FR3093669A1 - A method of manufacturing a prepreg fiber reinforcement from a thermoplastic nonwoven and a reinforcement of natural fibers - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d’un renfort fibreux pré-imprégné à partir d’un non-tissé thermoplastique et d’un renfort de fibres naturelles L’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un renfort fibreux pré-imprégné (1) composé d’un renfort en fibres naturelles (2) imprégnées d’un polymère thermoplastique (3), comprenant les étapes suivantes : - on utilise une première bande (4) de renfort en fibres naturelles (2) et une deuxième bande (5) de non-tissé thermoplastique (3) avec une température de fusion TF ; - on dispose ladite première bande (4) et ladite deuxième bande (5) au contact l’une de l’autre ; - on achemine lesdites bandes (4,5) au niveau d’une première zone de chauffage (9) maintenue à une température T1 inférieure à TF ; - on achemine ensuite lesdites bandes (4, 5) au contact l’une de l’autre, au niveau d’une seconde zone de chauffage (11) maintenue à une température T2 supérieure TF ; - on presse ledit complexe (13) et on l’achemine au niveau d’une zone de refroidissement (15) pour obtenir finalement ledit renfort. (figure 1)Method of manufacturing a prepreg fiber reinforcement from a thermoplastic nonwoven and a reinforcement of natural fibers The subject of the invention is a method of manufacturing a prepreg fiber reinforcement (1) composed of of a reinforcement of natural fibers (2) impregnated with a thermoplastic polymer (3), comprising the following steps: - using a first reinforcing strip (4) of natural fibers (2) and a second strip (5) of thermoplastic nonwoven (3) with a TF melting point; - placing said first strip (4) and said second strip (5) in contact with each other; - Said strips (4,5) are conveyed to a first heating zone (9) maintained at a temperature T1 lower than TF; - Said strips (4, 5) are then conveyed in contact with each other, at a second heating zone (11) maintained at a temperature T2 higher than TF; - said complex (13) is pressed and it is conveyed to a cooling zone (15) to finally obtain said reinforcement. (figure 1)
Description
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un matériau composite.The present invention relates to a process for manufacturing a composite material.
Plus particulièrement, la présente invention est relative à un procédé de fabrication d’un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, désigné sous le terme renfort fibreux pré-imprégné.More particularly, the present invention relates to a process for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, referred to as the pre-impregnated fibrous reinforcement.
Le matériau renfort pré-imprégné obtenu par la mise en œuvre du procédé de la présente invention est constitué, d’une part, par un non-tissé thermoplastique, de préférence en polymère synthétique de type polypropylène (PP) ou de type acide polylactique (PLA), ou tout type de polymère thermoplastique, et, d’autre part, par une voile de renfort de fibres naturelles, courtes ou longues, par exemple en lin.The pre-impregnated reinforcing material obtained by implementing the method of the present invention consists, on the one hand, of a thermoplastic nonwoven, preferably of synthetic polymer of the polypropylene type (PP) or of the polylactic acid type ( PLA), or any type of thermoplastic polymer, and, on the other hand, by a reinforcing web of natural fibers, short or long, for example linen.
On connait déjà, dans l’état de la technique, la fabrication d’un matériau pré-imprégné thermodurcissable obtenu par calandrage à chaud, entre deux rouleaux, de renforts unidirectionnels en fibres naturelles, ou bien encore par imprégnation intégrale d’une couche de fibres dans un bain de résine thermodurcissable, suivi d’un séchage.We already know, in the state of the art, the manufacture of a thermosetting pre-impregnated material obtained by hot calendering, between two rollers, unidirectional reinforcements in natural fibers, or even by integral impregnation of a layer of fibers in a bath of thermosetting resin, followed by drying.
Ainsi, il a été imaginé, pour imprégner des renforts unidirectionnels en fibres naturelles de mettre en œuvre la technique de « film stacking », consistant en un chauffage et une compression simultanée de couches alternées, à savoir au moins une couche d’un film polymère et au moins une couche de fibres sèches.Thus, it was imagined, to impregnate unidirectional natural fiber reinforcements, to implement the "film stacking" technique, consisting of simultaneous heating and compression of alternating layers, namely at least one layer of a polymer film and at least one layer of dry fibers.
Par exemple, cette opération peut être effectuée par calandrage à chaud d’un film polymère thermoplastique, entre deux cylindres ou rouleaux chauffés et entrainés en rotation.For example, this operation can be carried out by hot calendering a thermoplastic polymer film, between two cylinders or rollers heated and driven in rotation.
Ce procédé présente l’avantage d’être aisé à mettre en œuvre, notamment pour ce qui est du calandrage à chaud. En outre, les films polymères thermoplastiques étant particulièrement répandus sur le marché, cette technique est particulièrement économique.This process has the advantage of being easy to implement, particularly with regard to hot calendering. In addition, since thermoplastic polymer films are particularly widespread on the market, this technique is particularly economical.
Ainsi, la technique du film stacking est particulièrement répandue depuis de nombreuses années.Thus, the film stacking technique has been particularly widespread for many years.
Cependant, cette technique présente l’inconvénient d’être assez contraignante pour l’imprégnation de renforts en fibres naturelles susceptibles de contenir de l’humidité résiduelle.However, this technique has the disadvantage of being quite restrictive for the impregnation of natural fiber reinforcements likely to contain residual moisture.
En effet, cette humidité résiduelle non évacuée lors de la compression par calandrage, par exemple, est responsable de la formation de bulles ou de microbulles, dans le matériau final, aboutissant à créer de la porosité, les bulles étant responsables de problèmes esthétiques sur le matériau final, qui ne présente alors pas une surface lisse et homogène, mais également, et surtout, à des caractéristiques mécaniques dégradées.Indeed, this residual humidity not evacuated during compression by calendering, for example, is responsible for the formation of bubbles or micro-bubbles, in the final material, resulting in the creation of porosity, the bubbles being responsible for aesthetic problems on the final material, which then does not have a smooth and homogeneous surface, but also, and above all, has degraded mechanical characteristics.
A noter encore que l’indice de fluidité (ou MFI pour « Melt Flow Index ») des films thermoplastiques est généralement considéré comme étant particulièrement faible, avec un maximum de l’ordre de 8 g/10 min, sachant que l’indice de fluidité est défini comme étant la masse de polymère préchauffé, en grammes, s’écoulant en 10 minutes au travers d’un capillaire d’un diamètre et d’une longueur spécifiques, sous la pression d’un piston de poids standard. Un tel indice de fluidité bas implique que la résine, après fusion du polymère, n’imprègnera pas le renfort en fibres naturelles de manière optimale.It should also be noted that the melt flow index (or MFI for "Melt Flow Index") of thermoplastic films is generally considered to be particularly low, with a maximum of the order of 8 g/10 min, knowing that the index of Fluidity is defined as the mass of preheated polymer, in grams, flowing in 10 minutes through a capillary of a specific diameter and length, under the pressure of a standard weight piston. Such a low melt index implies that the resin, after melting the polymer, will not impregnate the natural fiber reinforcement optimally.
En d’autres termes, plus l’indice de fluidité d’un polymère est faible, moins la résine sera fluide et, en conséquence, moins l’imprégnation du renfort s’effectuera correctement.In other words, the lower the melt index of a polymer, the less fluid the resin will be and, consequently, the less the impregnation of the reinforcement will be carried out correctly.
Pour tenter de pallier, au moins en partie, aux inconvénients du film stacking, la méthode de saupoudrage d’une poudre de polymère thermoplastique sur le renfort de fibres naturelles, combinée à un calandrage à chaud, est de plus en plus répandue.In an attempt to overcome, at least in part, the drawbacks of film stacking, the method of sprinkling a thermoplastic polymer powder on the natural fiber reinforcement, combined with hot calendering, is becoming more and more widespread.
En effet, une telle technique permet, par rapport au film stacking, une amélioration de l’imprégnation du renfort, du fait, notamment, de l’indice de fluidité de la poudre, de l’ordre de 50g/10min, qui est substantiellement supérieur à l’indice de fluidité du film thermoplastique.Indeed, such a technique allows, compared to film stacking, an improvement in the impregnation of the reinforcement, due, in particular, to the melt index of the powder, of the order of 50g/10min, which is substantially greater than the melt index of the thermoplastic film.
L’humidité résiduelle des fibres naturelles est également plus aisément éliminée lors de la compression. Toutefois, l’évacuation de l’humidité peut encore être améliorée pour obtenir une qualité de matériau finale optimale.Residual moisture from natural fibers is also more easily removed during compression. However, moisture wicking can still be improved to achieve optimum final material quality.
A noter, également, que la méthode de saupoudrage reste une technologie relativement coûteuse, car nécessitant des investissements importants, notamment dans l’achat d’un module de saupoudrage et/ou de calandrage, pour les sociétés n’étant pas préalablement équipées.It should also be noted that the dusting method remains a relatively expensive technology, as it requires significant investment, particularly in the purchase of a dusting and/or calendering module, for companies that are not previously equipped.
Dans l’état de la technique, on connait également, par le document de brevet publié sous le numéro WO 2017/134356, un procédé de réalisation de préformes tridimensionnelles en matériau composite, par formage de préformes initiales, avec des voiles.In the state of the art, we also know, from the patent document published under the number WO 2017/134356, a process for producing three-dimensional preforms in composite material, by forming initial preforms, with sails.
Plus particulièrement, dans le domaine de la fabrication des pièces en matériau composite, il est connu de fabriquer une préforme tridimensionnelle, en réalisant, dans un premier temps, une préforme initiale de plusieurs couches, ou plis, de fibres qui sont superposées, suivi d’une étape de formage de la préforme initiale dans une presse, généralement à chaud, pour obtenir, finalement, une préforme tridimensionnelle de forme voulue. Celle-ci sera ensuite utilisée pour la fabrication d’une pièce composite.More particularly, in the field of the manufacture of composite material parts, it is known to manufacture a three-dimensional preform, by first producing an initial preform of several layers, or plies, of fibers which are superimposed, followed by a step of forming the initial preform in a press, generally hot, to finally obtain a three-dimensional preform of the desired shape. This will then be used to manufacture a composite part.
Pour éviter le plissage des couches de fibres lors de la réalisation de formes complexes, on propose ici un procédé de réalisation d’une préforme tridimensionnelle dans lequel la préforme initiale, comprenant plusieurs plis superposés et constitués chacun de fibres continues unidirectionnelles et d’un premier polymère, est ensuite, lors du formage, prise en sandwich entre deux voiles externes, disposés aux interfaces entre ladite préforme initiale et l’outillage mâle et entre cette préforme et l’outillage femelle.To avoid the pleating of the layers of fibers during the production of complex shapes, a method for producing a three-dimensional preform is proposed here in which the initial preform, comprising several superimposed plies and each consisting of unidirectional continuous fibers and a first polymer, is then, during forming, sandwiched between two outer webs, arranged at the interfaces between said initial preform and the male tool and between this preform and the female tool.
Les voiles externes sont constitués d’un second polymère, différent du premier, thermoplastique ou thermodurcissable, de préférence en polyamide, et restent solides tout en se déformant lors du formage, cette étape étant réalisée à une température de formage inférieure à la température de fusion dudit second polymère, tandis que le premier polymère constitutif des plis de la préforme initiale est liquide ou visqueux à la température de formage.The outer webs are made of a second polymer, different from the first, thermoplastic or thermosetting, preferably of polyamide, and remain solid while deforming during forming, this step being carried out at a forming temperature below the melting temperature. said second polymer, while the first constituent polymer of the plies of the initial preform is liquid or viscous at the forming temperature.
Toutefois, si une telle technologie semble présenter une certaine efficacité pour éviter le plissage des couches de fibres lors de la réalisation de formes complexes, on cherche ici à fabriquer une préforme tridimensionnelle complexe, nécessitant la mise en œuvre de différentes étapes dans un procédé long à mettre en œuvre, tandis que le problème de l’évacuation de l’humidité résiduelle dans la fabrication de renforts pré-imprégnés n’est pas résolu.However, if such a technology seems to have a certain effectiveness in avoiding the wrinkling of the layers of fibers during the production of complex shapes, the aim here is to manufacture a complex three-dimensional preform, requiring the implementation of different steps in a long process. implement, while the problem of the evacuation of residual moisture in the manufacture of pre-impregnated reinforcements is not solved.
En effet, dans ce document de l’état de la technique, s’il est évoqué la réalisation de préformes dites sèches, comprenant une certaine proportion de liant autorisant une opération ultérieure d’imprégnation pour former une pièce composite, ou la réalisation d’une préforme initiale à partir de fibres pré-imprégnées d’un premier polymère thermoplastique ou thermodurcissable, aucune indication n’est donnée sur l’obtention de telles fibres présentant une qualité optimale, aussi bien en termes de caractéristiques mécaniques qu’esthétiques.Indeed, in this document of the state of the art, if it is mentioned the production of so-called dry preforms, comprising a certain proportion of binder authorizing a subsequent impregnation operation to form a composite part, or the production of an initial preform from fibers pre-impregnated with a first thermoplastic or thermosetting polymer, no indication is given on obtaining such fibers having optimum quality, both in terms of mechanical and aesthetic characteristics.
Ainsi, l’invention offre la possibilité de pallier les divers inconvénients de l’état de la technique en proposant un procédé de fabrication de fibres naturelles pré-imprégnées présentant une imprégnation du renfort ainsi que des caractéristiques mécaniques et esthétiques optimales pour la fabrication ultérieure d’un matériau composite de grande qualité, lequel procédé ayant permis une évacuation de l’humidité résiduelle des fibres naturelles.Thus, the invention offers the possibility of overcoming the various drawbacks of the state of the art by proposing a process for the manufacture of pre-impregnated natural fibers having an impregnation of the reinforcement as well as optimal mechanical and aesthetic characteristics for the subsequent manufacture of 'a high quality composite material, which process has allowed the evacuation of residual moisture from the natural fibres.
En particulier, le produit final obtenu par la mise en œuvre du procédé présente des valeurs de contraintes/rigidité particulièrement intéressantes ainsi qu’une absence de porosité ou porosité très faible.In particular, the final product obtained by implementing the process has particularly interesting stress/rigidity values as well as an absence of porosity or very low porosity.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de fabrication d’un renfort fibreux pré-imprégné composé d’un renfort en fibres naturelles imprégnées d’un polymère thermoplastique, ledit renfort fibreux pré-imprégné étant destiné à entrer dans la fabrication d’une pièce en matériau composite, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend, au moins, les étapes suivantes :To this end, the present invention relates to a process for manufacturing a pre-impregnated fibrous reinforcement composed of a natural fiber reinforcement impregnated with a thermoplastic polymer, said pre-impregnated fibrous reinforcement being intended to be used in the manufacture of a part made of composite material, said method being characterized in that it comprises, at least, the following steps:
- on utilise une première bande de renfort en fibres naturelles et au moins une deuxième bande de non-tissé thermoplastique dont la température de fusion est notée TF;- A first reinforcing strip made of natural fibers and at least one second strip of thermoplastic nonwoven whose melting temperature is denoted T F are used ;
- on dispose ladite première bande de renfort en fibres naturelles et ladite deuxième bande de non-tissé thermoplastique au contact l’une de l’autre ;- the said first reinforcing strip of natural fibers and the said second strip of thermoplastic nonwoven are placed in contact with each other;
- on achemine ladite première bande et ladite deuxième bande au niveau d’une première zone de chauffage au sein de laquelle on applique une température T1 inférieure à la température de fusion TF, pour l’évacuation de l’humidité résiduelle de la première bande de renfort en fibres naturelles ;- the said first band and the said second band are conveyed to a first heating zone within which a temperature T1 is applied below the melting temperature T F , for the evacuation of the residual humidity of the first band natural fiber reinforcement;
- on achemine ensuite ladite première bande et ladite deuxième bande, au contact l’une de l’autre, au niveau d’une seconde zone de chauffage au niveau de laquelle on applique une température T2 supérieure à la température de fusion TF, pour la fusion de ladite deuxième bande de non-tissé thermoplastique et l’obtention d’un complexe constitué de fibres naturelles et de non-tissé thermoplastique fondu ;- said first strip and said second strip are then conveyed, in contact with each other, at the level of a second heating zone at the level of which a temperature T2 higher than the melting temperature T F is applied, for melting said second strip of thermoplastic nonwoven and obtaining a complex consisting of natural fibers and molten thermoplastic nonwoven;
- on presse ledit complexe ;- said complex is pressed;
- on achemine ledit complexe au niveau d’une zone de refroidissement pour obtenir finalement ledit renfort fibreux pré-imprégné ;- Said complex is conveyed to a cooling zone to finally obtain said pre-impregnated fibrous reinforcement;
- optionnellement, on enroule ledit renfort fibreux pré-imprégné sous la forme d’un rouleau.- optionally, said pre-impregnated fibrous reinforcement is rolled up in the form of a roll.
Dans une première variante du procédé de l’invention, on utilise une seule bande de non-tissé thermoplastique.In a first variant of the method of the invention, a single strip of thermoplastic nonwoven is used.
Dans une autre variante de ce procédé, on utilise une deuxième bande et une troisième bande de non tissé thermoplastique, l’une venant sur une première face, supérieure, de ladite première bande de renfort en fibres naturelles et l’autre venant sur une deuxième face, inférieure, de ladite première bande de renfort en fibres naturelles.In another variant of this method, a second strip and a third strip of thermoplastic nonwoven are used, one coming onto a first, upper face of said first reinforcing strip of natural fibers and the other coming onto a second face, lower, of said first reinforcing strip of natural fibers.
Tout préférentiellement, on applique une température T1 au sein de ladite première zone de chauffage comprise entre 60 et 250°C.Most preferably, a temperature T1 is applied within said first heating zone of between 60 and 250°C.
En ce qui concerne ladite seconde zone de chauffage, on y applique, avantageusement, une température T2 comprise entre 100 et 280°C.With regard to said second heating zone, a temperature T2 of between 100 and 280°C is advantageously applied thereto.
De manière intéressante, on applique une pression au cours de l’étape de pressage comprise entre 10 et 150 N/cm², de préférence égale à 80 N/cm².Interestingly, a pressure is applied during the pressing step of between 10 and 150 N/cm², preferably equal to 80 N/cm².
Pour ce qui est de ladite première bande de renfort en fibres naturelles, longues ou courtes, on choisit préférentiellement des fibres de lin ou des fibres de jute ou des fibres de chanvre ou des fibres d’ortie ou des fibres de kénaf, ou un mélange de celles-ci.As regards said first reinforcing strip of natural fibres, long or short, flax fibers or jute fibers or hemp fibers or nettle fibers or kenaf fibers are preferably chosen, or a mixture of these.
Selon une autre particularité de l’invention, on utilise une deuxième bande de non-tissé thermoplastique fabriquée à base de polypropylène et de ses dérivés, ou d’acide polylactique (PLA) et de ses dérivés, ou de polyamide et de ses dérivés, ou de polyéthylène haute ou basse densité et de ses dérivés, ou de polyester et de ses dérivés, ou d’un mélange de plusieurs de ces composés thermoplastiques.According to another feature of the invention, a second strip of thermoplastic nonwoven fabric is used, made from polypropylene and its derivatives, or polylactic acid (PLA) and its derivatives, or polyamide and its derivatives, or high or low density polyethylene and its derivatives, or polyester and its derivatives, or a mixture of several of these thermoplastic compounds.
Selon un exemple de réalisation tout préférentiel, on utilise une première bande de renfort en fibres naturelles comportant des fibres de lin longues unidirectionnelles et une deuxième bande de non-tissé thermoplastique fabriquée à base de polypropylène.According to a very preferred embodiment example, a first reinforcing strip of natural fibers is used comprising long unidirectional flax fibers and a second strip of thermoplastic nonwoven made from polypropylene.
Le procédé objet de la présente invention présente de nombreux avantages, et en particulier celui de fournir un matériau de type renfort en fibres naturelles, courtes ou longues, notamment en fibres de lin, pré-imprégné de manière homogène et optimale d’un polymère thermoplastique, d’une qualité supérieure à la qualité des substrat pré-imprégnés actuellement obtenus par la mise en œuvre des procédés connus.The method that is the subject of the present invention has many advantages, and in particular that of providing a material of the reinforcement type made of natural fibers, short or long, in particular flax fibers, pre-impregnated in a homogeneous and optimal manner with a thermoplastic polymer. , of a higher quality than the quality of the pre-impregnated substrates currently obtained by the implementation of known methods.
Cette amélioration dans la qualité provient essentiellement d’une meilleure évacuation de l’humidité résiduelle des fibres naturelles au moment du chauffage, par l’utilisation d’une couche de non-tissé thermoplastique associée à la couche de fibres naturelles, aboutissant à une imprégnation optimale et homogène de ces fibres par le polymère.This improvement in quality comes essentially from a better evacuation of the residual humidity of the natural fibers at the time of heating, by the use of a layer of thermoplastic nonwoven associated with the layer of natural fibers, resulting in an impregnation optimal and homogeneous of these fibers by the polymer.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l’invention, en référence à l’unique figure annexée décrite plus en détails ci-après :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description which will follow of the non-limiting embodiments of the invention, with reference to the single appended figure described in more detail below:
- La figure 1 représente, de manière schématique, et selon une vue de côté, les différentes étapes d’un mode de réalisation particulier et préférentiel du procédé de fabrication d’un renfort fibreux pré-imprégné de l’invention.FIG. 1 represents, schematically, and according to a side view, the various stages of a particular and preferred embodiment of the method for manufacturing a pre-impregnated fibrous reinforcement of the invention.
En référence à la figure 1 annexée, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d’un renfort fibreux pré-imprégné 1.With reference to the appended figure 1, the subject of the present invention is a method of manufacturing a pre-impregnated fibrous reinforcement 1.
Selon l’invention, ledit renfort fibreux pré-imprégné 1 obtenu par la mise en œuvre du présent procédé, est composé au moins, d’une part, d’un renfort en fibres naturelles 2 et, d’autre part, d’un polymère thermoplastique 3, dont ledit renfort en fibres naturelles 2 est destiné à être imprégné au cours du procédé de l’invention.According to the invention, said pre-impregnated fibrous reinforcement 1 obtained by the implementation of the present method, is composed at least, on the one hand, of a natural fiber reinforcement 2 and, on the other hand, of a thermoplastic polymer 3, of which said natural fiber reinforcement 2 is intended to be impregnated during the process of the invention.
A cet effet, dans une première étape du présent procédé de fabrication d’un renfort fibreux pré-imprégné 1, on utilise une première bande 4 d’un tel renfort en fibres naturelles 2 et au moins une deuxième bande 5 d’un matériau non-tissé thermoplastique 3, celui-ci présentant une température de fusion TFdéfinie.To this end, in a first step of the present process for manufacturing a pre-impregnated fibrous reinforcement 1, a first strip 4 of such a reinforcement made of natural fibers 2 and at least a second strip 5 of a material not -woven thermoplastic 3, the latter having a defined melting temperature T F.
A titre de remarque préliminaire, sera décrit ci-dessous une variante préférentielle de réalisation du procédé de l’invention, en référence à la figure 1, dans laquelle on utilise uniquement une deuxième bande 5 d’un matériau non-tissé thermoplastique 3, couplée à la bande de renfort 2.As a preliminary remark, a preferred variant embodiment of the method of the invention will be described below, with reference to FIG. 1, in which only a second strip 5 of a thermoplastic nonwoven material 3 is used, coupled to the reinforcement strip 2.
Cela étant, il est également envisageable, dans une autre variante de réalisation tout aussi intéressante, d’utiliser deux bandes 5 d’un matériau non-tissé thermoplastique 3, avantageusement de même nature, mais pouvant également être fabriquées à partir de matériaux non-tissés thermoplastiques différents, lesdites deux bandes de non-tissé thermoplastique 3 venant alors prendre en sandwich la bande de renfort en fibres naturelles. Cette dernière constitue alors l’âme tandis que les bandes de non-tissé thermoplastique d’un côté et de l’autre de cette âme en fibres naturelles constituent les peaux.This being the case, it is also possible, in another equally interesting variant embodiment, to use two strips 5 of a thermoplastic nonwoven material 3, advantageously of the same nature, but which can also be made from non-woven materials. different thermoplastic wovens, said two strips of thermoplastic nonwoven 3 then sandwiching the natural fiber reinforcing strip. The latter then constitutes the core while the strips of thermoplastic nonwoven on one side and the other of this natural fiber core constitute the skins.
A noter également que, au sens de la présente invention, on entend par matériau non-tissé thermoplastique un matériau sous la forme d’un voile, d’une nappe ou d’un matelas de fibres thermoplastiques disposées de manière aléatoire et maintenues entre elles de différentes façons.It should also be noted that, within the meaning of the present invention, the term “thermoplastic nonwoven material” means a material in the form of a veil, a layer or a mat of thermoplastic fibers arranged randomly and held together different ways.
Le matériau non-tissé thermoplastique 3 mis en œuvre dans la présente invention arbore, par conséquent, une certaine porosité, notamment par rapport aux films thermoplastiques, donc non poreux, utilisés dans les procédés de fabrication de matériaux composites pré-imprégnés de l’état de la technique.The thermoplastic nonwoven material 3 implemented in the present invention therefore has a certain porosity, in particular compared to the thermoplastic films, therefore non-porous, used in the processes for manufacturing pre-impregnated composite materials of the state of technique.
Préférentiellement, ce matériau non-tissé thermoplastique 3 est fabriqué à partir de polypropylène (PP) et de ses dérivés, ou d’acide polylactique (PLA) et de ses dérivés, ou de polyamide (nylon) et de ses dérivés, ou de polyéthylène haute ou basse densité et de ses dérivés, ou de polyester et de ses dérivés ou bien encore d’un mélange de ces composés thermoplastiques ou de tout autre polymère thermoplastique.Preferably, this thermoplastic nonwoven material 3 is made from polypropylene (PP) and its derivatives, or polylactic acid (PLA) and its derivatives, or polyamide (nylon) and its derivatives, or polyethylene high or low density and its derivatives, or polyester and its derivatives or even a mixture of these thermoplastic compounds or any other thermoplastic polymer.
Encore plus préférentiellement, le matériau non-tissé thermoplastique 3 est fabriqué à partir de polypropylène.Even more preferentially, the thermoplastic nonwoven material 3 is made from polypropylene.
En ce qui concerne à présent le renfort 2 en fibres naturelles, dans un exemple de réalisation particulièrement avantageux, celui-ci est à base de fibres naturelles, courtes ou longues, de lin, ou de fibres de jute, ou de fibre de chanvre, ou de fibres d’ortie, ou de fibres de kénaf, ou tout autre type de fibres naturelles potentiellement utilisables dans le domaine du composite, ou bien encore à base d’un mélange de ces fibres naturelles précitées.With regard now to the reinforcement 2 in natural fibers, in a particularly advantageous embodiment, it is based on natural fibers, short or long, flax, or jute fibers, or hemp fiber, or nettle fibers, or kenaf fibers, or any other type of natural fibers potentially usable in the composite field, or even based on a mixture of these aforementioned natural fibers.
Tout préférentiellement, on utilise, dans l’invention, un renfort en fibres naturelles de lin 2, dont les fibres sont avantageusement longues, présentant une longueur comprise par exemple entre 1 et 60 cm, de préférence sensiblement égale, ou égale à 30 cm, et 100% orientées, en d’autres termes de fibres naturelles de lin unidirectionnelles.Most preferably, use is made in the invention of a reinforcement made of natural flax fibers 2, the fibers of which are advantageously long, having a length for example between 1 and 60 cm, preferably substantially equal, or equal to 30 cm, and 100% oriented, in other words natural unidirectional flax fibres.
Dans une deuxième étape du procédé objet de la présente invention, on dispose ladite première bande 4 de renfort en fibres naturelles 2 et ladite deuxième bande 5 de non-tissé thermoplastique 3 au contact l’une de l’autre.In a second step of the method that is the subject of the present invention, said first strip 4 of natural fiber reinforcement 2 and said second strip 5 of thermoplastic nonwoven 3 are placed in contact with each other.
Dans un exemple de réalisation dudit procédé, la mise au contact des première 4 et deuxième 5 bandes est effectuée par un dispositif 6, illustré sur la figure 1, et permettant une mise en œuvre automatisée du procédé de l’invention.In an exemplary embodiment of said method, the contacting of the first 4 and second 5 strips is carried out by a device 6, illustrated in FIG. 1, and allowing automated implementation of the method of the invention.
Un tel dispositif 6 comprend préférentiellement, entre autres, au moins, des moyens de déroulement 7 d’un premier rouleau de renfort en fibres naturelles 2 ainsi que des moyens de déroulement 8 d’un deuxième rouleau de non-tissé thermoplastique 3 pour la formation, respectivement, desdites première 4 et deuxième 5 bandes, celles-ci se rapprochant progressivement jusqu’à venir en contact l’une de l’autre.Such a device 6 preferably comprises, among other things, at least means 7 for unwinding a first roll of natural fiber reinforcement 2 as well as means 8 for unwinding a second roll of thermoplastic nonwoven 3 for forming , respectively, of said first 4 and second 5 bands, these gradually approaching until they come into contact with one another.
Dans la variante de réalisation du procédé, non représentée, dans laquelle on utilise une première bande 4 de renfort en fibres naturelles 2, une deuxième bande 5, et une troisième bande, d’un matériau non-tissé thermoplastique 3, ladite deuxième et ladite troisième bande prenant en sandwich ladite première bande 4, le dispositif 6 pour la mise en œuvre du procédé de l’invention, comporte, en outre, des moyens de déroulement de cette troisième bande de non-tissé thermoplastique. Dans cette hypothèse, les deux rouleaux de non tissés sont positionnés de part et d’autre du rouleau de renfort 2, en entrée du dispositif 6, en sorte que la deuxième bande de non-tissé thermoplastique 3 vienne au contact sur une première face supérieure de ladite première bande 4 de renfort 2 et que la troisième bande vienne au contact sur sa face inférieure opposée.In the alternative embodiment of the method, not shown, in which a first strip 4 of natural fiber reinforcement 2, a second strip 5, and a third strip of a thermoplastic nonwoven material 3 are used, said second and said third strip sandwiching said first strip 4, the device 6 for implementing the method of the invention further comprises means for unwinding this third strip of thermoplastic nonwoven. In this case, the two rolls of nonwoven are positioned on either side of the reinforcing roll 2, at the entrance to the device 6, so that the second strip of thermoplastic nonwoven 3 comes into contact on a first upper face. of said first strip 4 of reinforcement 2 and that the third strip comes into contact on its opposite underside.
Pour en revenir à la variante de réalisation du procédé de l’invention dans laquelle on utilise uniquement une première bande 4 de renfort en fibres naturelles 2 et une deuxième bande 5 de non tissé thermoplastique, le rapprochement progressif des deux bandes 4 et 5 s’effectue, tout préférentiellement, au cours d’une d’étape dans laquelle on achemine la première bande 4 de renfort en fibres naturelles 2 et la deuxième bande 5 de non-tissé thermoplastique 3 au niveau d’une première zone de chauffage 9 que comporte ledit dispositif 6.Going back to the alternative embodiment of the method of the invention in which only a first strip 4 of natural fiber reinforcement 2 and a second strip 5 of thermoplastic nonwoven are used, the gradual bringing together of the two strips 4 and 5 s' performs, most preferably, during a step in which the first strip 4 of natural fiber reinforcement 2 and the second strip 5 of thermoplastic nonwoven 3 are routed to a first heating zone 9 that comprises said device 6.
Au sein de cette première zone de chauffage 9, on applique, avantageusement, une température inférieure à la température de fusion TFdu matériau non-tissé thermoplastique 3. Une telle température est atteinte au travers de moyens de chauffage adaptés 10 représentés, sur la figure annexée, par des moyens de chauffage localisés en partie supérieure et en partie inférieure dudit dispositif 6.Within this first heating zone 9, a temperature is advantageously applied below the melting temperature T F of the thermoplastic nonwoven material 3. Such a temperature is reached through suitable heating means 10 represented, on the appended figure, by heating means located in the upper part and in the lower part of said device 6.
Lorsque les deux bandes 4 et 5 passent au sein de cette première zone de chauffage 9, tout en se rapprochant pour venir en contact l’une de l’autre, on permet, de manière particulièrement avantageuse, une évacuation de l’humidité susceptible d’être toujours présente au niveau du matériau renfort en fibres naturelles 2 de la première bande 4, au travers de la structure poreuse du matériau non-tissé thermoplastique 3 dont est constituée la deuxième bande 5.When the two strips 4 and 5 pass within this first heating zone 9, while approaching to come into contact with each other, it is possible, in a particularly advantageous manner, to evacuate the humidity likely to always be present at the level of the natural fiber reinforcement material 2 of the first strip 4, through the porous structure of the thermoplastic nonwoven material 3 of which the second strip 5 is made.
A noter, par ailleurs, que sur la figure annexée, la première bande 4 du renfort en fibres naturelles 2 est représentée comme étant positionnée au-dessus de la deuxième bande 5 de matériau non-tissé thermoplastique 3 pour une évacuation de l’humidité résiduelle au sein de ladite première bande 4, au cours des premières étapes du procédé de l’invention, ce positionnement n’étant toutefois pas limitatif du procédé objet de l’invention.Note, moreover, that in the attached figure, the first strip 4 of the natural fiber reinforcement 2 is shown as being positioned above the second strip 5 of thermoplastic nonwoven material 3 for evacuation of residual moisture. within said first strip 4, during the first steps of the method of the invention, this positioning however not being limiting of the method which is the subject of the invention.
En effet, il est tout à fait envisageable que le positionnement soit inverse, c’est-à-dire que la deuxième bande 5 de matériau non-tissé thermoplastique 3 se trouve au-dessus de ladite première bande 4, et que l’évacuation de l’humidité résiduelle du renfort en fibres naturelles 2 soit tout aussi optimale.Indeed, it is quite possible that the positioning is reversed, that is to say that the second strip 5 of thermoplastic nonwoven material 3 is above said first strip 4, and that the evacuation residual moisture from the natural fiber reinforcement 2 is just as optimal.
A noter encore, toujours en référence à l’illustration schématique de la figure annexée, que les deux bandes 4, 5 sont représentées comme n’étant pas en contact l’une de l’autre en entrée de la première zone de chauffage 9, et venant en rapprochement l’une de l’autre au fur et à mesure de l’avancement desdites deux bandes 4, 5 au sein de cette zone 9, entre le moyen de chauffage supérieur et le moyen de chauffage inférieur.It should also be noted, still with reference to the schematic illustration of the appended figure, that the two strips 4, 5 are shown as not being in contact with each other at the entrance to the first heating zone 9, and coming closer to each other as said two strips 4, 5 advance within this zone 9, between the upper heating means and the lower heating means.
Il est bien évidemment envisageable que lesdites deux bandes 4, 5 soient déjà en contact l’une avec l’autre à l’entrée de ladite première zone de chauffage 9 et qu’elles soient acheminées tout le long de cette zone 9 au contact l’une de l’autre, sans pour autant altérer l’évacuation de l’humidité résiduelle présente au sein de la première bande 4 de du renfort en fibres naturelles 2.It is of course conceivable that said two strips 4, 5 are already in contact with each other at the entrance to said first heating zone 9 and that they are routed all along this zone 9 in contact l one from the other, without however altering the evacuation of the residual humidity present within the first strip 4 of the natural fiber reinforcement 2.
Dans cette première zone de chauffage 9, on applique, de préférence, une température T1 comprise entre 60 et 250°C, celle-ci étant choisie en fonction de la nature du matériau non-tissé thermoplastique 3 dont est constituée la deuxième bande 5, en tenant compte du fait que cette température T1 appliquée doit impérativement être inférieure à la température de fusion TFdudit matériau 3.In this first heating zone 9, a temperature T1 of between 60 and 250° C. is preferably applied, the latter being chosen according to the nature of the thermoplastic nonwoven material 3 of which the second strip 5 is made, taking into account the fact that this applied temperature T1 must imperatively be lower than the melting temperature T F of said material 3.
Ainsi, dans l’exemple de réalisation particulièrement préférentiel dans lequel le matériau non-tissé thermoplastique 3 consiste en du polypropylène, dont la température de fusion TFest généralement considérée comme étant de l’ordre de 170°C selon sa tacticité, en d’autres termes selon le degré et la forme de régularité de la répartition des groupements substituants par rapport à la chaîne aliphatique principale, on appliquera préférentiellement une température T1, dans la première zone de chauffage 9, inférieure à 160°C.Thus, in the particularly preferred exemplary embodiment in which the thermoplastic nonwoven material 3 consists of polypropylene, the melting temperature T F of which is generally considered to be of the order of 170° C. depending on its tacticity, in d In other words, depending on the degree and the form of regularity of the distribution of the substituent groups with respect to the main aliphatic chain, a temperature T1 will preferably be applied, in the first heating zone 9, of less than 160° C.
Encore plus préférentiellement, cette température T1 appliquée au sein de ladite première zone de chauffage 9 est la plus élevée possible, tout en évitant aussi bien la fusion du matériau non-tissé thermoplastique 3 de la bande 5 que la dégradation thermique des fibres naturelles 2 de la bande 4, afin d’évacuer l’humidité contenue dans lesdites fibres 2 le plus rapidement possible.Even more preferably, this temperature T1 applied within said first heating zone 9 is as high as possible, while avoiding both the melting of the thermoplastic nonwoven material 3 of the strip 5 and the thermal degradation of the natural fibers 2 of the band 4, in order to evacuate the moisture contained in said fibers 2 as quickly as possible.
L’élimination efficace de cette humidité obtenue par la mise en œuvre du procédé de l’invention permet d’éviter la création d’une porosité, par la formation de bulles ou de microbulles, dans le produit final, à savoir le renfort fibreux pré-imprégné 1, qui présente alors une qualité optimale, notamment en termes de caractéristiques mécaniques.The effective elimination of this humidity obtained by the implementation of the method of the invention makes it possible to avoid the creation of porosity, by the formation of bubbles or microbubbles, in the final product, namely the fibrous reinforcement pre -impregnated 1, which then has optimum quality, in particular in terms of mechanical characteristics.
En effet, la présence d’une porosité en un point d’un matériau est nécessairement synonyme de caractéristiques mécaniques dégradées en ce point, par rapport aux caractéristiques mécaniques d’autres zones du matériau ne présentant pas cette porosité. Le procédé de l’invention permet d’éviter cela et de garantir l’obtention d’un renfort fibreux pré-imprégné 1 présentant des caractéristiques mécaniques, et esthétiques, homogènes et optimales sur l’intégralité de sa surface.Indeed, the presence of porosity at a point of a material is necessarily synonymous with degraded mechanical characteristics at this point, compared to the mechanical characteristics of other areas of the material not presenting this porosity. The process of the invention makes it possible to avoid this and to guarantee the obtaining of a pre-impregnated fibrous reinforcement 1 having mechanical and aesthetic characteristics that are homogeneous and optimal over its entire surface.
Suivant cette première étape de chauffage dont la fonction principale est l’évacuation de l’humidité résiduelle des fibres naturelles 2, on achemine ensuite ladite première bande 4 et ladite deuxième bande 5, au contact l’une de l’autre, au niveau d’une seconde zone de chauffage 11, que comporte également ledit dispositif 6.Following this first heating step, the main function of which is to evacuate the residual moisture from the natural fibers 2, said first strip 4 and said second strip 5 are then conveyed, in contact with each other, at the level of a second heating zone 11, which said device 6 also comprises.
Cette seconde zone de chauffage 11 est localisée de préférence immédiatement en aval de la première zone de chauffage 9, tenant compte du sens d’acheminement des bandes 4, 5, représenté par la flèche sur la figure annexée.This second heating zone 11 is preferably located immediately downstream of the first heating zone 9, taking into account the direction of transport of the strips 4, 5, represented by the arrow in the appended figure.
Au niveau de cette seconde zone de chauffage 11, on applique une température T2 qui est, cette fois, supérieure à la température de fusion TFdu matériau non-tissé thermoplastique 3.At this second heating zone 11, a temperature T2 is applied which is, this time, higher than the melting temperature T F of the thermoplastic nonwoven material 3.
De manière avantageuse, comme illustré sur la figure jointe, on applique cette température T2 grâce à l’action de moyens de chauffage adaptés 12 représentés, sur la figure annexée, par des moyens de chauffage en partie supérieure et en partie inférieure dudit dispositif 6.Advantageously, as illustrated in the attached figure, this temperature T2 is applied thanks to the action of suitable heating means 12 shown, in the appended figure, by heating means in the upper part and in the lower part of said device 6.
Dans cette seconde zone de chauffage 11, on applique, de préférence, une température T2 comprise entre 100 et 280°C, celle-ci étant, tout comme la température T1, choisie en fonction du matériau non-tissé thermoplastique 3 dont est constituée la deuxième bande 5.In this second heating zone 11, a temperature T2 of between 100 and 280° C. is preferably applied, the latter being, like the temperature T1, chosen according to the thermoplastic nonwoven material 3 of which the second band 5.
La température T2 doit, cette fois-ci, impérativement être supérieure à la température de fusion TFdudit matériau 3.The temperature T2 must, this time, imperatively be higher than the melting temperature T F of said material 3.
En reprenant l’exemple dans lequel le matériau non-tissé thermoplastique 3 consiste en du polypropylène, dont la température de fusion TFest environ de 170°C, on appliquera, préférentiellement, une température T2 dans la seconde zone de chauffage 11 supérieure à 180°C, et plus préférentiellement encore, une température T2 de l’ordre de 200°C.Returning to the example in which the thermoplastic nonwoven material 3 consists of polypropylene, the melting point T F of which is approximately 170° C., a temperature T2 will preferably be applied in the second heating zone 11 greater than 180°C, and more preferably still, a temperature T2 of the order of 200°C.
L’application, au sein de cette seconde zone de chauffage 11, d’une température T2 supérieure à la température de fusion TF, permet, une fois l’évacuation de l’humidité dans la première zone de chauffage 9, d’entraîner la fusion de ladite deuxième bande 5 de non-tissé thermoplastique 3 et la diffusion homogène de ce non-tissé thermoplastique fondu au sein des fibres naturelles du renfort 2.The application, within this second heating zone 11, of a temperature T2 higher than the melting temperature T F , makes it possible, once the evacuation of the humidity in the first heating zone 9, to cause the fusion of said second strip 5 of thermoplastic nonwoven 3 and the homogeneous diffusion of this molten thermoplastic nonwoven within the natural fibers of the reinforcement 2.
On obtient, alors, un complexe 13 constitué de fibres naturelles et de non-tissé thermoplastique fondu.A complex 13 consisting of natural fibers and molten thermoplastic nonwoven is then obtained.
Le complexe 13 ainsi obtenu est ensuite acheminé au niveau d’un dispositif de calandrage 14, que comprend le dispositif 6 de mise en œuvre du procédé de l’invention, pour la réalisation de l’étape de pressage.The complex 13 thus obtained is then routed to a calendering device 14, which includes the device 6 for implementing the method of the invention, for carrying out the pressing step.
Ce dispositif de calandrage 14 est localisé avantageusement immédiatement en aval de la deuxième zone de chauffage 12, tenant compte du sens d’acheminement des bandes 4, 5, puis du complexe 13, à l’intérieur dudit dispositif 6.This calendering device 14 is advantageously located immediately downstream of the second heating zone 12, taking into account the direction of transport of the strips 4, 5, then of the complex 13, inside the said device 6.
Le dispositif de calandrage 14 se présente, préférentiellement, sous la forme d’un premier rouleau presseur 14a, opérant par le dessus et d’un second rouleau presseur 14b opérant par le dessous, la bande 13 constituée de fibres naturelles et de non-tissé thermoplastique fondu passant entre lesdits deux rouleaux presseurs 14a, 14b, pour garantir une homogénéisation de la diffusion du non-tissé thermoplastique fondu dans l’ensemble de l’épaisseur des fibres naturelles 2.The calendering device 14 is preferably in the form of a first pressure roller 14a, operating from above and a second pressure roller 14b operating from below, the strip 13 consisting of natural fibers and non-woven molten thermoplastic passing between said two pressure rollers 14a, 14b, to guarantee homogenization of the diffusion of the molten thermoplastic nonwoven throughout the thickness of the natural fibers 2.
De préférence, mais non limitativement, on applique une pression, au cours de cette étape de pressage, de préférence au moyen dudit dispositif de calandrage 14, comprise entre 10 et 150 N/cm², de préférence égale à 80 N/cm².Preferably, but not limitatively, a pressure is applied, during this pressing step, preferably by means of said calendering device 14, of between 10 and 150 N/cm², preferably equal to 80 N/cm².
Dans un autre exemple de réalisation du procédé de fabrication d’un renfort fibreux pré-imprégné 1 selon l’invention, non représenté sur les figures, il est envisageable que l’étape au cours de laquelle on applique la température T2 supérieure à la température de fusion TFdu thermoplastique 3, pour l’obtention du complexe 13, et l’étape au cours de laquelle on presse ledit complexe 13, soient effectuées de manière simultanée.In another exemplary embodiment of the method for manufacturing a pre-impregnated fibrous reinforcement 1 according to the invention, not shown in the figures, it is possible that the step during which the temperature T2 higher than the temperature T2 is applied melting T F of the thermoplastic 3, to obtain the complex 13, and the step during which said complex 13 is pressed, are carried out simultaneously.
Dans un tel exemple de réalisation, non représenté sur la figure jointe, le dispositif de calandrage 14 assure, en plus de la fonction de pressage, une fonction de chauffage jusqu’à une température T2 supérieure à la température de fusion TFdu thermoplastique 3.In such an embodiment, not shown in the attached figure, the calendering device 14 performs, in addition to the pressing function, a heating function up to a temperature T2 above the melting temperature T F of the thermoplastic 3 .
Cela étant, quel que soit le mode de réalisation choisi, une fois l’étape de pressage du complexe 13 constitué de fibres naturelles et de non-tissé thermoplastique fondu effectuée, ce complexe 13 est entrainé au niveau d’une zone de refroidissement 15 que comporte avantageusement le dispositif 6.This being the case, whatever the embodiment chosen, once the step of pressing the complex 13 consisting of natural fibers and molten thermoplastic nonwoven has been carried out, this complex 13 is drawn into a cooling zone 15 that advantageously comprises the device 6.
Cette zone de refroidissement 15 est localisée de préférence immédiatement en aval du dispositif de calandrage 14, tenant compte du sens d’acheminement des bandes 4, 5 puis du complexe 13, à l’intérieur dudit dispositif 6.This cooling zone 15 is preferably located immediately downstream of the calendering device 14, taking into account the direction of transport of the strips 4, 5 then of the complex 13, inside the said device 6.
Au niveau de cette zone de refroidissement 15, il est appliqué préférentiellement une température ambiante, de l’ordre de 20°C, ou une température inférieure, comprise entre 5 et 15 °C, au travers de moyens adaptés, par exemple sous la forme de moyens de réfrigération 16 en partie supérieure et en partie inférieure du dispositif 6.At this cooling zone 15, an ambient temperature is preferably applied, of the order of 20° C., or a lower temperature, between 5 and 15° C., through suitable means, for example in the form refrigeration means 16 in the upper part and in the lower part of the device 6.
La présence de cette zone de refroidissement 15 permet de refroidir le complexe 13 pour une solidification de celui-ci, au travers plus particulièrement d’une solidification du thermoplastique 3 diffusé de manière homogène au sein des fibres naturelles 2.The presence of this cooling zone 15 makes it possible to cool the complex 13 for a solidification of the latter, more particularly through a solidification of the thermoplastic 3 diffused in a homogeneous manner within the natural fibers 2.
Ainsi, à la sortie de cette zone de refroidissement 15, on obtient le produit final recherché, à savoir le renfort fibreux pré-imprégné 1.Thus, at the exit from this cooling zone 15, the desired final product is obtained, namely the pre-impregnated fibrous reinforcement 1.
Optionnellement, ce renfort fibreux pré-imprégné 1 est ensuite enroulé sous la forme d’un rouleau 17 au travers de moyens d’enroulement adaptés, par exemple sous la forme d’un enrouleur, pour pouvoir stocker aisément le produit final 1 obtenu, dans l’attente de l’utilisation de ce renfort fibreux pré-imprégné 1 pour fabriquer, notamment, des pièces en matériau composite dans des domaines divers tels que l’automobile, l’aéronautique, la mécanique, etc.Optionally, this pre-impregnated fibrous reinforcement 1 is then rolled up in the form of a roll 17 through suitable winding means, for example in the form of a winder, in order to be able to easily store the final product 1 obtained, in the expectation of the use of this pre-impregnated fibrous reinforcement 1 for manufacturing, in particular, parts made of composite material in various fields such as the automobile, aeronautics, mechanics, etc.
A noter que, tout le long du procédé de fabrication d’un renfort fibreux pré-imprégné 1 selon l’invention, au moyen du dispositif 6, l’acheminement des bandes 4 et 5, puis du complexe 13 et enfin dudit renfort fibreux pré-imprégné 1 s’effectue par l’intermédiaire de moyens d’entraînement adaptés couplés, préférentiellement, à des moyens moteurs.It should be noted that, throughout the process for manufacturing a pre-impregnated fibrous reinforcement 1 according to the invention, by means of the device 6, the routing of the strips 4 and 5, then of the complex 13 and finally of said pre-impregnated fibrous reinforcement -impregnated 1 is carried out by means of suitable drive means coupled, preferably, to drive means.
De manière avantageuse, on utilise, pour la mise en œuvre automatisée du procédé de l’invention, un dispositif 6 consistant en une presse double bande, permettant, tout au long du cheminement des bandes 4 et 5 au sein de ce dispositif 6, l’application d’une compression légère entre ces deux bandes, favorisant un préassemblage de celles-ci, en plus du dispositif de calandrage 14 au niveau duquel est vraiment appliqué la pression pour la mise en forme du produit.Advantageously, for the automated implementation of the method of the invention, a device 6 consisting of a double band press is used, allowing, throughout the course of the bands 4 and 5 within this device 6, the application of a slight compression between these two strips, favoring a pre-assembly of these, in addition to the calendering device 14 at the level of which the pressure is really applied for the shaping of the product.
Le renfort pré-imprégné 1 obtenu par la mise en œuvre de la présente invention peut ensuite, de manière particulièrement avantageuse, entrer dans la composition de préformes tridimensionnelles présentant des qualités optimales, par une opération de formage à chaud, également appelée opération d’emboutissage, avant de former, par des opérations encore ultérieures, de moulage et/ou de drapage, une pièce en matériau composite.The pre-impregnated reinforcement 1 obtained by the implementation of the present invention can then, in a particularly advantageous manner, enter into the composition of three-dimensional preforms having optimal qualities, by a hot forming operation, also called stamping operation. , before forming, by even subsequent operations, molding and/or draping, a part made of composite material.
Le procédé de la présente invention permet d’obtenir un renfort pré-imprégné 1, formé d’un non-tissé thermoplastique 3, calandré sur un voile de renfort en lin 2, présentant des caractéristiques mécaniques et esthétiques optimisées, et pouvant être utilisé dans la fabrication de pièces en matériau composite, notamment pour le domaine de la mécanique ou du transport tel que l’automobile, l’aéronautique, le spatial ou encore le domaine ferroviaire.The process of the present invention makes it possible to obtain a pre-impregnated reinforcement 1, formed from a thermoplastic nonwoven 3, calendered on a linen reinforcing web 2, having optimized mechanical and aesthetic characteristics, and which can be used in the manufacture of parts in composite material, in particular for the field of mechanics or transport such as the automobile, aeronautics, space or even the railway field.
En particulier, la pièce en matériau composite obtenue par l’utilisation du renfort pré-imprégné 1 selon l’invention peut consister en un panneau avec une âme en nids d’abeille, en carton, en mousse ou en polymère thermoplastique, qui serait ainsi, avantageusement, exempte de formaldéhyde.In particular, the composite material part obtained by the use of the pre-impregnated reinforcement 1 according to the invention can consist of a panel with a core of honeycombs, of cardboard, of foam or of thermoplastic polymer, which would thus be , advantageously free of formaldehyde.
Claims (9)
- on utilise une première bande (4) de renfort en fibres naturelles (2) et au moins une deuxième bande (5) de non-tissé thermoplastique (3) dont la température de fusion est notée TF;
- on dispose ladite première bande (4) de renfort en fibres naturelles (2) et ladite deuxième bande (5) de non-tissé thermoplastique (3) au contact l’une de l’autre ;
- on achemine ladite première bande (4) et ladite deuxième bande (5) au niveau d’une première zone de chauffage (9) au sein de laquelle on applique une température T1 inférieure à la température de fusion TF, pour l’évacuation de l’humidité résiduelle de la première bande (4) de renfort en fibres naturelles (2) ;
- on achemine ensuite ladite première bande (4) et ladite deuxième bande (5), au contact l’une de l’autre, au niveau d’une seconde zone de chauffage (11) au niveau de laquelle on applique une température T2 supérieure à la température de fusion TF, pour la fusion de ladite deuxième bande (5) de non-tissé thermoplastique (3) et l’obtention d’un complexe (13) constitué de fibres naturelles et de non-tissé thermoplastique fondu ;
- on presse ledit complexe (13) ;
- on achemine ledit complexe au niveau d’une zone de refroidissement (15) pour obtenir finalement ledit renfort fibreux pré-imprégné (1) ;
- optionnellement, on enroule ledit renfort fibreux pré-imprégné (1) sous la forme d’un rouleau (17).
- using a first strip (4) of natural fiber reinforcement (2) and at least a second strip (5) of thermoplastic nonwoven (3) whose melting temperature is denoted T F ;
- placing said first strip (4) of natural fiber reinforcement (2) and said second strip (5) of thermoplastic nonwoven (3) in contact with one another;
- said first strip (4) and said second strip (5) are conveyed to a first heating zone (9) within which a temperature T1 is applied below the melting temperature T F , for the evacuation of the residual humidity of the first strip (4) of natural fiber reinforcement (2);
- then said first strip (4) and said second strip (5), in contact with one another, at the level of a second heating zone (11) at the level of which a temperature T2 higher than the melting temperature T F , for melting said second strip (5) of thermoplastic nonwoven (3) and obtaining a complex (13) consisting of natural fibers and molten thermoplastic nonwoven;
- said complex is pressed (13);
- said complex is conveyed to a cooling zone (15) to finally obtain said pre-impregnated fibrous reinforcement (1);
- optionally, said pre-impregnated fibrous reinforcement (1) is rolled up in the form of a roll (17).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Extension state: PF |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
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| TP | Transmission of property |
Owner name: ECO - TECHNILIN SAS, FR Effective date: 20230213 |
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| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |