FR3119561A1 - Procede de preparation de pieces composites a fort degre de consolidation - Google Patents
Procede de preparation de pieces composites a fort degre de consolidation Download PDFInfo
- Publication number
- FR3119561A1 FR3119561A1 FR2101119A FR2101119A FR3119561A1 FR 3119561 A1 FR3119561 A1 FR 3119561A1 FR 2101119 A FR2101119 A FR 2101119A FR 2101119 A FR2101119 A FR 2101119A FR 3119561 A1 FR3119561 A1 FR 3119561A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- heating
- heating system
- strip
- systems
- support
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 title claims description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 270
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 76
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 31
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 24
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 22
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 22
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 claims description 17
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 15
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 14
- -1 polyphenylene Polymers 0.000 claims description 14
- 229920006012 semi-aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 11
- 229920006126 semicrystalline polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 claims description 9
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 6
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims description 6
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 6
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004953 Aliphatic polyamide Substances 0.000 claims description 5
- 229920003231 aliphatic polyamide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920006125 amorphous polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 239000011165 3D composite Substances 0.000 claims description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea group Chemical group NC(=O)N XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002614 Polyether block amide Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 claims description 3
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 17
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 15
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 14
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 14
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 10
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 6
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 6
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 6
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 229920006152 PA1010 Polymers 0.000 description 4
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N m-cresol Chemical compound CC1=CC=CC(O)=C1 RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 3
- 238000009786 automated tape laying Methods 0.000 description 3
- 238000011955 best available control technology Methods 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- JZUHIOJYCPIVLQ-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentane-1,5-diamine Chemical compound NCC(C)CCCN JZUHIOJYCPIVLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003189 Nylon 4,6 Polymers 0.000 description 2
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 2
- 229920000305 Nylon 6,10 Polymers 0.000 description 2
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 2
- 229920000572 Nylon 6/12 Polymers 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229920006038 crystalline resin Polymers 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000009730 filament winding Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 description 2
- 229920001660 poly(etherketone-etherketoneketone) Polymers 0.000 description 2
- 229920006396 polyamide 1012 Polymers 0.000 description 2
- 229920006260 polyaryletherketone Polymers 0.000 description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 244000198134 Agave sisalana Species 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920000393 Nylon 6/6T Polymers 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 229920006121 Polyxylylene adipamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- XZAHJRZBUWYCBM-UHFFFAOYSA-N [1-(aminomethyl)cyclohexyl]methanamine Chemical compound NCC1(CN)CCCCC1 XZAHJRZBUWYCBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDLQZKYLHJJBHD-UHFFFAOYSA-N [3-(aminomethyl)phenyl]methanamine Chemical compound NCC1=CC=CC(CN)=C1 FDLQZKYLHJJBHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000009727 automated fiber placement Methods 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 229920006017 homo-polyamide Polymers 0.000 description 1
- 150000003951 lactams Chemical class 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- VPRUMANMDWQMNF-UHFFFAOYSA-N phenylethane boronic acid Chemical compound OB(O)CCC1=CC=CC=C1 VPRUMANMDWQMNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920006139 poly(hexamethylene adipamide-co-hexamethylene terephthalamide) Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920006123 polyhexamethylene isophthalamide Polymers 0.000 description 1
- 238000003918 potentiometric titration Methods 0.000 description 1
- 229920013730 reactive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229920006135 semi-crystalline thermoplastic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001542 size-exclusion chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- B29C70/28—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
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
- B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
-
- 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
- B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
- B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
- B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
- B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
- B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
- B29B15/125—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex by dipping
-
- 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
- B29C35/002—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
-
- 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
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
-
- 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
- B29C70/32—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 on a rotating 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
- B29C70/54—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
- 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
- B29K2105/06—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
-
- 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
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0037—Other properties
- B29K2995/004—Semi-crystalline
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/52—Sports equipment ; Games; Articles for amusement; Toys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
- B29L2031/7154—Barrels, drums, tuns, vats
- B29L2031/7156—Pressure vessels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Robotics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé de préparation de pièces composites, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de dépose d’au moins une bande de matériau fibreux imprégnée d’un polymère thermoplastique sur un support, au moyen d’un système de chauffage principal choisis parmi les deux systèmes suivants: un système de préchauffage (1), et un système de chauffage (2), en association avec au moins un système de chauffage secondaire choisi parmi: un système de chauffage (3), un système de post chauffage (4), un système de chauffage (5), et un système de préchauffage (6), ou au moyen des deux systèmes de chauffage principaux (1) et (2) ledit support étant au préalable dépourvu de toute bande déposée ou comprenant au moins une bande n-1 dudit matériau fibreux, ledit polymère thermoplastique étant amorphe, dont la Tg est telle que Tg ≥ 80°C, ou semi-cristallin, dont la Tf ≥ 150°C, à l’exclusion du couple de chauffage suivants lorsque seuls deux systèmes de chauffage sont présents : un système de chauffage (2) et un système de chauffage (5) si le système de chauffage (2) est effectué par laser, et à l’exclusion des trois systèmes suivants lorsque seuls trois systèmes de chauffage sont présents : un système de préchauffage (1), un système de post chauffage (4) et un système de préchauffage (6) dans le cas d’un support cylindrique simultanément en rotation selon l’axe du cylindre et en translation, les trois systèmes étant par chauffage IR et les deux systèmes (4) et (6) étant réunis.
Description
La présente demande de brevet concerne un procédé préparation de pièces composites à fort degré de consolidation et les pièces composites en tant que telles.
La fabrication d’une pièce composite à partir de ruban (ou tape) thermoplastique, déposé de telle façon que la pièce composite finale soit directement réalisées en une étape et présente une bonne résistance mécanique et une bonne cristallisation de la résine est difficilement réalisable.
La qualité de fabrication d’un composite thermoplastique et son ratio performances/coût sont dépendants de nombreux critères.
Dans le cas de fabrication de composites à partir de bandes imprégnées thermoplastiques, on trouve des critères liés à la santé matière du matériau (qualité d’imprégnation, contrôle système des paramètres dimensionnels etc…) ainsi qu’à sa nature (type de fibres, type de résine, taux de renfort etc…).
Plusieurs brevet ou demandes de brevets décrivent l’obtention de tape imprégnées par un polymère thermoplastiques tels que les demandes internationales WO 2018/234436, WO 2018/234439 ou WO 2018/234434.
On trouve aussi des critères liés à la dépose de ces bandes. Dans le cas de l’utilisation de résines semi-cristallines de haute température de transition vitreuse (Tg), une haute masse molaire est nécessaire pour obtenir de bonnes propriétés mécaniques, ce qui conduit à des problèmes de soudure des tapes entre elles car ce type de résine de haute masse molaire et de haute Tg est également de haute viscosité. En outre, les vitesses de cristallisation de ce type de résines semi-cristallines à haute Tg sont généralement lentes et empêchent qu’un procédé réalisant une consolidation in situ du composite formé, soit suffisamment productif pour être économiquement viable.
Dans le domaine aéronautique, pour la fabrication de pièces à hautes performances, on peut utiliser des technologies de placement de bandes automatisé ou ATL (Automated Tape Laying). Cette famille système de procédés se décline en plusieurs technologies comme le placement de fibres (AFP, Automated Fibre Placement), l’enroulement de tapes (pour la fabrication de pièces à géométrie de rotation) etc… Des robots viennent dérouler et placer des bandes pré imprégnées en des endroits bien précis au moyen d’un système robotisé. Ce dernier se décline généralement en un bras robotisé et multiaxial au bout duquel est fixé une tête de dépose au sein de laquelle défilent les bandes pré imprégnées. La tête sert à guider ces bandes mais aussi à les découper au moment du changement de trajectoire du robot lors de la fabrication de la pièce. Elle comprend aussi généralement un rouleau préhenseur permettant d’appliquer de la pression sur la bandes lors de sa dépose. Enfin, elle est équipée d’un ou plusieurs moyens de chauffage permettant de chauffer la bande imprégnée afin de fondre le polymère qu’elle contient et permettant ainsi de la faire adhérer sur la bande ou le support sur laquelle elle est déposée.
Plusieurs moyens de chauffage peuvent être utilisés sur cette tête de dépose : Laser, Diode électroluminescente ou LED, Ultra Violet (UV), source d’air chaud, infrarouge (IR) etc… Ils chauffent la nappe en cours de dépose et parfois ils chauffent aussi légèrement le support sur lequel sont déposées les bandes pour faciliter l’adhésion et améliorer la qualité du composite déposé.
En dépose à plat, pour la fabrication de préformes composites en 2,5D, comme en procédé AFP par exemple, il est possible d’utiliser des moyens de chauffage continus du support sur lequel sont déposées les bandes. Mais ce n’est que limité et très difficilement extrapolable à la réalisation de pièces de grandes dimensions. En dépose de tapes par enroulement, ces systèmes de mandrins chauffants ne sont pas utilisés industriellement; ils ne le sont pas du tout en fabrication de réservoirs de stockage d’hydrogène.
La qualité de consolidation des préformes issues de ces procédés de dépose dépend donc énormément de la thermique appliquée à ces bandes lors de la dépose. Mais aussi de la réponse de la matière déposée vis-à-vis de cette thermique. Une bande cristallisée et/ou dont la matrice thermoplastique cristallise très rapidement sera difficile à faire adhérer parfaitement sur la couche inférieure froide déjà déposée. Par ailleurs, la mobilité des chaines moléculaires, nécessaire pour réaliser une bonne soudure des tapes n’est pas suffisante sous la Tg et la difficulté de soudure sur la couche inférieure froide est donc amplifiée si la matrice polymère est une matrice à haute Tg et/ou que la thermique de la couche inférieure est peu contrôlée. On entend par couche inférieure froide une couche qui est uniquement réchauffée superficiellement en surface par la tête de dépose du robot, au moment de la soudure et qui refroidit très rapidement après le passage de la tête de dépose du robot. Une mauvaise consolidation dans ces étapes de dépose est généralement néfaste pour les propriétés finales du composites, en termes de performances mécaniques notamment.
L’étape finale système de réalisation du composite est sa consolidation. Elle peut avoir lieu après l’étape de dépose de bandes (autoclave, presse chauffante, consolidation en étuve, sous vide etc…). Mais elle peut aussi avoir lieu pendant la dépose des bandes ; c’est la consolidation en ligne ou in-situ.
C’est primordial dans le cas de la fabrication de (pré)formes complexes et donc difficiles à consolider a posteriori (réservoir, tubes creux, pièces à courbures multiples etc…) de maitriser la consolidation de la pièce pendant sa dépose. Cette consolidation doit non seulement être de bonne qualité mais elle doit aussi être homogène sur toute la pièce. Ce dernier aspect est très largement conditionné par la gestion d’une qualité de bandes initiale homogène mais aussi par la gestion de la thermique du procédé au cours de la dépose.
Dans le cas par exemple de la fabrication d’un réservoir de stockage d’hydrogène, les bandes sont généralement chauffées de la même manière qu’elles soient placées sur la partie horizontale du cylindre ou au niveau des embases malgré le fait que la vitesse de dépose de ces bandes change dans ces zones de dépose. La gestion de la thermique de la bande qui arrive donc au contact du support n’est donc pas maitrisée, entrainant la formation de disparités de consolidation sur la pièce finale.
Il est donc nécessaire de remédier aux inconvénients ci-dessus.
La présente invention concerne donc un procédé de préparation de pièces composites à fort degré de consolidation comprenant n bandes de matériau fibreux imprégné d’un polymère thermoplastique déposées sur un support, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de dépose d’au moins une bande de matériau fibreux imprégnée d’un polymère thermoplastique sur un support,
au moyen d’un système de chauffage principal choisis parmi les deux systèmes suivants:
un système de préchauffage (1) de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée avant dépose de ladite bande sur ledit support et un système de chauffage de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée sur sa face interne (2) au point de contact de ladite bande avec ledit support,
en association avec au moins un système de chauffage secondaire choisi parmi les quatre suivants :
un système de chauffage de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée sur sa face externe (3) au point de contact de ladite bande avec ledit support, un système de post chauffage (4) de ladite bande n de matériaux fibreux imprégnée après dépose de ladite bande n sur ledit support, un système de chauffage (5) dudit support, et un système de préchauffage de la bande n-1 de matériaux fibreux imprégnée (6) préalablement déposée avant dépose de ladite bande n de matériau fibreux,
ou au moyen des deux systèmes de chauffage principaux (1) et (2) optionnellement associés à au moins l’un des quatre systèmes secondaires (3), (4), (5) et (6),
ledit support étant au préalable dépourvu de toute bande déposée ou comprenant au moins une bande n-1 dudit matériau fibreux imprégné d’un polymère thermoplastique préalablement déposée,
lesdits au moins deux systèmes de chauffage étant présents pour augmenter l’adhésion de ladite bande sur le support ou sur la bande n-1 préalablement déposée,
ledit polymère thermoplastique étant un polymère amorphe, dont la température de transition vitreuse est telle que Tg ≥ 80°C, notamment Tg ≥ 100°C, en particulier ≥ 120°C, notamment ≥ 140°C, ou un polymère semi-cristallin, dont la température de fusion Tf ≥ 150°C,
la température de ladite bande n à déposer étant constante tout au long de sa dépose sur ledit support,
à l’exclusion du couple de chauffage suivants lorsque seuls deux systèmes de chauffage sont présents :
un système de chauffage (2) et un système de chauffage (5) si le système de chauffage (2) est effectué par laser,
et à l’exclusion des trois systèmes suivants lorsque seuls trois systèmes de chauffage sont présents :
un système de préchauffage (1), un système de post chauffage (4) et un système de préchauffage (6) dans le cas d’un support cylindrique simultanément en rotation selon l’axe du cylindre et en translation, les trois systèmes étant par chauffage infra rouge et les deux systèmes (4) et (6) étant réunis.
Dans toute la description, le terme ruban ou bande ou bandes de matériau fibreux imprégné d’un polymère thermoplastique ou tape peut être utilisé et désigne la même chose.
Les bandes peuvent être déposées selon l’un des procédés de l’art antérieur décrit ci-dessus.
La dépose peut être notamment effectuée avec une tête de dépose et/ou un guide.
Le terme « support » désigne toute base sur laquelle les bandes n sont successivement déposées. Lorsque qu’une première bande est déposée sur ledit support, le support est nu, c’est-à-dire dépourvu de tout matériau autre que le matériau constitutif dudit support. Après dépôt d’une première bande, celle-ci peut recouvrir en totalité la surface totale du support.
Dans ce cas la bande n suivante déposée par le procédé de l’invention recouvre la bande n-1 préalablement déposée et ainsi de suite.
Elle peut également ne recouvrir que partiellement la surface du support. Dans ce cas la bande n suivante déposée par le procédé de l’invention ne recouvre pas la bande n-1 précédente mais est déposée sur le support et chevauche ou non ou est accolée à la bande n-1 déposée préalablement sur le support.
Dans le cas où la bande n suivante déposée par le procédé de l’invention chevauche ou est accolée à la bande n-1 déposée préalablement sur le support, il en est ainsi jusqu’à recouvrir la totalité du support avec une seule épaisseur de bande.
Dans le cas où la bande n suivante déposée par le procédé de l’invention ne chevauche pas et n’est pas accolée à la bande n-1 déposée préalablement sur le support, il en est ainsi jusqu’à l’autre extrémité du support et par conséquent plusieurs bandes sur une seule épaisseur de bande recouvrent partiellement le support. Les bandes suivantes seront déposées sur la première série de bande (les plusieurs bandes sur une seule épaisseur de bande) soit de la même manière soit de manière « croisée » au-dessus de la première série.
La dépose de bandes formant au préalable un tissu de bandes entrecroisées ou entrelacées est exclue de l’invention.
Le support peut avoir n’importe quelle forme mais en règle générale il est de forme plane, de forme 2.5 D ou cylindrique.
Des exemples de forme plane sont une forme plane carrée, rectangulaire.
Une forme 2.5 D signifie un écart à la forme plane, localement ou globalement, comme une coque comportant une courbure par exemple, dont les dimensions dans la 3èmedimension sont très inférieures aux dimensions dans les deux autres dimensions.
Lorsqu’il est de forme plane le support peut être fixe ou rotatif, en particulier fixe.
S’il est rotatif, l’axe de rotation n’est pas dans le plan du support et la tête de dépose de la bande qui permet la mise en contact de la bande et du support est animée d’un mouvement de translation dans le plan du support.
Lorsque le support est de forme 2.5 D, la tête de dépose de la bande qui permet la mise en contact de la bande et du support est animée d’un mouvement dans les 3 dimensions.
Le support peut être muni d’un système de chauffage secondaire (5).
Un exemple de système de chauffage (5) sur un support plan fixe, sans être limité à celui-ci est présenté à la .
Par forme cylindrique il faut entendre un cylindre qui est une surface réglée dont les génératrices sont parallèles, c'est-à-dire une surface dans l'espace constituée de droites parallèles.
Lorsqu’il est cylindrique, le support peut être simultanément en rotation et en translation selon l’axe du cylindre tandis que la tête de dépose de la bande qui permet la mise en contact de la bande et du support est fixe.
Un exemple de systèmes de chauffage infra rouge (6) et (4) réunis en présence d’un support cylindrique rotation et en translation selon l’axe du cylindre (5) chauffant ou non, sans être limité à celui-ci est présenté à la .
Alternativement, lorsque le support est cylindrique, le support peut être en rotation selon l’axe du cylindre, tandis que la tête de dépose de la bande qui permet la mise en contact de la bande et du support est animée d’un mouvement de translation parallèle à l’axe du tube.
Le support peut être en n’importe quelle matière à condition qu’il résiste à la chaleur des différents moyens de chauffage et de la chaleur de la bande elle-même, ainsi qu’aux efforts de pression exercés lors de la dépose des bandes.
Le support peut être un matériau thermoplastique ou thermodur ou un matériau métallique ou un matériau céramique ou une combinaison de ces matériaux, à la condition de remplir lesdites conditions précitées.
Les Inventeurs ont donc trouvé de manière inattendue qu’un procédé comprenant une étape de dépose d’au moins une bande de matériau fibreux imprégnée d’un polymère thermoplastique sur un support, au moyen d’au moins deux systèmes de chauffage choisis parmi cinq systèmes particuliers permettait :
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées d’un polymère thermoplastique ou d’un mélange de polymères thermoplastiques dont un au moins comporte une haute température de transition vitreuse en contrôlant parfaitement la thermique de dépose des bandes en faisant varier la puissance de chauffage de la bande en fonction de la vitesse de dépose ; permettant ainsi d’avoir une bande qui ait une température équivalente en tout point de la pièce composite au moment de sa dépose, quelle que soit la forme de cette pièce et en contrôlant parfaitement la thermique des bandes déjà déposées ou à déposer par ajout d’autres moyens de chauffages de la pièce en cours de dépose.
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées d’un polymère thermoplastique ou d’un mélange de polymères thermoplastiques dont un au moins comporte une haute température de transition vitreuse et ayant une porosité faible avec ou sans post-consolidation de cette pièce.
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées d’un polymère thermoplastique ou d’un mélange de polymères thermoplastiques dont un au moins comporte une haute température de transition vitreuse en contrôlant parfaitement la thermique de dépose des bandes dans le sens où seule la quantité de calories nécessaires à la bande est fournie avec une dégradation thermique du polymère thermoplastique limitée.
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées d’un polymère thermoplastique ou d’un mélange de polymères thermoplastiques dont un au moins comporte une haute température de transition vitreuse en contrôlant parfaitement la pression de dépose des bandes pour éviter notamment la déconsolidation de ces bandes au moyen par exemple d’un rouleau presseur chauffant dont la pression appliquée sur la tape est contrôlée.
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées d’un polymère thermoplastique ou d’un mélange de polymères thermoplastiques dont un au moins comporte une haute température de transition vitreuse et ayant une cinétique de cristallisation très lente pour optimiser l’adhésion entre deux plis successifs déposés et comportant un dispositif de chauffage permettant également optimiser la cristallisation de la résine après dépose.
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées d’un polymère thermoplastique ou d’un mélange de polymères thermoplastiques dont un au moins comporte une haute température de transition vitreuse et ayant une viscosité initiale faible pour optimiser l’adhésion entre deux plis successifs déposés.
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées thermoplastiques à haute température de transition vitreuse et ayant un potentiel de remontée en masse important pour optimiser les propriétés mécaniques finales de la pièce; la consolidation et la remontée en masse maximales étant possiblement obtenues lors de la dépose des bandes et sans post-consolidation.
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées d’un polymère thermoplastique ou d’un mélange de polymères thermoplastiques dont un au moins comporte une haute température de transition vitreuse qui soient consolidées de manière équivalente en tout point de la pièce composite.
D’obtenir des pièces à haut de degré de consolidation par procédé de dépose de bandes imprégnées d’un polymère thermoplastique ou d’un mélange de polymères thermoplastiques dont un au moins comporte une haute température de transition vitreuse qui soient utilisées dans des domaines nécessitant des hautes performances notamment mécaniques comme les pièces de structure automobile ou aéronautique, les réservoirs de stockage de gaz (hydrogène, azote etc…), le sport et loisir, les transports en général etc…
S’agissant des bandes ou ruban
Dans la présente description, on entend par « matériau fibreux » un assemblage de fibres unitaires de renfort. Après imprégnation par le polymère thermoplastique (la résine), il se présente sous forme de bande ou ruban unitaire.
On entend par bande ou ruban unitaire, un feuillard qui est un semi produit de faible épaisseur, non calibré en largeur et en épaisseur, et composé d’une seule mèche de fibres, ou une tape mince composée d’une ou plusieurs mèches de fibres, calibrée en épaisseur et en largeur, ou une tape calibrée en épaisseur et en largeur et dont l’épaisseur est supérieure à 100µm. Ces tapes peuvent également être obtenues après une étape optionnelle de découpe longitudinale autrement appelée slitting, d’une tape initialement de plus grande largeur.
Il existe sur le support soit une seule couche d’une ou plusieurs bandes, en particulier de même épaisseur, soit plusieurs couches d’une ou plusieurs bandes, en particulier de même épaisseur, chaque bande de chaque couche de bande adhérant au moins partiellement avec une bande de la couche de bande inférieure.
Avantageusement toutes les bandes déposées ont la même épaisseur, à la tolérance de fabrication près.
Avantageusement, les bandes déposées présentent une épaisseur inférieure ou égale à 300µm, plus avantageusement inférieure à 250µm.
Avantageusement, le ruban ou bande a une épaisseur inférieure ou égale à 150 µm, de préférence inférieure ou égale à 100 µm.
S’agissant des systèmes de chauffage
La présente un exemple de différents systèmes de chauffage cités ci-dessus sur un support sans pour autant être limité à ceux-ci.
Ledit au moins un système de chauffage peut être choisi parmi un fluide caloporteur, le courant continu, une cartouche chauffante, un chauffage par induction, un rouleau presseur chauffant, une diode électroluminescente (LED), un infrarouge (IR), une source d’UV, de l’air chaud et un laser.
Avantageusement, lesdits systèmes de chauffage présents sont tous des systèmes infrarouges.
Avantageusement, lesdits systèmes de chauffage présents sont tous des systèmes infrarouges à l’exception du système de chauffage (5) dudit support qui peut être également choisi parmi un fluide caloporteur, le courant continu une cartouche chauffante et un chauffage par induction. L’étape de dépose d’au moins une bande de matériau fibreux imprégnée d’un polymère thermoplastique sur un support, s’effectue au moyen d’un système de chauffage principal choisis parmi les deux systèmes suivants:
un système de préchauffage (1) de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée avant dépose de ladite bande sur ledit support et un système de chauffage de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée sur sa face interne (2) au point de contact de ladite bande avec ledit support,
en association avec au moins un système de chauffage secondaire choisi parmi les quatre suivants :
un système de chauffage de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée sur sa face externe (3) au point de contact de ladite bande avec ledit support, un système de post chauffage (4) de ladite bande n de matériaux fibreux imprégnée après dépose de ladite bande n sur ledit support, un système de chauffage (5) dudit support, et un système de préchauffage de la bande n-1 de matériaux fibreux imprégnée (6) préalablement déposée avant dépose de ladite bande n de matériau fibreux,
ou au moyen des deux systèmes de chauffage principaux (1) et (2) optionnellement associés à au moins l’un des quatre systèmes secondaires (3), (4), (5) et (6),
lesdits systèmes étant détaillés ci-après :
- le système de préchauffage (1) de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée avant dépose de ladite bande sur ledit support, ou le système de chauffage (2) qui permet de chauffer aussi bien la bande déposée que la bande à déposer juste avant sa dépose sur la précédente, sont utilisés l’un ou l’autre en association avec l’un au moins des chauffages (3), (4), (5) ou (6),
Le système de chauffage (1) permet de préchauffer la bande avant dépose et d’amener le polymère thermoplastique de cette bande en cours de dépose à une température proche de son point de fusion s’il est semi-cristallin mais en tout état de cause supérieure à la Tf, en particulier à une température au-delà de la fin de fusion du polymère thermoplastique autrement appelée endset de fusion et notée Tfendset, en particulier à Tfendset+ 10°C ou proche de sa Tg s’il est amorphe mais en tout état de cause supérieure à la Tg, en particulier à une température Tg + 100°C, notamment supérieure à 150°C.
La température Tfendset(ou Tffmtelle que définie dans la norme 11357-3 : 2013) correspond à la température à laquelle le pic endothermique de fusion rejoint la ligne de base (et donc en fin de fusion) par opposition à la température Tfonset(ou Tfimtelle que définie dans la norme 11357-3 : 2013) qui correspond à la température à laquelle le pic endothermique de fusion « décolle » de la ligne de base.
Le système de chauffage (2) permet de préchauffer la bande avant dépose et d’amener le polymère thermoplastique de cette bande, en cours de dépose et de la bande sur laquelle elle est déposée, à une température proche de son point de fusion s’il est semi-cristallin mais en tout état de cause supérieure à la Tf, en particulier à une température au-delà de la fin de fusion du polymère thermoplastique autrement appelée endset de fusion et notée Tfendset, en particulier à Tfendset+ 10°C ou proche de sa Tg s’il est amorphe mais en tout état de cause supérieure à la Tg, en particulier à une température Tg + 100°C, notamment supérieure à 150°C.
Si les systèmes de chauffage (1) et (2) sont présents ensembles alors (1) permet de préchauffer la bande avant dépose et d’amener le polymère thermoplastique de cette bande en cours de dépose à une température proche de son point de fusion s’il est semi-cristallin mais en tout état de cause supérieure à la Tf, en particulier à une température au-delà de la fin de fusion du polymère thermoplastique autrement appelée endset de fusion et notée Tfendset, en particulier à Tfendset+ 10°C ou proche de sa Tg s’il est amorphe mais en tout état de cause supérieure à la Tg, en particulier à une température Tg + 100°C, notamment supérieure à 150°C et (2) vise à maintenir le polymère thermoplastique de ladite bande à une température proche de sa température de cristallisation, Tc, telle que déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme 11357-3 :2013 s’il est semi-cristallin mais en tout état de cause comprise entre Tc - 60°C et Tc + 20 C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc ou proche de sa Tg s’il est amorphe mais en tout état de cause inférieure à la Tg, en particulier à une température égale à Tg - 10°C,de préférence Tg - 20°C et vice et versa.
Les deux systèmes (1) et (2) peuvent être associés le cas échéant à au moins un système de chauffage secondaire choisi parmi les systèmes (3), (4), (5) et (6).
Ledit polymère thermoplastique lorsqu’il est semi-cristallin peut alors présenter un taux de cristallinité proche de 0.
Le taux de cristallinité d’un polymère semi-cristallin peut être déterminé par DSC par détermination de l’enthalpie de fusion et comparaison de l’enthalpie de fusion obtenue avec celle du même polymère semi-cristallin présentant une cristallinité de 100%.
Il peut également être déterminé par diffraction des rayons x.
Le système de préchauffage (1) peut être un système de chauffage IR, à diode électroluminescente (LED), à air chaud, ultra-violet (UV), torche à l’azote (N2) ou laser.
Avantageusement, le système de préchauffage (1) est un système de chauffage IR.
Le système de préchauffage (2) peut être un système de chauffage IR, à diode électroluminescente (LED), à air chaud, ultra-violet (UV), torche à l’azote (N2) ou laser.
Avantageusement, le système de chauffage (2) est un système de chauffage IR.
Le système de chauffage (3) permet de chauffer la bande en cours de dépôt à une température proche de la température de cristallisation de la résine, juste après sa dépose sur la précédente et d’aider à parfaire le contact entre la bande déposée sur la précédente, ce qui favorise une soudure de bonne qualité entre les deux couches.
Le système de chauffage (4) est un système de post chauffage de ladite bande n de matériaux fibreux imprégnée après dépose de ladite bande n sur ledit support, qui aide à la cristallisation de la résine en maintenant la bande n, après dépose et soudure sur la bande n-1, à une température proche de la température de cristallisation de la résine.
Le système de chauffage (5) dudit support ainsi que le système de préchauffage (6) de la bande n-1 de matériaux fibreux imprégnée préalablement déposée avant dépose de ladite bande n de matériau fibreux favorisent tous deux la qualité de la soudure de la bande n sur la bande n-1 en maintenant en température ou en réchauffant la surface sur laquelle la bande n va être déposée à une température proche de la température de cristallisation de la résine. Ces deux moyens de chauffage (5) et (6) peuvent également contribuer à favoriser la cristallisation de la résine
Les chauffages (3), (4), (5) et (6) visent à maintenir le polymère thermoplastique de ladite bande à une température proche de sa température de cristallisation, Tc, telle que déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme 11357-3 :2013 s’il est semi-cristallin mais en tout état de cause comprise entre Tc - 60°C et Tc + 20 C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc ou proche de sa Tg s’il est amorphe mais en tout état de cause inférieure à la Tg, en particulier à une température égale à Tg - 10°C,de préférence Tg - 20°C
Les chauffages (3), (4), (5) et (6) sont nécessairement utilisés en association avec l’un au moins des chauffages (1) ou (2) mais sont optionnels lorsque les deux systèmes de chauffage (1) et (2) sont présents.
Le système de préchauffage (3) peut être un système de chauffage IR, à diode électroluminescente (LED), à air chaud, ultra-violet (UV), torche à l’azote (N2) ou laser ou un système de rouleau presseur chauffant.
La température du rouleau presseur chauffant peut-être régulée (cartouches chauffantes, système de refroidissement intégré etc…) pour éviter de refroidir ou de surchauffer la bande à son contact avec ce dernier. La pression appliquée peut aussi être contrôlée en gérant la tension mécanique appliquée à la dépose de la bande (système de freinage sur le cantre associé au robot ou autre).
Avantageusement, le système de chauffage (3) est un système de chauffage IR ;
Avantageusement, le taux de cristallinité du polymère thermoplastique dans la bande après dépose de celle-ci est supérieur à 5%, en particulier supérieur à 10%, préférentiellement supérieur à 15% ;
Le système de chauffage (5) du support peut être effectué par un fluide caloporteur ou un courant continu circulant dans le support ou une cartouche chauffante.
La température du fluide caloporteur peut être régulée par les techniques connues de l’homme du métier.
La puissance du courant continu permet de réguler la température.
La température de la cartouche chauffante peut être régulée par un système classique en PID, notamment par une sonde de température.
Dans un mode de réalisation, le support est cylindrique et correspond à un tube creux et le chauffage peut être réalisé par l’intérieur du tube par un système IR.
Dans ce dernier mode de réalisation, la température du système de chauffage (5) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc, Tc étant la température de cristallisation telle que déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme 11357-3 :2013, lorsque l’un ou plusieurs des systèmes de chauffage (1), (3) et (2) sont présents.
Avantageusement, le taux de cristallinité du polymère thermoplastique dans la bande après dépose de celle-ci est supérieur à 5%, en particulier supérieur à 10%, préférentiellement supérieur à 15% ;
et
Ledit système de préchauffage (6) permet de réchauffer la bande qui vient d’être déposée (couche n-1) de manière à maintenir le polymère thermoplastique de ladite bande à une température proche de son point de fusion s’il est semi-cristallin mais en tout état de cause inférieure à la Tf, en particulier à une température Tf - 10°C ou proche de sa Tg s’il est amorphe mais en tout état de cause inférieure à la Tg, en particulier à une température Tg - 10°C.
Si un chauffage (3) est présent en même temps que le préchauffage (6) alors le système de chauffage (3) chauffe de manière à maintenir le polymère thermoplastique de la bande en cours de dépose à une température proche de son point de fusion s’il est semi-cristallin mais en tout état de cause supérieure à la Tfendset, en particulier à une température Tfendset+ 10°C ou proche de sa Tg s’il est amorphe, en particulier à une température Tg + 100°C lors de la dépose.
Si un chauffage (2) est présent en même temps que le préchauffage (6) alors le système de chauffage (2) chauffe de manière à maintenir le polymère thermoplastique de la bande en cours de dépose à une température proche de son point de fusion s’il est semi-cristallin mais en tout état de cause supérieure à la Tfendset, en particulier à une température Tfendset+ 10°C ou proche de sa Tg s’il est amorphe, en particulier à une température Tg 100°C lors de la dépose.
Le système de préchauffage (6) peut être un système de chauffage IR, à diode électroluminescente (LED), à air chaud, ultra-violet (UV), torche à l’azote (N2) ou laser.
Avantageusement, le système de préchauffage (6) est un système de chauffage IR ;
Dans un mode de réalisation, la température du système de préchauffage (6) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc, Tc étant la température de cristallisation telle que déterminée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme 11357-3 :2013, lorsque l’un ou plusieurs des systèmes de chauffage (1), (3) et (2) sont présents.
Avantageusement, le taux de cristallinité du polymère thermoplastique dans la bande après dépose de celle-ci est supérieur à 5%, en particulier supérieur à 10%, préférentiellement supérieur à 15% ;
Dans un mode de réalisation, en plus des exclusions déjà définies ci-dessus, lorsque seuls deux systèmes de chauffage sont présents, alors les couples de système de chauffage suivants :
un système de post-chauffage (4) avec un système de chauffage (5), un système de post-chauffage (4) avec un système de préchauffage (6), et un système de chauffage (5) avec un système de préchauffage (6)
sont exclus.
Dans un premier mode de réalisation, au moins un des systèmes de chauffage est choisi parmi un système de préchauffage (1), un système de chauffage (3) et un système de chauffage (2).
Avantageusement, dans ce premier mode de réalisation, au moins un autre système de chauffage est choisi parmi un système de post chauffage (4), un système de chauffage (5) et un système de préchauffage (6) et en particulier la température desdits au moins un autre système de chauffage (5) et (6) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C et la température dudit au moins un autre système de chauffage (6) est inférieure à Tf et en particulier égale à Tf - 10°C.
Avantageusement, dans ce premier mode de réalisation avec de plus au moins un autre système de chauffage, le taux de cristallinité du polymère thermoplastique dans la bande après dépose de celle-ci est supérieur à 5%, en particulier supérieur à 10%, préférentiellement supérieur à 15%.
Avantageusement, la température de la bande n au moment de la dépose au point de contact de la bande n avec la bande n-1 est constante.
Dans un second mode de réalisation, deux systèmes de chauffage sont présents, l’un étant un système de préchauffage (1) de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée avant dépose de ladite bande sur ledit support, et l’autre étant un système de post chauffage (4) ou un système de préchauffage (6), un système de chauffage par infrarouge (IR) étant exclu d’au moins l’un des deux systèmes de chauffage (1) et (4) ou (1) et (6) lorsqu’ils sont présents tous les deux et en particulier la température dudit au moins un autre système de chauffage (4) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc, et celle dudit au moins un autre système de chauffage (6) est en tout état de cause inférieure à la Tf, en particulier à une température égale à Tf - 10°C
Avantageusement, dans ce second mode de réalisation, un système de chauffage (3) est de plus présent, ledit système de chauffage (3) étant un rouleau presseur chauffant.
Dans un troisième mode de réalisation, deux systèmes de chauffage sont présents, l’un étant un système de chauffage (2) et l’autre un système de chauffage (5), un système de chauffage par laser étant exclu dudit système de chauffage (2) et en particulier la température dudit au moins un autre système de chauffage (5) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc.
Avantageusement, dans ce troisième mode de réalisation, ledit système de chauffage (3) est un rouleau presseur chauffant.
Dans un quatrième mode de réalisation, deux systèmes de chauffage sont présents, l’un étant un système de chauffage (2) et l’autre étant un système de post chauffage (4) ou un système de préchauffage (6), ledit système de chauffage (2) étant un chauffage laser et le dit système de post chauffage (4) ou système de préchauffage (6) étant un chauffage infrarouge et en particulier la température dudit au moins un autre système de chauffage (5) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc. Avantageusement, dans ce quatrième mode de réalisation, un système de chauffage (5) est de plus présent.
Modes de réalisation préférés :
Dans une première variante de l’invention, deux systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (2), en particulier par laser et un système de post-chauffage (4), en particulier par IR sont présents et en particulier la température dudit système de chauffage (4) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc,
Dans une seconde variante de l’invention, deux systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (2), en particulier par laser et un système de préchauffage (6), en particulier par IR sont présents et en particulier la température dudit système de préchauffage (6) est en tout état de cause inférieure à la Tf, en particulier à une température égale à Tf -10°C.
Dans une troisième variante de l’invention, deux systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (3), en particulier par rouleau presseur chauffant et un système de post-chauffage (4), en particulier par IR sont présents et en particulier la température dudit système de chauffage (4) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc,
Dans une quatrième variante de l’invention, deux systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (3), en particulier par rouleau presseur chauffant et un système de préchauffage (6), en particulier par IR sont présents et en particulier la température dudit système de préchauffage (6) est en tout état de cause inférieure à la Tf, en particulier à une température égale à Tf - 10°C.
Dans une cinquième variante de l’invention, deux systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (3), en particulier par rouleau presseur chauffant et un système de chauffage (5) du support sont présents et en particulier la température dudit système de chauffage (4) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc,
Dans une sixième variante de l’invention, trois systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (2), en particulier par laser, un système de post-chauffage (4), en particulier par IR et un système de chauffage (5) du support sont présents et en particulier la température dudit système de chauffage (4) et dudit système de chauffage (5) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc,
Dans une septième variante de l’invention, trois systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (2), en particulier par laser, un système de préchauffage (6), en particulier par IR et un système de chauffage (5) du support sont présents et en particulier la température dudit système de chauffage (5) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc, et celle dudit système de préchauffage (6) est en tout état de cause inférieure à la Tf, en particulier à une température égale à Tf - 10°C.
Dans une huitième variante de l’invention, trois systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de préchauffage (1), en particulier par IR, un système de post-chauffage (4), en particulier par IR et un système de chauffage (3), en particulier par rouleau presseur chauffant sont présents et en particulier la température dudit système de chauffage (4) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc,
Dans une neuvième variante de l’invention, trois systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de préchauffage (1), en particulier par IR, un système de préchauffage (6), en particulier par IR et un système de chauffage (3), en particulier par rouleau presseur chauffant sont présents et en particulier la température dudit système de préchauffage (6) est en tout état de cause inférieure à la Tf, en particulier à une température égale à Tf - 10°C.
Dans une dixième variante de l’invention, quatre systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (2), en particulier par laser, un système de post-chauffage (4), en particulier par IR, un système de préchauffage (6), en particulier par IR et un système de chauffage (5) du support sont présents et en particulier la température dudit système de chauffage (4), dudit système de chauffage (5) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc et celle dudit système de chauffage (6) est en tout état de cause inférieure à la Tf, en particulier à une température égale à Tf - 10°C.
Dans une onzième variante de l’invention, quatre systèmes de chauffage sont présents, à savoir un système de chauffage (2), en particulier par laser, un système de post-chauffage (4), en particulier par IR un système de préchauffage (6), en particulier par IR et un système de chauffage (3) par rouleau presseur chauffant sont présents et en particulier la température dudit système de chauffage (4) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc, et celle dudit système de chauffage (6) est en tout état de cause inférieure à la Tf, en particulier à une température égale à Tf - 10°C.
S’agissant du polymère thermoplastique
Le polymère thermoplastique peut être réactif ou non réactif.
L’expression « polymère thermoplastique non réactif » signifie que le poids moléculaire n’est plus susceptible d’évoluer significativement, c’est-à-dire que sa masse moléculaire en nombre (Mn) évolue de moins de 25% lors de sa mise en œuvre et correspond donc au polymère polyamide final de la matrice thermoplastique.
L’expression « pré-polymère thermoplastique réactif ou polymère thermoplastique réactif » signifie que le poids moléculaire est susceptible d’évoluer significativement, c’est-à-dire que sa masse moléculaire en nombre (Mn) évolue de plus de 25% lors de sa mise en œuvre et ne correspond donc pas au polymère polyamide final de la matrice thermoplastique.
La masse moléculaire moyenne en nombre Mn d’un polymère non réactif est supérieure à 10000 g/mol.
La masse moléculaire moyenne en nombre Mn d’un pré-polymère réactif est comprise de 5000 g/mol à moins de 10000 g/mol.
La masse moléculaire moyenne en nombre Mn dudit polymère final de la matrice thermoplastique est de préférence dans une plage allant de 10000 g/mol à 40000 g/mol, de préférence de 12000 g/mol à 30000 g/mol. Ces valeurs Mn peuvent correspondre à des viscosités inhérentes supérieures ou égales à 0,8 telle que déterminées dans le m-crésol selon la norme ISO 307:2007 mais en changeant le solvant (utilisation du m-crésol à la place de l’acide sulfurique et la température étant de 20°C).
Les Mn sont déterminées en particulier par le calcul à partir du taux des fonctions terminales déterminé par titration potentiométrique en solution.
Les masses Mn peuvent également être déterminées par chromatographie d’exclusion stérique ou par RMN.
On entend par thermoplastique, ou par pré-polymère ou polymère thermoplastique, un matériau généralement solide à température ambiante, pouvant être semi-cristallin ou amorphe, et qui se ramollit lors d’une augmentation de température, en particulier après passage de sa température de transition vitreuse (Tg) et s’écoule à plus haute température lorsqu’il est amorphe, ou pouvant présenter une fusion franche au passage de sa température dite de fusion (Tf) lorsqu’il est semi-cristallin, et qui redevient solide lors d’une diminution de température en dessous de sa température de cristallisation (pour un semi-cristallin) et en dessous de sa température de transition vitreuse (pour un amorphe).
La Tg et la Tf sont déterminées par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme 11357-2 :2013 et 11357-3 :2013 respectivement.
Le polymère peut être un polymère amorphe présentant une température de transition vitreuse Tg supérieure ou égale à 80°C, notamment supérieure ou égale à 100°C, en particulier supérieure ou égale à 120°C, notamment supérieure ou égale à 140°C, ou est un polymère semi-cristallin dont la température de fusion Tf est supérieure 150°C.
Avantageusement, ledit au moins polymère thermoplastique est sélectionné parmi : les poly(aryl éthercétones) (PAEK), en particulier le poly(étheréthercétone) (PEEK) ; les poly(aryl éthercétonecétone) (PAEKK), en particulier le poly(éthercétonecétone) (PEKK) ; les polyéther-imides (PEI) aromatiques ; les polyaryl sulfones, en particulier les polyphénylène sulfones (PPSU) ; les polyarylsulfures, en particulier les polyphénylène sulfures (PPS) ; les polyamides (PA), en particulier polyamides semi-aromatiques (polyphthalamides) éventuellement modifiées par unités urées ; les PEBA dont la Tf est supérieure à 150°C, les polyacrylates en particulier le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ; les polyoléfines, en particulier le polypropylène, l’acide polylactique (PLA), l’alcool polyvinylique (PVA), et les polymères fluorés en particulier le polyfluorure de vinylidène (PVDF) ou le polytetrafluoroéthylène (PTFE) ou le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE); et leurs mélanges, notamment un mélange de PEKK et de PEI, de préférence de 90-10% en poids à 60-40% en poids, en particulier de 90-10% en poids à 70-30% en poids.
Avantageusement, ledit au moins polymère thermoplastique est sélectionné parmi les polyamides, les polyamides aliphatiques, les polyamides cycloaliphatiques et les polyamides semi-aromatiques (polyphthalamides), le PEKK, le PEI et un mélange PEKK et de PEI.
La nomenclature utilisée pour définir les polyamides est décrite dans la norme ISO 1874-1:2011 "Plastiques - Matériaux polyamides (PA) pour moulage et extrusion - Partie 1 : Désignation", notamment en page 3 (tableaux 1 et 2) et est bien connue de l’homme du métier.
Le polyamide peut être un homopolyamide ou un copolyamide ou un mélange de ceux-ci.
Pour des pièces de structure devant résister à des températures élevées, outre les polymères fluorés, on utilise avantageusement selon l’invention les PAEK Poly(ArylEthercétone) tels que les poly(éthercétones) PEK, le poly(étheréthercétone) PEEK, le poly(éthercétone cétone) PEKK, le Poly(éthercétoneéthercétonecétone) PEKEKK ou les PA de haute température de transition vitreuse Tg.
Avantageusement, ledit polyamide est choisi parmi les polyamides aliphatiques, les polyamides cycloaliphatiques et les polyamides semi-aromatiques (polyphthalamides).
Avantageusement, ledit prépolymère polyamide aliphatique est choisi parmi :
- le polyamide 6 (PA-6), le polyamide 11 (PA-11), le polyamide 12 (PA-12), le polyamide 66 (PA-66), le polyamide 46 (PA-46), le polyamide 610 (PA-610), le polyamide 612 (PA-612), le polyamide 1010 (PA-1010), le polyamide 1012 (PA-1012), le polyamide 11/1010 et le polyamide 12/1010, ou un mélange de ceux-ci ou un copolyamide de ceux-ci, et les copolymères blocs, notamment polyamide/polyéther (PEBA) et ledit polyamide semi-aromatique est un polyamide semi-aromatique, éventuellement modifié par des unités urées, notamment un PA MXD6 et un PA MXD10 ou un polyamide semi-aromatique de formule X/YAr, tel que décrits dans EP1505099, notamment un polyamide semi-aromatique de formule A/XT dans laquelle A est choisi parmi un motif obtenu à partir d'un aminoacide, un motif obtenu à partir d’un lactame et un motif répondant à la formule (diamine en Ca).(diacide en Cb), avec a représentant le nombre d’atomes de carbone de la diamine et b représentant le nombre d’atome de carbone du diacide, a et b étant chacun compris entre 4 et 36, avantageusement entre 9 et 18, le motif (diamine en Ca) étant choisi parmi les diamines aliphatiques, linéaires ou ramifiés, les diamines cycloaliphatiques et les diamines alkylaromatiques et le motif (diacide en Cb) étant choisi parmi les diacides aliphatiques, linéaires ou ramifiés, les diacides cycloaliphatiques et les diacides aromatiques.;
X.T désigne un motif obtenu à partir de la polycondensation d'une diamine en Cx et de l’acide téréphtalique, avec x représentant le nombre d’atomes de carbone de la diamine en Cx, x étant compris entre 6 et 36, avantageusement entre 9 et 18,notamment un polyamide de formule A/6T, A/9T, A/10T ou A/11T, A étant tel que défini ci-dessus, en particulier un polyamide PA 6/6T, un PA 66/6T, un PA 6I/6T, un PA MPMDT/6T, un PA PA11/10T, un PA 11/6T/10T, un PA MXDT/10T, un PA MPMDT/10T, un PA BACT/10T, un PA BACT/6T, PA BACT/10T/6T.
T correspond à l’acide téréphtalique, MXD correspond à la m-xylylène diamine, MPMD correspond à la méthylpentaméthylène diamine et BAC correspond au bis(aminométhyl)cyclohexane.
Avantageusement, ledit polymère est un polymère semi-cristallin.
Avantageusement ledit polymère semi-cristallin présente une température de transition vitreuse est telle que Tg ≥ 80°C, notamment Tg ≥ 100°C, en particulier ≥ 120°C, notamment ≥ 140°C et une Tf ≥ 150°C.
Dans ce dernier cas, ledit au moins polymère thermoplastique semi-cristallin est sélectionné parmi : les poly(aryl éthercétones) (PAEK), en particulier le poly(étheréthercétone) (PEEK) ; les poly(aryl éthercétonecétone) (PAEKK), en particulier le poly(éthercétonecétone) (PEKK) ; les polyéther-imides (PEI) aromatiques ; les polyaryl sulfones, en particulier les polyphénylène sulfones (PPSU) ; les polyarylsulfures, en particulier les polyphénylène sulfures (PPS) ; les polyamides (PA), en particulier polyamides semi-aromatiques (polyphthalamides) éventuellement modifiées par unités urées ; les polyacrylates en particulier le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ; les polyoléfines, en particulier le polypropylène, l’acide polylactique (PLA), l’alcool polyvinylique (PVA); et leurs mélanges, notamment un mélange de PEKK et de PEI, de préférence de 90-10% en poids à 60-40% en poids, en particulier de 90-10% en poids à 70-30% en poids.
Plus avantageusement, dans ce dernier cas, ledit au moins polymère thermoplastique est sélectionné parmi les polyamides, les polyamides aliphatiques, les polyamides cycloaliphatiques et les polyamides semi-aromatiques (polyphthalamides), le PEKK, le PEI et un mélange PEKK et de PEI.
Dans un mode de réalisation, ledit polymère thermoplastique comprend en outre des charges carbonées, en particulier du noir de carbone ou des nanocharges carbonées, de préférence choisies parmi des nanocharges carbonées, en particulier des graphènes et/ou des nanotubes de carbone et/ou des nanofibrilles de carbone ou leurs mélanges.
S’agissant du matériau fibreux
Ledit matériau fibreux comprend des fibres continues sélectionnées parmi les fibres de carbone, de verre, de carbure de silicium, à base de basalte ou de basalte, de silice, les fibres naturelles en particulier de lin ou de chanvre, de lignine, de bambou, de sisal, de soie, ou cellulosiques en particulier de viscose, ou les fibres thermoplastiques amorphes de température de transition vitreuse Tg supérieure à la Tg dudit polymère ou dudit mélange de polymères lorsque ce dernier est amorphe ou supérieure à la Tf dudit polymère ou dudit mélange de polymères lorsque ce dernier est semi-cristallin, ou les fibres thermoplastiques semi-cristallines de température de fusion Tf supérieure à la Tg dudit polymère ou dudit mélange de polymères lorsque ce dernier est amorphe ou supérieure à la Tf dudit polymère ou dudit mélange de polymères lorsque ce dernier est semi-cristallin, ou un mélange de deux ou de plusieurs desdites fibres, de préférence un mélange de fibres de carbone, de verre ou de carbure de silicium, en particulier des fibres de carbone.
Les fibres pouvant entrer dans la composition des matériaux fibreux peuvent avoir des grammages linéiques ou titre ou titrage ou « tex » différents et/ou être en nombre différent dans les mèches. Aussi, les mèches les plus classiquement utilisées sont composées de 600 à 4800 tex pour les fibres de verre et de 3000 (3K), 6000 (6K), 12000 (12K), 24000 (24K), 48000 (48K), 50 000 (50K) ou 400 000 (400K) fibres pour les fibres de carbone. Les fibres de carbone présentent généralement un diamètre proche de 7-8 µm et les fibres de verre un diamètre d’environ 13, 15, 17 ou 20 µm par exemple.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne l’utilisation du procédé tel que défini ci-dessus, pour la fabrication de pièces composites en trois dimensions, par dépose automatique desdits rubans au moyen d’un robot.
Avantageusement, lesdites pièces composites concernent les domaines des transports, en particulier automobile, du pétrole et du gaz, en particulier l’offshore, de l’hydrogène, du stockage de gaz, notamment de l’hydrogène, aéronautique, nautique, ferroviaire ; des énergies renouvelables, en particulier éolienne, hydrolienne, les dispositifs de stockage d’énergie, les panneaux solaires ; des panneaux de protection thermique ; des sports et loisirs, de la santé et du médical et de l’électronique.
Selon encore un autre aspect, la présente invention concerne une pièce composite en trois dimensions, comprenant n bandes de matériau fibreux imprégné d’un polymère thermoplastique déposées sur un support tels que définis ci-dessus.
Dans un mode de réalisation, ladite pièce composite à fort degré de consolidation est caractérisée en ce que la masse moléculaire moyenne du polymère amorphe ou semi-cristallin est comprise de 11000 à 12000 g/mol et le taux de cristallinité dudit polymère est jusqu’à 25%.
Ladite pièce composite peut nécessiter alors par la suite une polycondensation en phase solide (SSP).
Dans un autre mode de réalisation, ladite pièce composite à fort degré de consolidation est caractérisée en ce que le polymère est semi-cristallin et présente une masse moléculaire moyenne du comprise entre 15000 à 25000 g/mol et le taux de cristallinité dudit polymère est compris de 15 à 35%.
Dans encore un autre mode de réalisation, ladite pièce composite à fort degré de consolidation est caractérisée en ce que le polymère est semi-cristallin et présente une masse moléculaire moyenne du comprise entre 15000 à 25000 g/mol et que le taux de porosité dans la pièce avant une éventuelle étape de post-consolidation est inférieur à 10%, préférablement inférieur à 5%, encore plus préférablement inférieur à 2%.
Description des figures
Exemples
Exemple 1 : Préparation de bandes de matériau fibreux.
Les bandes de matériau fibreux ont été préparées selon WO2018/234436 : exemple 2 (bande de matériau fibreux (fibre de carbone Zoltek, 50K) monocouche imprégnée par du MPMDT/10T) et exemple 3 pour le taux de porosité.
Le taux de fibres en volume de la bande de matériau fibreux imprégné obtenue est de 53%vCF, son point de fusion est situé à 258°C, sa Tfendsetest à 280°C et sa Tg est à 125°C. La Tc de ce polymère est égale à 210°C.
Exemple 2 : Préparation de pièces composites par dépose de bandes de l’exemple 1 sur un support chauffant (5) (mandrin chauffant) avec un système de chauffage (3) qui est un rouleau presseur chauffant et un système de chauffage (2) qui est un chauffage par laser tel que décrit .
Présentation des systèmes de chauffage/dépose :
(3) est un système de chauffage par rouleau presseur chauffant. Il consiste en un cylindre métallique monté sur rouleaux pour permettre sa libre rotation, le tout monté sur la tête robotisée de dépose. Il intègre un système de chauffage par cartouches chauffantes intégrées à l’intérieur du rouleau métallique et dont la température est contrôlée par des thermocouple intégrés aux cartouches chauffantes. La puissance est transmise aux cartouches sans fil par un système dit brushless, permettant d’avoir une libre rotation/révolution du cylindre métallique autour de son axe tout en pouvant le chauffer sans risque de casser les fils connecteurs de puissance. La pression exercée par le rouleau presseur sur la bande en cours de dépose est exercée par la tête robotisée et mesurée à l’aide de capteurs de pression.
(5) est un mandrin métallique sur lequel sont déposés les tapes pour fabriquer le tube par enroulement filamentaire. Son système de chauffage est identique à celui du système (3), à ceci près que les cartouches chauffantes sont plus longues et plus nombreuses pour chauffer de manière homogène tout le mandrin de 4m de longueur. La rotation du mandrin est assurée par un moteur brushless inclus dans le système de soutien mécanique du mandrin, permettant de faire tourner le mandrin sur lui-même sur son axe de révolution longitudinal à une vitesse imposée, vitesse qui détermine la vitesse de fabrication de la pièce composite. Cette vitesse est adaptée à celle du robot de dépose pour que ce dernier dépose la tape à la vitesse appropriée.
(2) est un système de chauffage par LASER. Celui-ci est monté sur la tête du robot, la même tête qui maintient le rouleau chauffant presseur et d’où sont guidés les tapes en cours de dépose. Sa puissance est régulée via une mesure de température par caméra thermique pointée sur la bande en cours de dépose ; la puissance de chauffe augmente si la bande est trop froide par rapport à la consigne de température demandée par l’opérateur. Inversement, elle diminue si elle est supérieure à cette consigne. L’onde LASER incidente envoyée par le LASER arrive dans la zone à chauffer (tape en court de dépose et interface tape en cours de dépose/tape déjà déposée) avec un angle thêta (θ); il est possible d’orienter le LASER pour modifier cet angle et ainsi favoriser la chauffe à l’interface ou plus en faveur de l’une ou l’autre des deux surfaces à mettre en contact.
Présentation des systèmes de mesure de température :
Les températures du mandrin chauffant et du rouleau presseur chauffant sont mesurées par les thermocouples intégrés à ces systèmes. La température de la tape en cours de dépose ainsi que celle déjà déposée sont indiquées par des caméras thermiques. La température de la tape en cours de dépose est mesurée dans une zone située juste avant le contact avec le rouleau presseur, soit au moment même du contact avec la couche de tapes déjà déposée.
Présentation de la matrice d’essais :
Les paramètres suivants ont été gardés constants pendant toute la durée de la matrice d’essais de fabrication de tubes composites.
- Diamètre du mandrin : 20,5mm
- Température du mandrin chauffant pour le premier pli : 160°C
- Vitesse de dépose du premier pli : 6 m/min
- Pression du rouleau presseur chauffant pour dépose du premier pli : 1bar
- Température du rouleau presseur chauffant pour dépose du premier pli : 320°C
- Température de dépose du premier pli : 320°C
- Vitesse de dépose des 2èmeet 3èmeplis : 12 m/min
- Pression du rouleau presseur chauffant pour dépose des 2èmeet 3èmeplis : 2bar
- Orientation du laser (angle thêta θ) : 30°
Les paramètres variables sont les suivants :
- Température de dépose des 2èmeet 3èmeplis : essais entre 280 et 350°C
- Température du mandrin chauffant pour dépose des 2èmeet 3èmeplis : essais entre 100 et 310°C
- Température du rouleau presseur chauffant pour dépose des 2èmeet 3èmeplis : essais entre 260 et 300°C
- Température des tapes déjà déposés au moment de la dépose des 2èmeet 3èmeplis : essais entre 20 et 300°C.
Présentation des résultats obtenus :
- On observe une amélioration de la consolidation avec une température de tape déjà déposé de 220°C ; c’est le cas si le mandrin est chauffé à 250°C lors d’une dépose à 12m/min.
- La consolidation et l’adhésion entre les plis est meilleure lorsqu’on ajoute, en plus du système de mandrin chauffant, un système de rouleau presseur chauffant à 300°C.
- La température de la tape déposée donnant des résultats optimisés est de 280°C, la majeure partie de la puissance de chauffe étant fournie par le laser à laquelle il faut ajouter les calories transmises par le rouleau presseur chauffant (sur la tape en cours de dépose) et par le mandrin chauffant qui chauffe la couche déjà déposée.
Exemple 3 comparatif: Préparation de pièces composites par dépose de bandes de l’exemple 1 sans rouleau presseur chauffant.
Présentation des systèmes de chauffage/dépose :
(5) est un mandrin métallique sur lequel sont déposés les tapes pour fabriquer le tube par enroulement filamentaire. Il intègre un système de chauffage par cartouches chauffantes intégrées à l’intérieur du cylindre métallique et dont la température est contrôlée par des thermocouple intégrés aux cartouches chauffantes. La puissance est transmise aux cartouches sans fil par un système dit brushless, permettant d’avoir une libre rotation/révolution du cylindre métallique autour de son axe tout en pouvant le chauffer sans risque de casser les fils connecteurs de puissance. Les cartouches chauffantes sont de taille suffisante et suffisamment nombreuses pour chauffer de manière homogène tout le mandrin de 4m de longueur. La rotation du mandrin est assurée par un moteur brushless inclus dans le système de soutien mécanique du mandrin, permettant de faire tourner le mandrin sur lui-même sur son axe de révolution longitudinal à une vitesse imposée, vitesse qui détermine la vitesse de fabrication de la pièce composite. Cette vitesse est adaptée à celle du robot de dépose pour que ce dernier dépose la tape à la vitesse appropriée.
(2) est un système de chauffage par LASER. Celui-ci est monté sur la tête du robot, la même tête qui maintient le rouleau chauffant presseur et d’où sont guidés les tapes en cours de dépose. Sa puissance est régulée via une mesure de température par caméra thermique pointée sur la bande en cours de dépose ; la puissance de chauffe augmente si la bande est trop froide par rapport à la consigne de température demandée par l’opérateur. Inversement, elle diminue si elle est supérieure à cette consigne. L’onde LASER incidente envoyée par le LASER arrive dans la zone à chauffer (tape en court de dépose et interface tape en cours de dépose/tape déjà déposée) avec un angle thêta (θ); il est possible d’orienter le LASER pour modifier cet angle et ainsi favoriser la chauffe à l’interface ou plus en faveur de l’une ou l’autre des deux surfaces à mettre en contact.
Présentation des systèmes de mesure de température :
La température du mandrin chauffant est mesurée par les thermocouples intégrés à ce système. La température de la tape en cours de dépose ainsi que celle déjà déposée sont indiquées par des caméras thermiques. La température de la tape en cours de dépose est mesurée dans une zone située juste avant le contact avec le rouleau presseur, soit au moment même du contact avec la couche de tapes déjà déposée.
Présentation de la matrice d’essais :
Les paramètres suivants ont été gardés constants pendant toute la durée de la matrice d’essais de fabrication de tubes composites.
- Diamètre du mandrin : 20.5mm
- Température du mandrin chauffant pour le premier pli : 160°C
- Vitesse de dépose du premier pli : 6m/min
- Pression du rouleau presseur chauffant pour dépose du premier pli : 1bar
- Température du rouleau presseur chauffant pour dépose de tous les plis : 20°C
- Température de dépose du premier pli : 290°C
- Vitesse de dépose des 2èmeet 3èmeplis : 12m/min
- Pression du rouleau presseur chauffant pour dépose des 2èmeet 3èmeplis : 2bar
- Orientation du laser (angle thêta θ) : 30°
Les paramètres variables sont les suivants :
- Température de dépose des 2èmeet 3èmeplis : essais entre 290 et 350°C
- Température du mandrin chauffant pour dépose des 2èmeet 3èmeplis : essais entre 150 et 230°C
- Température des tapes déjà déposés au moment de la dépose des 2èmeet 3èmeplis : essais entre 20 et 258°C
Présentation des résultats obtenus :
- On observe une amélioration de la consolidation avec une température de tape déjà déposé de 220°C ; c’est le cas si le mandrin est chauffé à 250°C lors d’une dépose à 12m/min.
- La température de la tape déposée donnant des résultats optimisés est de 300°C, la majeure partie de la puissance de chauffe étant fournie par le laser à laquelle il faut ajouter les calories transmises par le rouleau presseur chauffant (sur la tape en cours de dépose) mais retrancher les calories absorbées par le rouleau presseur non chauffé.
- Les résultats d’adhésion sont globalement moins satisfaisants que ceux obtenus dans la matrice d’essais de l’exemple 2.
Exemple 4 : comparaison des propriétés mécaniques ? de la pièce de l’exemple 2 et celle de l’exemple 3.
- Les résultats d’adhésion sont globalement moins satisfaisants que ceux obtenus dans le matrice d’essais de l’exemple 2.
- On observe cela en termes de force de pelage (3 fois moins importante) et de consolidation des plis (porosité 2 fois plus élevée)
Exemple 5 : Détermination du taux de porosité l’écart relatif entre densité théorique et densité expérimentale (méthode générale)
a) Les données requises sont :
- La densité de la matrice thermoplastique
- La densité des fibres
- Le grammage du renfort :
- masse linéique (g/m) par exemple pour une tape ¼ de pouce (issu d’un seul rowing)
- masse surfacique (g/m²) par exemple pour une tape plus large ou un tissu
b) Mesures à réaliser :
Le nombre d’échantillons doit être au minimum de 30 pour que le résultat soit représentatif du matériau étudié.
Les mesures à réaliser sont :
- La dimension des échantillons prélevés:
- Longueur (si masse linéique connue).
- Longueur et largeur (si masse surfacique connue).
- La densité expérimentale des échantillons prélevés :
- Mesures de masse dans l’air et dans l’eau.
- La mesure du taux de fibres est déterminée selon ISO 1172 :1999 ou par analyse thermogravimétrique (ATG) telle que déterminé par exemple dans le document B. Benzler, Applikationslabor, Mettler Toledo, Giesen, UserCom 1/2001.
La mesure du taux de fibres de carbone peut être déterminée selon ISO 14127 :2008.
Détermination du taux de fibres massique théorique :
a) Détermination du taux de fibres massique théorique :
Avec
m l la masse linéique de la tape,
Lla longueur de l’échantillon et
Me air la masse de l’échantillon mesuré dans l’air.
La variation du taux massique de fibres est supposée être directement liée à une variation du taux de matrice sans prendre en compte la variation de la quantité des fibres dans le renfort.
b) Détermination de la densité théorique :
Avecd m etd f les densités respectives de la matrice et des fibres.
La densité théorique ainsi calculée est la densité accessible s’il n’y a aucune porosité dans les échantillons.
c) Evaluation de la porosité :
La porosité est alors l’écart relatif entre densité théorique et densité expérimentale.
Légende des figures 2 et 3 :
(a) Bande en cours de dépose
(b) Tube en fabrication sur support cylindrique rotatif avec système de chauffage (5)
(c) (6) et (4) réunis.
(a) Bande en cours de dépose
(b) Rouleau presseur chauffant
(c) Mandrin chauffant
(d) Tube en fabrication
(e) Laser
Claims (22)
- Procédé de préparation de pièces composites à fort degré de consolidation comprenant n bandes de matériau fibreux imprégné d’un polymère thermoplastique déposées sur un support, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de dépose d’au moins une bande de matériau fibreux imprégnée d’un polymère thermoplastique sur un support, au moyen d’un système de chauffage principal choisis parmi les deux systèmes suivants:
un système de préchauffage (1) de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée avant dépose de ladite bande sur ledit support, et
un système de chauffage de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée sur sa face interne (2) au point de contact de ladite bande avec ledit support,
en association avec au moins un système de chauffage secondaire choisi parmi les quatre suivants :
un système de chauffage de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée sur sa face externe (3) au point de contact de ladite bande avec ledit support,
un système de post chauffage (4) de ladite bande n de matériaux fibreux imprégnée après dépose de ladite bande n sur ledit support,
un système de chauffage (5) dudit support , et
un système de préchauffage de la bande n-1 de matériaux fibreux imprégnée (6) préalablement déposée avant dépose de ladite bande n de matériau fibreux,
ou au moyen des deux systèmes de chauffage principaux (1) et (2) optionnellement associés à au moins l’un des quatre systèmes secondaires (3), (4), (5) et (6),
ledit support étant au préalable dépourvu de toute bande déposée ou comprenant au moins une bande n-1 dudit matériau fibreux imprégné d’un polymère thermoplastique préalablement déposée,
lesdits au moins deux systèmes de chauffage étant présents pour augmenter l’adhésion de ladite bande sur le support ou sur la bande n-1 préalablement déposée,
ledit polymère thermoplastique étant un polymère amorphe, dont la température de transition vitreuse est telle que Tg ≥ 80°C, notamment Tg ≥ 100°C, en particulier ≥ 120°C, notamment ≥ 140°C, ou un polymère semi-cristallin, dont la température de fusion Tf ≥ 150°C,
la température de ladite bande n à déposer étant constante tout au long de sa dépose sur ledit support,
à l’exclusion du couple de chauffage suivants lorsque seuls deux systèmes de chauffage sont présents :
un système de chauffage (2) et un système de chauffage (5) si le système de chauffage (2) est effectué par laser,
et à l’exclusion des trois systèmes suivants lorsque seuls trois systèmes de chauffage sont présents :
un système de préchauffage (1), un système de post chauffage (4) et un système de préchauffage (6) dans le cas d’un support cylindrique simultanément en rotation selon l’axe du cylindre et en translation, les trois systèmes étant par chauffage infra rouge et les deux systèmes (4) et (6) étant réunis. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit polymère est un polymère semi-cristallin.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que au moins un des systèmes de chauffage est choisi parmi un système de préchauffage (1), un système de chauffage (3) et un système de chauffage (2).
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que au moins un autre système de chauffage est choisi parmi un système de post chauffage (4), un système de chauffage (5) et un système de préchauffage (6) et en particulier la température desdits au moins un autre système de chauffage (5) et (6) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C et la température dudit au moins un autre système de chauffage (6) est inférieure à Tf et en particulier égale à Tf - 10°C.
- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le taux de cristallinité du polymère thermoplastique dans la bande après dépose de celle-ci est supérieur à 5%, en particulier supérieur à 10%, plus particulièrement supérieur à 15%.
- Procédé selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la température de la bande n au moment de la dépose au point de contact de la bande n avec la bande n-1 est constante.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit au moins un système de chauffage est choisi parmi un fluide caloporteur, un chauffage par induction, le courant continu, une cartouche chauffante, un rouleau presseur chauffant, une diode électroluminescente (LED), un infrarouge (IR), une source d’UV, de l’air chaud et un laser.
- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits systèmes de chauffage présents sont tous des systèmes infrarouges à l’exception du système de chauffage (5) dudit support qui peut être également choisi parmi un fluide caloporteur, le courant continu une cartouche chauffante et un chauffage par induction.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que deux systèmes de chauffage sont présents, l’un étant un système de préchauffage (1) de ladite bande de matériaux fibreux imprégnée avant dépose de ladite bande sur ledit support, et l’autre étant un système de post chauffage (4) ou un système de préchauffage (6), un système de chauffage par infrarouge (IR) étant exclu d’au moins l’un des deux systèmes de chauffage (1) et (4) ou (1) et (6) lorsqu’ils sont présents tous les deux.
- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’un système de chauffage (3) est de plus présent, ledit système de chauffage (3) étant un rouleau presseur chauffant.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que deux systèmes de chauffage sont présents, l’un étant un système de chauffage (2) et l’autre un système de chauffage (5), un système de chauffage par laser étant exclu dudit système de chauffage (2) et en particulier la température dudit au moins un autre système de chauffage (5) est comprise de Tc - 60°C à Tc + 20°C, de préférence comprise entre Tc - 20°C et Tc + 10°C en particulier à une température égale à Tc.
- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit système de chauffage (3) est un rouleau presseur chauffant.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que deux systèmes de chauffage sont présents, l’un étant un système de chauffage (2) et l’autre étant un système de post chauffage (4) ou un système de préchauffage (6), ledit système de chauffage (2) étant un chauffage laser et le dit système de post chauffage (4) ou système de préchauffage (6) étant un chauffage infrarouge.
- Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’un système de chauffage (5) est de plus présent.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ledit au moins polymère thermoplastique est sélectionné parmi : les poly(aryl éthercétones) (PAEK), en particulier le poly(étheréthercétone) (PEEK) ; les poly(aryl éthercétonecétone) (PAEKK), en particulier le poly(éthercétonecétone) (PEKK) ; les polyéther-imides (PEI) aromatiques ; les polyaryl sulfones, en particulier les polyphénylène sulfones (PPSU) ; les polyarylsulfures, en particulier les polyphénylène sulfures (PPS) ; les polyamides (PA), en particulier polyamides semi-aromatiques (polyphthalamides) éventuellement modifiées par unités urées; les PEBA dont la Tf est supérieure à 150°C, les polyacrylates en particulier le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ; les polyoléfines, en particulier le polypropylène, l’acide polylactique (PLA), l’alcool polyvinylique (PVA), et les polymères fluorés en particulier le polyfluorure de vinylidène (PVDF) ou le polytetrafluoroéthylène (PTFE) ou le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE); et leurs mélanges, notamment un mélange de PEKK et de PEI, de préférence de 90-10% en poids à 60-40% en poids, en particulier de 90-10% en poids à 70-30% en poids.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que ledit au moins polymère thermoplastique est sélectionné parmi les polyamides, les polyamides aliphatiques, les polyamides cycloaliphatiques et les polyamides semi-aromatiques (polyphthalamides), le PEKK, le PEI et un mélange PEKK et de PEI.
- Utilisation du procédé tel que défini selon l’une des revendications 1 à 16, pour la fabrication de pièces composites en trois dimensions, par dépose automatique desdits rubans au moyen d’un robot.
- Utilisation selon la revendication 17, caractérisée en ce que lesdites pièces composites concernent les domaines des transports, en particulier automobile, du pétrole et du gaz, en particulier l’offshore, de l’hydrogène, du stockage de gaz, notamment de l’hydrogène, aéronautique, nautique, ferroviaire ; des énergies renouvelables, en particulier éolienne, hydrolienne, les dispositifs de stockage d’énergie, les panneaux solaires ; des panneaux de protection thermique ; des sports et loisirs, de la santé et du médical et de l’électronique.
- Pièce composite en trois dimensions, comprenant n bandes de matériau fibreux imprégné d’un polymère thermoplastique déposées sur un support telles que définies dans l’une des revendications 1 à 16.
- Pièce composite à fort degré de consolidation selon la revendication 19, caractérisée en ce que la masse moléculaire moyenne du polymère amorphe ou semi-cristallin est comprise de 11000 à 12000 g/mol et le taux de cristallinité dudit polymère est jusqu’à 25%.
- Pièce composite à fort degré de consolidation selon la revendication 19, caractérisée en ce que le polymère est semi-cristallin présentant une masse moléculaire moyenne du comprise entre 15000 à 25000 g/mol et le taux de cristallinité dudit polymère est compris de 15 à 35%.
- Pièce composite à fort degré de consolidation selon la revendication 19, caractérisée en ce que le polymère est semi-cristallin présentant une masse moléculaire moyenne du comprise entre 15000 à 25000 g/mol et que le taux de porosité dans la pièce avant une éventuelle étape de post-consolidation est inférieur à 10%, préférablement inférieur à 5%, encore plus préférablement inférieur à 2%.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2101119A FR3119561A1 (fr) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | Procede de preparation de pieces composites a fort degre de consolidation |
| US18/273,544 US20240092040A1 (en) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | Method for preparing composite parts with a high degree of consolidation |
| PCT/FR2022/050204 WO2022167757A1 (fr) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | Procede de preparation de pieces composites a fort degre de consolidation |
| KR1020237029724A KR20230137999A (ko) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | 높은 정도의 통합을 갖는 복합 부품을 제조하기 위한 방법 |
| JP2023547228A JP2024505983A (ja) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | 高い統合化度を有する複合材部品を調製するための方法 |
| CN202280013492.0A CN116829340A (zh) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | 用于制备具有高固结度的复合材料零件的方法 |
| EP22708585.9A EP4288275A1 (fr) | 2021-02-05 | 2022-02-03 | Procede de preparation de pieces composites a fort degre de consolidation |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2101119A FR3119561A1 (fr) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | Procede de preparation de pieces composites a fort degre de consolidation |
| FR2101119 | 2021-02-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3119561A1 true FR3119561A1 (fr) | 2022-08-12 |
Family
ID=76034699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2101119A Pending FR3119561A1 (fr) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | Procede de preparation de pieces composites a fort degre de consolidation |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240092040A1 (fr) |
| EP (1) | EP4288275A1 (fr) |
| JP (1) | JP2024505983A (fr) |
| KR (1) | KR20230137999A (fr) |
| CN (1) | CN116829340A (fr) |
| FR (1) | FR3119561A1 (fr) |
| WO (1) | WO2022167757A1 (fr) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1505099A2 (fr) | 2003-08-05 | 2005-02-09 | Arkema | Polymides semi aromatiques souples à faible reprise en humidité |
| US20170151731A1 (en) * | 2014-03-28 | 2017-06-01 | Composite Cluster Singapore Pte. Ltd. | Freespace composite manufacturing process and device |
| WO2018234434A1 (fr) | 2017-06-22 | 2018-12-27 | Arkema France | Procede de fabrication d'un materiau fibreux impregne de polymere thermoplastique |
| WO2018234439A1 (fr) | 2017-06-22 | 2018-12-27 | Arkema France | Procede de fabrication d'un materiau fibreux impregne de polymere thermoplastique |
| WO2018234436A1 (fr) | 2017-06-22 | 2018-12-27 | Arkema France | Materiau fibreux impregne de polymere thermoplastique |
| US20200230872A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Shaping apparatus |
| EP3711915A1 (fr) * | 2019-03-21 | 2020-09-23 | Centre Technique Des Industries Mecaniques | Méthode et installation de fabrication de pièce de révolution en matériau composite |
-
2021
- 2021-02-05 FR FR2101119A patent/FR3119561A1/fr active Pending
-
2022
- 2022-02-03 JP JP2023547228A patent/JP2024505983A/ja active Pending
- 2022-02-03 EP EP22708585.9A patent/EP4288275A1/fr active Pending
- 2022-02-03 US US18/273,544 patent/US20240092040A1/en active Pending
- 2022-02-03 KR KR1020237029724A patent/KR20230137999A/ko unknown
- 2022-02-03 WO PCT/FR2022/050204 patent/WO2022167757A1/fr active Application Filing
- 2022-02-03 CN CN202280013492.0A patent/CN116829340A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1505099A2 (fr) | 2003-08-05 | 2005-02-09 | Arkema | Polymides semi aromatiques souples à faible reprise en humidité |
| US20170151731A1 (en) * | 2014-03-28 | 2017-06-01 | Composite Cluster Singapore Pte. Ltd. | Freespace composite manufacturing process and device |
| WO2018234434A1 (fr) | 2017-06-22 | 2018-12-27 | Arkema France | Procede de fabrication d'un materiau fibreux impregne de polymere thermoplastique |
| WO2018234439A1 (fr) | 2017-06-22 | 2018-12-27 | Arkema France | Procede de fabrication d'un materiau fibreux impregne de polymere thermoplastique |
| WO2018234436A1 (fr) | 2017-06-22 | 2018-12-27 | Arkema France | Materiau fibreux impregne de polymere thermoplastique |
| US20200230872A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Shaping apparatus |
| EP3711915A1 (fr) * | 2019-03-21 | 2020-09-23 | Centre Technique Des Industries Mecaniques | Méthode et installation de fabrication de pièce de révolution en matériau composite |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022167757A1 (fr) | 2022-08-11 |
| EP4288275A1 (fr) | 2023-12-13 |
| CN116829340A (zh) | 2023-09-29 |
| US20240092040A1 (en) | 2024-03-21 |
| JP2024505983A (ja) | 2024-02-08 |
| KR20230137999A (ko) | 2023-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI486251B (zh) | 熱塑性複合物及其製造與使用方法 | |
| EP1123194A1 (fr) | Corps de revolution creux et son procede de fabrication | |
| EP3558613A1 (fr) | Procédé de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique sous forme de poudre sèche | |
| FR2949793A1 (fr) | Procede de fabrication d'un materiau fibreux pre-impregne de polymere thermoplastique ou thermodurcissable et systeme de mise en oeuvre | |
| US20170342227A1 (en) | Composite material and related articles and methods | |
| FR3039554A1 (fr) | Procede pour materiau fibreux pre-impregne par un polymere thermoplastique a l'aide d'un polymere a cristaux liquides | |
| EP3887115B1 (fr) | Procede d'impregnation d'un materiau fibreux en lit fluidise interpenetre | |
| EP3763775B1 (fr) | Procede de preparation d'un materiau fibreux impregne par pultrusion reactive | |
| FR3119561A1 (fr) | Procede de preparation de pieces composites a fort degre de consolidation | |
| EP2199069B1 (fr) | Fabrication de pièces composites complexes | |
| EP3670130B1 (fr) | Procede de fabrication d'un materiau fibreux impregne de polymere thermoplastique | |
| FR2964590A1 (fr) | Procede de fabrication d'un ressort de suspension pour vehicule automobile en materiau composite de mise en œuvre simplifiee | |
| WO2020128296A1 (fr) | Materiau fibreux impregne de polymere thermoplastique de masse moleculaire et de viscosite optimum et son procede de preparation | |
| WO2019180370A1 (fr) | MATERIAU FIBREUX IMPREGNE DE POLYMERE THERMOPLASTIQUE D'EPAISSEUR INFERIEURE OU EGALE A 100µM ET SON PROCEDE DE PREPARATION | |
| FR3078010A1 (fr) | Materiau composite et procede de realisation de ce materiau | |
| EP3670128B1 (fr) | Procede de fabrication d'un materiau fibreux pre-impregne de polymere thermoplastique en lit fluidise | |
| EP3768482A2 (fr) | Nappe de materiau fibreux impregne, son procede de fabrication et son utilisation pour la fabrication de pieces composites en trois dimensions | |
| WO2022214753A1 (fr) | Structure multicouche pour le transport ou le stockage de l'hydrogene | |
| WO2022129781A1 (fr) | Procédé de fabrication d'un matériau fibreux en fibres continues imprégné de polymère thermoplastique | |
| WO2023007094A1 (fr) | Tube comportant un élément cylindrique pultrudé |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220812 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |