FR3093668A1 - Procede de preparation d’un produit en matiere polymerique - Google Patents

Procede de preparation d’un produit en matiere polymerique Download PDF

Info

Publication number
FR3093668A1
FR3093668A1 FR1902450A FR1902450A FR3093668A1 FR 3093668 A1 FR3093668 A1 FR 3093668A1 FR 1902450 A FR1902450 A FR 1902450A FR 1902450 A FR1902450 A FR 1902450A FR 3093668 A1 FR3093668 A1 FR 3093668A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
polymeric material
preform
process according
product
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1902450A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3093668B1 (fr
Inventor
Nicolas DUMONT
Gaëtan MAO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Performance Plastics France
Original Assignee
Saint Gobain Performance Plastics France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FR1902450A priority Critical patent/FR3093668B1/fr
Application filed by Saint Gobain Performance Plastics France filed Critical Saint Gobain Performance Plastics France
Priority to BR112021017944A priority patent/BR112021017944A2/pt
Priority to US16/815,103 priority patent/US20200291552A1/en
Priority to CA3132910A priority patent/CA3132910A1/fr
Priority to KR1020217030849A priority patent/KR102498955B1/ko
Priority to JP2021554655A priority patent/JP2022524430A/ja
Priority to CN202080023493.4A priority patent/CN113661050A/zh
Priority to EP20710145.2A priority patent/EP3938187A1/fr
Priority to PCT/EP2020/056525 priority patent/WO2020182896A1/fr
Publication of FR3093668A1 publication Critical patent/FR3093668A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3093668B1 publication Critical patent/FR3093668B1/fr
Priority to IL286247A priority patent/IL286247A/en
Priority to JP2023103564A priority patent/JP2023134509A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • B29C70/222—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure the structure being shaped to form a three dimensional configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/465—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating by melting a solid material, e.g. sheets, powders of fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C71/00—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01B—MECHANICAL TREATMENT OF NATURAL FIBROUS OR FILAMENTARY MATERIAL TO OBTAIN FIBRES OF FILAMENTS, e.g. FOR SPINNING
    • D01B1/00—Mechanical separation of fibres from plant material, e.g. seeds, leaves, stalks
    • D01B1/10—Separating vegetable fibres from stalks or leaves
    • D01B1/14—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating
    • D01B1/16—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating with devices dependent on a bending action to break or loosen fibre-bearing materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01B—MECHANICAL TREATMENT OF NATURAL FIBROUS OR FILAMENTARY MATERIAL TO OBTAIN FIBRES OF FILAMENTS, e.g. FOR SPINNING
    • D01B1/00—Mechanical separation of fibres from plant material, e.g. seeds, leaves, stalks
    • D01B1/10—Separating vegetable fibres from stalks or leaves
    • D01B1/14—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating
    • D01B1/22—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating with crushing or breaking rollers or plates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/04—Pigments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B1/00—Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B1/14—Other fabrics or articles characterised primarily by the use of particular thread materials
    • D04B1/16—Other fabrics or articles characterised primarily by the use of particular thread materials synthetic threads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B1/00—Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B1/22—Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes specially adapted for knitting goods of particular configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B29K2105/0032—Pigments, colouring agents or opacifiyng agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0809—Fabrics
    • B29K2105/0845—Woven fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING 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
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872—Prepregs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/16—Physical properties antistatic; conductive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Knitting Of Fabric (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

L'objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un produit comportant au moins une zone en matière polymérique, en particulier thermoplastique ; à partir d’une préforme sèche tricotée. La préforme sèche est réalisée en trois dimensions, par tricotage trame d’une pièce continue correspondant à la forme du produit fini à obtenir. La préforme est ensuite consolidée par chauffage sous pression dans un moule puis refroidie. La méthode selon l’invention est particulièrement avantageuse car elle permet d’obtenir des pièces en matières polymérique d’épaisseur contrôlée ; les produits finis ne présentent aucun raccord et ne nécessite aucun assemblage de pièces différentes. La méthode n’engendre aucune perte ni chute de matière. La méthode selon l’invention ne s’accompagne d’aucune émanation d’éléments volatiles toxiques à température ambiante.

Description

PROCEDE DE PREPARATION D’UN PRODUIT EN MATIERE POLYMERIQUE
L’invention concerne le domaine des produits en matière polymérique. Par matière polymérique on entend en particulier les matières thermoplastiques.
Selon les méthodes traditionnelles, pour obtenir une pièce en matière polymérique, il faut soit déformer une feuille de polymère pur (thermoformage), soit injecter de la matière polymérique dans un moule (injection).
En thermoformage d’une matière thermoplastique, le matériau sous forme de plaque est chauffé pour le ramollir, et mis en forme avec un moule. Le matériau durcit lorsqu'il refroidit, gardant cette forme.
Les inconvénients de cette méthode sont que :
  • la forme finale ne peut pas être trop complexe car elle doit pouvoir être obtenue par estampage ;
  • l’épaisseur finale du produit dépend de la forme et de la direction de la déformation. Celle-ci ne peut pas être ajustée ;
  • l’épaisseur de la plaque initiale dépend de la zone devant subir le plus de déformation, ce qui induit des surépaisseurs dans les zones devant subir moins de déformation
En injection, il est possible d’obtenir des formes 3D complexes mais les outils pour les produire sont très couteux.
Les inconvénients de cette méthode est que :
  • elle n’est pas adaptée à la réalisation de petites ou moyennes séries ;
  • elle ne permet pas l’utilisation de fibres continues.
Les inventeurs ont découvert qu’il est possible d’utiliser les méthodes de tricotage technique traditionnelles pour former une préforme sèche en 3D, à l’aide de fils constitués de 90 à 100% de matière polymérique, voire uniquement de matière polymérique. La préforme est ensuite consolidée par chauffage.
Par préforme sèche, on entend un produit obtenu par tricotage généralement d’un fil continu où le fil forme des mailles entrelacées, disposées en rangs successifs.
La réalisation de la préforme ne nécessite, en général, qu’une bobine de fil pour le fil de maille. Différentes techniques de tricotage permettent d’obtenir des tricots formant une pièce unitaire, en 3D, sans couture, de masse surfacique locale variable.
Les techniques de tricotage connues permettent d’effectuer un tricotage circulaire ou un tricotage rectiligne.
On distingue les méthodes de tricotage trame (« weft knitting ») et les méthodes de tricotage chaîne (« warp knitting »).
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un produit en matière polymérique. Le procédé selon l’invention comporte au moins la succession des étapes suivantes :
  • tricotage trame d’un fil ou un ensemble de fils constitués de 90 à 100% matière polymérique ;
  • réalisation d’une préforme sèche en trois dimensions, et en une pièce continue, la préforme correspondant à la forme du produit fini à obtenir ;
  • consolidation par chauffage sous pression pour atteindre au moins la température du point de fusion du matériau polymérique ;
  • refroidissement du produit ainsi obtenu.
Le tricot peut être réalisé par la méthode de tricotage rectiligne ou circulaire.
La préforme est avantageusement constituée d’une seule pièce, sans couture, de masse surfacique locale adaptée à l’épaisseur finale recherchée.
Avantageusement, le tricot est réalisé par un tricotage rectiligne qui permet d’obtenir des formes 3D complexes, ce qui ne serait pas le cas du tricotage circulaire.
Par matière polymérique, on comprend les matières thermoplastiques telles que le polycarbonate, le polypropylene, le polyamide, le polyuréthane, le PMMA, le polyethylene terephthalate basse densité, le poly ether imide, le polyétheréthercétone (PEEK), polyéthercétonecétone (PEKK), …
En particulier, dans au moins une zone du produit final, la matière polymérique représente de 95 à 100 % en volume, voire 100% en volume.
Avantageusement, la préforme sèche est réalisée avec des densités de 2 à 7 rangs/cm, de préférence de 3 à 6 rangs/cm et de 2 à 3 colonnes/cm.
Avantageusement, la préforme sèche présente un poids surfacique de 100 à 1500 g/m2, de préférence de 500 à 1300 g/m2.
Selon certains modes de réalisation, le polymère comporte des charges, qui peuvent être ajoutées à l’étape de formulation du polymère ou de filage du fil.
De telles charges sont par exemple des pigments colorés ou des dissipateurs de charge électrique.
Selon une variante de réalisation, la préforme constitue une zone spécifique d’un produit final composite. La zone spécifique peut constituer un revêtement de surface ou une couche de matière polymérique entre deux objets distincts.
L’invention permet donc avantageusement de remplacer les méthodes de surmoulage ou former une couche de peinture ou une couche de colle ou peut constituer une couche de surface préalable à l’application d’une peinture finale.
La préforme peut être réalisée avec un fil coloré qui donne la couleur finale directement dans la masse du produit fini, sans nécessiter d’y ajouter une couche de peinture.
L’invention concerne aussi l’utilisation d’une préforme sèche obtenue par tricotage trame rectiligne en 3D, pour la fabrication d’un produit comportant au moins une zone comportant de 90% à 100% en volume de matière polymérique, de préférence de 95 à 100%, voire 100% en volume de matière polymérique.
La méthode selon l’invention est particulièrement avantageuse car les produits finis présentent une épaisseur contrôlée ; ils ne présentent aucun raccord (donc continuité du profil aérodynamique). La méthode ne nécessite aucun assemblage de pièces différentes. La méthode n’engendre aucune perte ni chute de matière. La méthode selon l’invention ne s’accompagne d’aucune émanation d’éléments volatiles toxiques à température ambiante.
Les exemples qui suivent illustrent l’invention de manière non-limitative.
Dans les figures ci-dessous, les représentations ne sont pas nécessairement à l’échelle.
illustre une vue de face d’un objet de forme complexe constitué uniquement de matière polymérique.
illustre une vue de profil d’un objet de forme complexe constitué uniquement de matière polymérique.
représente une préforme constituée d’une partie composite et d’une partie en matière polymérique uniquement.
représente le produit fini obtenu à partir de la préforme de la figure 3.
schématise un objet composite revêtu d’une couche de matière polymérique
Exemples
Exemple 1: objet de forme 3D complexe et faiblement chargé
Une préforme 3D est tricotée, en une seule pièce, par la méthode de tricotage trame rectiligne.
Le fil est constitué de fibres de polycarbonate
Les densités sont de 4 à 6 rangs/cm et 2 à 2.8 colonnes/cm.
Le poids surfacique est de 500 à 1300 g/m2.
La préforme 3D est mise dans un moule et contre-moule en acier et chauffée à une température de 200 à 250°C et à une pression comprise entre 3 bars et 10 bars.
Le produit fini, illustré aux figures 1 (vue de face) et 2 (vue de profil), présente des propriétés mécaniques de 1 à 4 GPa de module d’Young et 40 à 70 MPa de résistance à la rupture.
Grâce à l’invention, ce type d’objet de forme complexe peut être obtenu en maitrisant l’épaisseur. Le procédé consomme moins de matière que les procédés traditionnels de thermoformage car l’épaisseur du produit fini peut être contrôlée.
Exemple 2 : « verrine de bout d’aile »
La figure 3 illustre une préforme 3D tricotée, en une seule pièce, par la méthode de tricotage trame rectiligne.
La préforme comporte une zone comportant uniquement des fibres de polycarbonate.
Les densités sont de 4 à 6 rangs/cm et 2 à 2.8 colonnes/cm. Le poids surfacique de cette zone est de 500 à 1300 g/m2.
La même préforme comporte une autre zone composite composée de 20 à 45% en volume de fibres de verre et 80 à 55% de polycarbonate. Les densités sont de 3.6 à 5 rangs/cm et 2 à 2.7 colonnes/cm. Le poids surfacique de cette zone est de 550 à 1800 g/m2.
Les deux zones forment une pièce tricotée unitaire sans couture ni assemblage.
La préforme 3D est mise dans un moule acier avec contre-moule souple. Le tout est chauffé à une température de 200 à 250°C et à une pression comprise entre 3 bars et 10 bars.
Le produit fini est illustré à la figure 4. L’utilisation du polymère adapté permet de de rendre la zone pur polymère transparente après transformation.
Les propriétés mécaniques sont, dans la zone pur polymère de 1 à 4 GPa de module d’Young et 40 à 70 MPa de résistance à la rupture ; et dans la zone composite de
4 à 19 GPa de module d’Young et 50 à 600 MPa de résistance à la rupture.
Le choix des polymères appropriés, associé à la technique selon l’invention permet d’obtenir à la fois une forme avec les épaisseurs souhaitées et la transparence souhaitée.
Exemple 3 : couche de surface sur corps composite
La figure 5a illustre un produit composite 1 réalisé à l’aide d’une première préforme 3D tricotée, à l’aide de fibres mixtes composées de 33 à 45 % de fibres de verre et de 67 à 55% de polycarbonate.
Les densités sont de 3 à 6 rangs/cm et 2 à 2.8 colonnes/cm. Le poids surfacique de cette zone est de 600 à 1500 g/m2.
Des fibres 2 sont présentes en surface.
La figure 5b illustre le produit composite 1 revêtu d’une couche polymérique 3. La couche polymérique 3 est obtenue à l’aide d’une seconde préforme 3D tricotée, à l’aide de fibres de polyuréthane.
Les densités sont de 3 à 6 rangs/cm et 2 à 2.7 colonnes/cm. Le poids surfacique de cette préforme est de 100 à 200 g/m2.
Les deux préformes sont mises ensemble dans un moule acier avec contre-moule souple. Le tout est chauffé à une température de 200 à 215°C et à une pression comprise entre 1 bar et 4 bars.
L’invention permet de modifier la couche de surface d’un objet composite. Cela peut être avantageux pour faciliter l’ajout d’une peinture ou tout autre traitement de surface. Si la couche de pur polymère est suffisamment épaisse elle peut recouvrir totalement les fibres du composite et les isoler de l’extérieur.
Selon le choix de la matière polymérique, il est possible de la charger avec des pigments colorés et de créer ainsi une couche de peinture. Dans ce cas, on choisira par exemple du polycarbonate ou PMMA comme matière polymérique.
L’invention permet aussi de charger la matière polymérique avec des dissipateurs de charges électriques ce qui donne au produit fini, une couche antistatique.
L’invention ne se limite pas à ces exemples et d’autres fonctionnalités peuvent encore être réalisées sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (10)

  1. Procédé de fabrication d'un produit en matière polymérique, caractérisé en ce qu’il comprend la succession des étapes suivantes :
    - tricotage trame d’un fil ou d’un ensemble de fils constitués de 90 à 100% de matière polymérique ;
    - réalisation d’un préforme sèche en trois dimensions, et en une pièce continue ; la préforme correspondant à la forme du produit fini à obtenir ;
    - consolidation par chauffage sous pression pour atteindre au moins la température du point de fusion du matériau polymérique, et
    - refroidissement du produit fini ainsi obtenu.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réalisation du tricot en trois dimensions, est réalisée par tricotage trame rectiligne.
  3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que dans au moins une zone du produit final, la matière polymérique représente de 95 à 100 % en volume.
  4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière polymérique est choisie parmi le polycarbonate, le polypropylene, le polyamide, le polyuréthane, le PMMA, le polyéthylène téréphtalate basse densité, le poly ether imide, le polyétheréthercétone (PEEK), polyéthercétonecétone (PEKK).
  5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la préforme sèche est réalisée avec des densités de 2 à 7 rangs/cm, de préférence de 3 à 6 rangs/cm et de 2 à 3 colonnes/cm.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la préforme sèche présente un poids surfacique de 100 à 1500 g/m2, de préférence de 500 à 1300 g/m2.
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les fils comportent des charges, ajoutées à l’étape de formulation du polymère ou du filage du fil.
  8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les charges sont des pigments colorés.
  9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les charges sont des dissipateurs de charge électrique.
  10. Utilisation d’une préforme sèche obtenue par tricotage trame rectiligne en 3D, pour la fabrication d’un produit comportant au moins une zone comportant de 90% à 100% en volume de matière polymérique.
FR1902450A 2019-03-11 2019-03-11 Procede de preparation d’un produit en matiere polymerique Active FR3093668B1 (fr)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1902450A FR3093668B1 (fr) 2019-03-11 2019-03-11 Procede de preparation d’un produit en matiere polymerique
PCT/EP2020/056525 WO2020182896A1 (fr) 2019-03-11 2020-03-11 Procédé de préparation d'un matériau polymère
CA3132910A CA3132910A1 (fr) 2019-03-11 2020-03-11 Procede de preparation d'un materiau polymere
KR1020217030849A KR102498955B1 (ko) 2019-03-11 2020-03-11 중합체 재료의 제조 방법
JP2021554655A JP2022524430A (ja) 2019-03-11 2020-03-11 ポリマー材料の調製のための方法
CN202080023493.4A CN113661050A (zh) 2019-03-11 2020-03-11 用于制备聚合物材料的方法
BR112021017944A BR112021017944A2 (pt) 2019-03-11 2020-03-11 Método para preparar um material polimérico
US16/815,103 US20200291552A1 (en) 2019-03-11 2020-03-11 Method for the preparation of a polymeric material
EP20710145.2A EP3938187A1 (fr) 2019-03-11 2020-03-11 Procédé de préparation d'un matériau polymère
IL286247A IL286247A (en) 2019-03-11 2021-09-09 A method for preparing a polymeric material
JP2023103564A JP2023134509A (ja) 2019-03-11 2023-06-23 ポリマー材料の調製のための方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1902450A FR3093668B1 (fr) 2019-03-11 2019-03-11 Procede de preparation d’un produit en matiere polymerique
FR1902450 2019-03-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3093668A1 true FR3093668A1 (fr) 2020-09-18
FR3093668B1 FR3093668B1 (fr) 2021-04-02

Family

ID=67262631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1902450A Active FR3093668B1 (fr) 2019-03-11 2019-03-11 Procede de preparation d’un produit en matiere polymerique

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20200291552A1 (fr)
EP (1) EP3938187A1 (fr)
JP (2) JP2022524430A (fr)
KR (1) KR102498955B1 (fr)
CN (1) CN113661050A (fr)
BR (1) BR112021017944A2 (fr)
CA (1) CA3132910A1 (fr)
FR (1) FR3093668B1 (fr)
IL (1) IL286247A (fr)
WO (1) WO2020182896A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3089854B1 (fr) 2018-12-18 2022-02-04 Saint Gobain Performance Plastics France Procede de preparation d’un materiau composite sous forme de sandwich

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0630735A2 (fr) * 1993-05-25 1994-12-28 Basf Corporation Articles composites renforcés par un matériau composite thermoplastique renforcé par des fibres coupées
US20160075061A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-17 The Regents Of The University Of Michigan Methods to increase structural performance, strength and durability of fabric-reinforced composite materials by pre-stressing
US20170157865A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-08 Hattar Tanin LLC Composite fiber materials

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR207365A1 (es) 1974-06-25 1976-09-30 Monsanto Co Hilado de nylon 66 con alto modulo en rotura bajo modulo en elongacion de 10% indice en tension positivo y uniformidad de denier una bobina que tiene devanado sobre la misma el hilado y un procedimiento para la hilatura en estado de fusion de nylon 66
GB9620691D0 (en) * 1996-10-04 1996-11-20 Vantage Polymers Limited Olefin polymers
US6132657A (en) * 1998-06-29 2000-10-17 Polyeitan Composites Ltd. Process for producing polymeric materials
JP2000226704A (ja) * 1999-02-01 2000-08-15 River Stone Kk 形状復元機能を有するカップ状成形ブラジャーパッドおよびその製造方法
DE60018455T3 (de) * 1999-12-07 2009-02-19 The Boeing Company, Seattle Doppelfolien vakuuminjektionsverfahren zur herstellung eines verbundwerkstoffes und damit hergestellter verbundwerkstoff
DE102009036018A1 (de) * 2009-08-04 2011-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Thermoplastendstufenschaufel
FR2945549B1 (fr) * 2009-05-12 2012-07-27 Arkema France Substrat fibreux, procede de fabrication et utilisations d'un tel substrat fibreux.
DE102010010513B4 (de) * 2010-03-05 2014-07-03 ThyssenKrupp Carbon Components GmbH Verfahren zur Herstellung von hohlprofilartigen Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen
US20130255103A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-03 Nike, Inc. Apparel And Other Products Incorporating A Thermoplastic Polymer Material
FR3024959B1 (fr) * 2014-08-21 2016-09-09 Snecma Procede et ensemble de fabrication d'aube composite
US20150137409A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Hsien-Hsiao Hsieh Method For Forming Textile Article
GB2571230B (en) * 2016-11-09 2020-05-20 Nike Innovate Cv Knit textiles and uppers, and processes for making the same
EP3406778B1 (fr) * 2017-05-22 2022-04-13 Ratier-Figeac SAS Procédés de fabrication d'une aube d'aéronef composite

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0630735A2 (fr) * 1993-05-25 1994-12-28 Basf Corporation Articles composites renforcés par un matériau composite thermoplastique renforcé par des fibres coupées
US20160075061A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-17 The Regents Of The University Of Michigan Methods to increase structural performance, strength and durability of fabric-reinforced composite materials by pre-stressing
US20170157865A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-08 Hattar Tanin LLC Composite fiber materials

Also Published As

Publication number Publication date
US20200291552A1 (en) 2020-09-17
CA3132910A1 (fr) 2020-09-17
BR112021017944A2 (pt) 2021-11-16
WO2020182896A1 (fr) 2020-09-17
JP2022524430A (ja) 2022-05-02
JP2023134509A (ja) 2023-09-27
CN113661050A (zh) 2021-11-16
IL286247A (en) 2021-10-31
KR102498955B1 (ko) 2023-02-17
EP3938187A1 (fr) 2022-01-19
KR20210134929A (ko) 2021-11-11
FR3093668B1 (fr) 2021-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11472929B2 (en) Nylon powder composition for 3D printing, and preparation method and application thereof
US20140197579A1 (en) Polymer additive layer manufacturing
CN106496744B (zh) 一种热塑性碳纤维复合材料及其制备方法
KR101684821B1 (ko) 섬유 강화된 수지 기재 또는 수지 성형체의 제조 방법 및 이 제조 방법에 사용하는 가소화 토출기
FR2793186A1 (fr) Produits composites creux et procede de fabrication
FR3093667A1 (fr) Preparation d’un produit en matiere composite comportant des zones de fonctionnalites differentes
FR3093668A1 (fr) Procede de preparation d’un produit en matiere polymerique
JP6643126B2 (ja) プレス成形体の製造方法、及びプレス成形体の製造装置
CA2526504A1 (fr) Prodede pour fabriquer des articles polymeres
FR2779988A1 (fr) Procede et dispositif de moulage de produits composites thermoplastiques
EP3609665B1 (fr) Procede de realisation d'une preforme seche realisee par tricotage, procede de fabrication d'un produit en materiaux composites a partir de ladite preforme
KR102358826B1 (ko) 보강 구조가 결합된 다중쉘 복합재료 부품의 제조
KR20130078591A (ko) 열가소성 플라스틱 복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 플라스틱 복합체
Takemura et al. Effect of molding condition on tensile properties of hemp fiber reinforced composite
LU100157B1 (fr) Procédé de production d'un préimprégné thermoplastique
JP6572822B2 (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂構造体の製造方法
CN105690804B (zh) 包覆模制预浸料制成的插件的方法及其用途
FR3089854A1 (fr) Procede de preparation d’un materiau composite sous forme de sandwich
RU2795576C2 (ru) Способ изготовления полимерного продукта
US11325281B2 (en) Rapid manufacturing of tailored preforms
WO2022195208A1 (fr) Preforme realisee par tricotage, produit composite incorporant une telle preforme et procedes de fabrication
CA3038141C (fr) Stabilisation d'un tissu deformable
US20210362440A1 (en) Stabilizing a deformable fabric using an elastic nonwoven web
FR3139026A1 (fr) Procédé de fabrication d’une plaque composite
JP2020203427A (ja) 二輪車両用のプレス成形体およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200918

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6