FR3128154A1 - Matériau composite - Google Patents
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Abstract
Titre : Matériau Composite L’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce en un matériau composite comprenant un empilement qui comprend successivement une première couche (111) en un premier matériau thermoplastique, une deuxième couche (112) en un matériau de renfort, une troisième couche (113) en un deuxième matériau thermoplastique, le procédé comprenant un dépôt sur un support du premier matériau thermoplastique, une première mise en cuisson de la première couche (111), un dépôt du matériau de renfort sur la portion superficielle fondue de la première couche (111) de sorte à ce que la deuxième couche (112) pénètre au moins partiellement la première couche (111), puis un dépôt de la troisième couche (113) sur la deuxième couche (112). Figure pour l’abrégé : Fig. 1K
Description
La présente invention concerne le domaine de la fabrication des matériaux composites. Elle trouvera pour application particulière non limitative, la réalisation de cuves, de mobiliers, ou d'éléments de construction.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Dans le domaine des matériaux composites, il existe de nombreux procédés de fabrication permettant leur obtention.
Il existe notamment des matériaux composites faits de deux matériaux principaux non miscibles comme notamment les matériaux composites comprenant un couple matrice/ renfort.
D’une part la matrice ayant pour principal but de transmettre les efforts mécaniques au renfort, elle assure aussi la protection du renfort vis-à-vis des diverses conditions environnementales. Elle permet également de donner la forme voulue au produit réalisé. Il est notamment connu de l'art antérieur, les matrices thermoplastiques.
D’autre part, le renfort qui est quant à lui l'armature du composite, puisqu’il reprend l'essentiel des efforts mécaniques. Il est notamment connu comme renfort des fibres longues.
Lors du mélange de fibres longues avec une matrice thermoplastique, il se produit généralement un problème de brûlure des fibres lié à la montée en température de la matrice thermoplastique jusqu'à son point de fusion. Cette chauffe étant nécessaire afin de noyer le renfort dans une matrice que l’on souhaite conformer dans un moule.
Pour pallier ce problème, il existe des solutions techniques comme celle divulguée dans le document FR2603891A1 dans lequel est divulgué un procédé de fabrication d’un matériau composite à base de polyamide renforcé par des fibres longues. Dans ce procédé, les fibres longues sont revêtues d'un polymère ou d'un oligomère de polyamide afin de réaliser une polymérisation autour des fibres de sorte à les protéger lors de la phase de chauffe qui s’associe à la montée en température de la matrice thermoplastique jusqu'à son point de fusion.
Ce type de procédé présente plusieurs inconvénients comme par exemple le fait qu’il faille effectuer étape supplémentaire de préparation des fibres qui engendre nécessairement des coûts matières et horaires supplémentaires.
Un objet de la présente invention est donc de proposer une solution qui permette de supprimer ou de limiter au moins l’un des inconvénients précités.
Il existe donc un besoin quant à une solution permettant l'amélioration d’un procédé de fabrication de matériaux composites comprenant une matrice thermoplastique et un renfort en fibres longues.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RESUME
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un procédé de fabrication d’une pièce en un matériau composite comprenant un empilement qui comprend successivement :
- une première couche en un premier matériau thermoplastique,
- une deuxième couche en un matériau de renfort,
- une troisième couche en un deuxième matériau thermoplastique.
Le procédé comprenant les étapes suivantes :
- dépôt sur un support du premier matériau thermoplastique à l’état solide de sorte à former la première couche,
- première mise en cuisson de la première couche à l’aide d’un dispositif de chauffage jusqu’à ce qu’au moins une portion superficielle supérieure de la première couche soit maintenu fondue,
- arrêt de la cuisson de la première couche,
- dépôt du matériau de renfort sur la portion superficielle fondue de sorte à ce que la deuxième couche pénètre au moins partiellement la première couche,
- dépôt de la troisième couche sur la deuxième couche,
- deuxième mise en cuisson de l’empilement formé par les trois couches à l’aide du dispositif de chauffage jusqu'à ce qu’au moins une portion superficielle inférieure de la troisième couche au contact de la deuxième couche, pénètre au moins partiellement la troisième couche.
Sans la présente invention il faudrait prévoir une protection préalable du matériau de renfort pour qu’il puisse supporter une température élevée lors d’une cuisson prolongée. Par exemple en le recouvrant ou en l’enduisant d'un polymère de sorte à créér une enveloppe protectrice.
Ainsi, la présente invention permet d’éviter ce type d’étape supplémentaire consistant à la protection du matériaux de renfort.
De ce fait, la présente invention permet d'utiliser les caractéristiques isolantes naturelles du matériau thermoplastique utilisé comme matrice et ce dans le but de protéger le matériau renfort des températures élevées durant le procédé de fabrication du matériau composite.
La présente invention permet donc préférentiellement de fabriquer un constituant en un matériau composite et de diminuer le temps de chauffe du matériau de renfort. En réduisant le nombre d’étapes du procédé de fabrication, les coûts sont ainsi réduits puisque le procédé est plus court, et utilise moins de matière.
De manière préférée, la présente invention permet d’intégrer des fibres végétales dans du plastique sans que celles-ci ne brulent au moment de la fusion du plastique grâce aux caractéristiques isolantes naturelles du plastique qui protègent la fibre d’une exposition directe à la chaleur.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
Claims (16)
- Procédé de fabrication d’une pièce en un matériau composite comprenant un empilement (110) qui comprend successivement :
- une première couche (111) en un premier matériau thermoplastique,
- une deuxième couche (112) en un matériau de renfort,
- une troisième couche (113) en un deuxième matériau thermoplastique,
- dépôt sur un support (200) du premier matériau thermoplastique à l’état solide de sorte à former la première couche (111),
- première mise en cuisson de la première couche (111) à l’aide dispositif de chauffage (300) jusqu’à ce qu’au moins une portion superficielle supérieure (111a) de la première couche (111) soit maintenu fondue,
- arrêt de la cuisson de la première couche (111),
- dépôt du matériau de renfort sur la portion superficielle (111a) fondue de sorte à ce que la deuxième couche (112) pénètre au moins partiellement la première couche (111),
- dépôt de la troisième couche (113) sur la deuxième couche (112),
- deuxième mise en cuisson de l’empilement (110) formé par les trois couches (111, 112, 113) à l’aide dispositif de chauffage (300) jusqu'à ce qu’au moins une portion superficielle inférieure (113b) de la troisième couche (113) au contact de la deuxième couche (112), pénètre au moins partiellement la troisième couche (113).
- Procédé selon la revendication précédente comprenant, après la deuxième mise en cuisson, une étape supplémentaire d’arrêt de cuisson et de refroidissement sous pression de l’empilement (110) à l'aide d'une presse (400).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le matériau de renfort (112) est fait à base de fibres longues.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le matériau de renfort comprend au moins des fibres longues végétales, de préférence du lin, et/ou du bambou creux, et/ou de la canne de Provence.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le matériau de renfort (112) est en cordage de raquette.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la troisième couche (113) est à l'état solide lors de son dépôt sur la deuxième couche (112).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le premier matériau est préalablement découpé puis étalé en morceaux lors de son dépôt sur le support (200).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins l’un parmi le premier matériau thermoplastique et le deuxième matériau thermoplastique est un matériau thermoplastique à haute densité, de préférence de l’un parmi un polyéthylène, un polypropylène.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le premier matériau thermoplastique et le deuxième matériau thermoplastique sont identiques.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le dispositif de chauffage (300) est un four dans lequel règne une température comprise entre 120°C et 250 °C, de préférence entre 150°C et 220 °C.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la première cuisson et la deuxième mise en cuisson sont effectuées à des températures identiques.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le dispositif de chauffage (300) employé est configuré pour générer une chauffe par le dessus de l’empilement (110).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel lors du dépôt de la deuxième couche (112) sur la première couche (111), le matériau de renfort comprend des fibres longues qui sont déposées et orientées selon des directions parallèles entre elles à l'aide d'un système d’orientation (500) de préférence un gabarit et/ou un tamis.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente, dans lequel le dépôt de la troisième couche (113) est remplacé par un repli d’une extension de la première couche (111) non recouverte par la deuxième couche (112), de sorte à encapsuler la deuxième couche (112).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre les étapes additionnelles suivantes à la suite de l’étape de deuxième mise en cuisson :
- arret de cuisson de l’empilement (110),
- dépôt d’une quatrième couche (114) comprenant un matériau de renfort additionnel sur une portion superficielle supérieure (113a) de la troisième couche (113) fondue de sorte à imprégner au moins partiellement la quatrième couche (114) avec la troisième couche (113)
- dépôt d’une cinquième couche (115) fait d’un troisième matériau thermoplastique sur la quatrième couche (114),
- troisième mise en cuisson de l’empilement (110) comprenant les cinq couches (111, 112, 113, 114, 115) à l’aide du dispositif de chauffage (300) jusqu’à ce qu’au moins la portion superficielle inférieure (115b) de la cinquième couche (115) au contact de la quatrième couche (114) soit maintenu fondue de sorte à ce que la quatrième couche (114) pénètre au moins partiellement la cinquième couche (115).
- Procédé selon la revendication précédente dans lequel la première mise en cuisson, la deuxième mise en cuisson et la troisième mise en cuisson sont effectuées à des températures identiques, et/ ou le premier matériau thermoplastique, le deuxième matériau thermoplastique, le troisième matériau thermoplastique sont identiques et / ou le matériau de renfort et le matériau de renfort additionnel sont identiques.
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