’un réacteur, ou une pièce destinée à être soumise à une friction.Composite part according to one of Claims 15 or 16, which is a part of an aerial or space locomotion device, or a part of a drilling installation, or a part intended to be positioned in contact with or near a vehicle engine or a reactor, or a part intended to be subjected to friction.
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