RU2775600C2

RU2775600C2 - Method for production of dry preliminary workpiece created as result of knitting, method for creation of product made of composite materials, using mentioned preliminary workpiece

Info

Publication number: RU2775600C2
Application number: RU2019136359A
Authority: RU
Inventors: Пьер КОНЗЕ; Жером БРАВАР
Original assignee: Сэн-Гобэн Перформанс Пластик Франс
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2022-07-05

Abstract

FIELD: composite materials.

SUBSTANCE: invention relates to a method for the production of a converted dry preliminary workpiece, a converted dry preliminary workpiece obtained by the specified method, and to a method for the production of a product made of composite materials, using the specified converted dry preliminary workpiece. The method includes a sequence of following stages: simultaneous knitting of a weft/loop column using at least one sewing thread and a set of unidirectional threads of a reinforcing element, while the mentioned at least one sewing thread contains material, a nature of which differs from a nature of material contained in the mentioned set of unidirectional threads of the reinforcing element, and the mentioned set of unidirectional threads of reinforcing material contains at least one thread containing or consisting of thermoplastic material and at least one thread containing or consisting of reinforcing material, wherein the mentioned thermoplastic material is characterized by a melting point lower than a melting point of the mentioned reinforcing material, creation of a three-dimensional knitted product that constitutes a transformable dry preliminary workpiece having a shape of the resulting product. The method for the production of a product includes a sequence of the following stages: the location of the said converted dry preform in place on the model having the contour of the resulting product, heating to at least the lowest melting point in such a way as to impregnate and/or coat the said reinforcing material with the help of the said thermoplastic material, while the said thermoplastic material is converted as a result of melting, and cooling of the product obtained in this way.

EFFECT: possibility of creation of a three-dimensional product made of composite materials, directly and when creating one knitted product, ensuring the continuity of threads throughout the resulting knitted product.

8 cl, 2 ex

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения сухой предварительной заготовки, созданной в результате вязания, в частности, создания детали, изготовленной из композитных материалов. The present invention relates to a method for producing a dry knitted preform, in particular, creating a part made from composite materials.

Способ также относится к созданию продукта, изготовленного из композитных материалов при использовании сухой предварительной заготовки, полученной данным образом. The method also relates to the creation of a product made from composite materials using a dry preform obtained in this way.

Композитные материалы имеют значение для различных сфер технологии. Действительно, композитные материалы относятся к материалам, которые включают армирующий элемент и матрицу, при этом упомянутый армирующий элемент внедрен в упомянутую матрицу. Composite materials are important for various fields of technology. Indeed, composite materials refer to materials that include a reinforcing element and a matrix, wherein said reinforcing element is embedded in said matrix.

Таким образом, в качестве композитного материала может быть рассмотрен армированный бетон. Действительно, собственные качества бетона особого впечатления не производят, и армирующие элементы, которые изготавливают из стали или синтетических материалов и интегрируют в бетонную матрицу, производят кардинально отличные и в значительной степени превосходные эксплуатационные характеристики в сопоставлении с тем, что имеет место для бетонной матрицы самой по себе. Thus, reinforced concrete can be considered as a composite material. Indeed, the inherent qualities of concrete are not particularly impressive, and reinforcing elements that are made from steel or synthetic materials and integrated into the concrete matrix produce dramatically different and largely superior performance compared to what is the case for the concrete matrix itself. yourself.

Композитные материалы, полученные из смоляной матрицы и армирующего элемента, изготовленного из синтетических материалов, в общем случае полимеров, но также и металлов, имеют в своей основе тот же самый общий принцип. Composite materials made from a resin matrix and a reinforcing element made from synthetic materials, generally polymers, but also metals, are based on the same general principle.

Хотя данный принцип и хорошо известен, тип армирующего элемента, расположение, геометрия, объединение материалов, расположение армирующего элемента в конечной детали, в частности, представляют собой многочисленные параметры, которые можно контролировать, что, таким образом, приводит к получению бесчисленного количества решений. Although the principle is well known, the type of reinforcement, location, geometry, combination of materials, location of the reinforcement in the final part, in particular, are numerous parameters that can be controlled, thus leading to an innumerable number of solutions.

Во внимание также необходимо принимать и аспекты стоимости, промышленного получения, долговечности, воспроизводимости и контролирования качества. The aspects of cost, industrial production, durability, reproducibility and quality control must also be taken into account.

Поэтому решения являются наиболее сложными. Therefore, the decisions are the most difficult.

Настоящее изобретение относится к сфере композитных материалов, при этом какой бы ни была техническая сфера применения, и какой бы ни была использованная матрица, единственным условием является создание предварительной заготовки в результате вязания. The present invention relates to the field of composite materials, and whatever the technical scope, and whatever the matrix used, the only condition is the creation of a preform as a result of knitting.

Настоящее изобретение относится к способу создания преобразуемой сухой вязаной предварительной заготовки, которая включает нити, содержащие материал, который предназначается для формирования всего объема или части конечной матрицы композита. The present invention relates to a process for creating a convertible dry knitted preform that includes filaments containing a material that is intended to form all or part of the final matrix of the composite.

В соответствии с изобретением преобразуемая сухая вязаная предварительная заготовка представляет собой армирующий элемент, у которого по меньшей мере часть материалов, из которых он изготовлен, способна преобразовываться в результате изменения состояния, в результате модифицирования первоначальной структуры, следствием чего является уже невозможность больше идентифицировать изолированным образом преобразованные материалы в продукте из композитного материала, полученном данным образом. According to the invention, a convertible dry knitted preform is a reinforcing element, in which at least a part of the materials from which it is made is capable of transforming as a result of a change in state, as a result of modifying the original structure, the consequence of which is that it is no longer possible to identify in an isolated way the transformed materials in the composite material product obtained in this manner.

Органические композитные материалы включают минеральные синтетические волокна, такие как стеклянные или органические волокна, которые формируют армирующий элемент и внедрены в матрицу, композиция которой включает по меньшей мере одну органическую смолу. Organic composite materials include mineral synthetic fibers, such as glass or organic fibers, which form a reinforcing element and are embedded in a matrix whose composition includes at least one organic resin.

Методики изготовления конечного продукта, профилированного в соответствии с заданным планом, являются самыми различными. Techniques for the manufacture of the final product, profiled in accordance with a given plan, are very different.

Укладка включает расположение по меньшей мере одного слоя по меньшей мере одного мата из нетканых волокон и/или по меньшей мере одного текстильного материала, полученного из тканых волокон, на внутренней поверхности первой части пресс–формы таким образом, чтобы придавать армирующему элементу общий профиль. После этого либо вторую часть пресс–формы закрывают, и затем под давлением в различных выбранных точках впрыскивают композицию смолы матрицы, либо на сборной конструкции располагают эластичный мешок, и смолу вводят в результате создания вакуума в различных выбранных точках упомянутого эластичного мешка. Данные различные точки впрыскивания или точки приложения вакуума используются для обеспечения получения безупречного распределения смолы при отсутствии каких–либо захваченных воздушных пузырьков и облегчения течения смолы через армирующий элемент. Laying includes arranging at least one layer of at least one mat of nonwoven fibers and/or at least one textile material obtained from woven fibers on the inner surface of the first part of the mold in such a way as to give the reinforcing element an overall profile. After that, either the second part of the mold is closed and then the matrix resin composition is injected under pressure at various selected points, or an elastic bag is placed on the assembly and the resin is introduced by creating a vacuum at various selected points of said elastic bag. These different injection points or vacuum application points are used to ensure that a perfect distribution of resin is obtained without any trapped air bubbles and to facilitate the flow of resin through the reinforcement.

Продукты, изготовленные из композитных материалов, демонстрируют одно важное преимущество, а именно, преимущество наличия возможности придания высоковарьируемых и очень сложных геометрических профилей. Products made from composite materials show one important advantage, namely the advantage of being able to give highly variable and very complex geometries.

В случае армирующих элементов, созданных при использовании тканых или нетканых волокон, как только профиль будет сложным, будет необходимо отрезать различные куски и накладывать их друг на друга для обеспечения сохранения механической прочности и добавлять локализованные куски армирующих элементов, что усложняет воплощение. Кроме того, механическая прочность является небезупречной вследствие отсутствия непрерывности у волокон. In the case of reinforcements made using woven or non-woven fibers, once the profile is complex, it will be necessary to cut different pieces and stack them on top of each other to ensure that the mechanical strength is maintained and to add localized pieces of reinforcement, which complicates the implementation. In addition, the mechanical strength is not perfect due to the lack of continuity in the fibers.

Двумерное или трехмерное вязание нитей делает возможным создание сложного продукта, который может быть непосредственно драпирован поверх двумерной или трехмерной формы, обеспечивая непрерывность нитей по всему полученному вязаному продукту. The 2D or 3D knitting of the yarns makes it possible to create a complex product that can be directly draped over a 2D or 3D shape, providing yarn continuity throughout the resulting knitted product.

Цель заключается в получении возможности непосредственно и при создании одного вязаного продукта создавать трехмерный продукт, изготовленный из композитных материалов. The goal is to be able to directly and when creating a single knitted product to create a three-dimensional product made from composite materials.

Цель настоящего изобретения заключается в предложении преобразуемой сухой вязаной предварительной заготовки в соответствии с представленным ниже определением изобретения. The purpose of the present invention is to provide a convertible dry knitted preform in accordance with the following definition of the invention.

Преобразуемая сухая вязаная предварительная заготовка, полученная при использовании способа, соответствующего изобретению, включает армирующий элемент и то, что станет после преобразования смолой, реализующей нанесение покрытия и/или пропитку, или даже матрицей композита. The convertible dry knitted preform obtained using the process of the invention includes a reinforcing element and what will become, after conversion, a coating and/or impregnation resin or even a composite matrix.

Способ получения преобразуемой сухой предварительной заготовки, в частности, создания продукта, изготовленного из композитных материалов, характеризуется тем, что он включает последовательность из следующих далее стадий: The method for obtaining a convertible dry preform, in particular, creating a product made of composite materials, is characterized by the fact that it includes a sequence of the following stages:

– одновременное вязание утка/петельного столбика при использовании по меньшей мере одной прошивной нити и по меньшей мере одной однонаправленной нити армирующего элемента, при этом по меньшей мере одна прошивная нить содержит материал, природа которого отличается от природы материала, содержащегося в по меньшей мере одной однонаправленной нити армирующего элемента, причем по меньшей мере один из упомянутых материалов представляет собой термопласт и характеризуется температурой плавления, меньшей чем температура плавления по меньшей мере одного другого материала, упоминаемого как армирующий материал, - simultaneous knitting of the weft / buttonhole using at least one sewing thread and at least one unidirectional thread of the reinforcing element, while at least one sewing thread contains a material whose nature is different from the nature of the material contained in at least one unidirectional threads of the reinforcing element, and at least one of the mentioned materials is a thermoplastic and is characterized by a melting point lower than the melting point of at least one other material, referred to as a reinforcing material,

– создание трехмерного вязаного изделия, которое составляет сухую предварительную заготовку, характеризующуюся профилем продукта, который должен быть получен. - the creation of a three-dimensional knitted product, which constitutes a dry preform, characterized by the profile of the product to be obtained.

Изобретение также охватывает способ получения продукта, изготовленного из композитных материалов и полученного при использовании сухой предварительной заготовки, соответствующей настоящему изобретению, который включает последовательность из следующих далее стадий: The invention also encompasses a method for producing a product made from composite materials and obtained using a dry preform according to the present invention, which includes the sequence of the following steps:

– расположение упомянутой предварительной заготовки по месту на модели, характеризующейся контуром продукта, который должен быть создан, – positioning said preform in place on the model, characterized by the contour of the product to be created,

– нагревание до по меньшей мере наименьшей температуры плавления таким образом, чтобы реализовать пропитку и/или нанесение покрытия для армирующего материала при использовании, по меньшей мере, одного термопластического материала, преобразуемого в результате плавления, и - heating to at least the lowest melting temperature so as to impregnate and/or coat the reinforcing material using at least one melt-transformable thermoplastic material, and

– охлаждение продукта, полученного данным образом. – cooling of the product obtained in this way.

Термин «прошивная нить» должен пониматься в качестве обозначения нити, образующей стежки для вязаного изделия. В изделии, изготовленном в результате вязания утка/петельного столбика, данные стежки собираются стяжками нижележащего петельного ряда. The term "sewn thread" is to be understood as meaning the thread that forms the stitches for a knitted article. In a product made as a result of knitting a weft / buttonhole column, these stitches are collected with ties of the underlying buttonhole row.

Однонаправленная нить армирующего элемента (или ОН–нить) является нитью, которую вставляют в стежки вязаного изделия, при этом она укладывается и удерживается в стежках без вхождения в зацепление со стежками. A unidirectional reinforcing thread (or OH-thread) is a thread that is inserted into the stitches of a knitted article and is laid and held in the stitches without interfering with the stitches.

Термин «термопластический материал» должен пониматься в качестве обозначения полимерного материала, который может быть расплавлен во время получения композита таким образом, чтобы сформировать весь объем или часть матрицы упомянутого композита. Примерами термопластических материалов являются полипропилены и поликарбонаты. The term "thermoplastic material" should be understood as meaning a polymeric material that can be melted during the preparation of the composite so as to form all or part of the matrix of said composite. Examples of thermoplastic materials are polypropylenes and polycarbonates.

Термин «армирующий материал» должен пониматься в качестве обозначения материала, который не будет расплавляться во время получения композита, и который поэтому предназначается для формирования армирующего элемента композита. Армирующие материалы включают стекло, углерод, кварц и определенные высокотемпературные пластмассы, такие как арамиды (например, Kevlar®). The term "reinforcing material" should be understood as meaning a material that will not melt during the preparation of the composite, and which is therefore intended to form the reinforcing element of the composite. Reinforcing materials include glass, carbon, quartz and certain high temperature plastics such as aramids (eg Kevlar®).

Нить, будь это ОН–нить или прошивная нить, может быть изготовлена либо из термопластического материала, либо из армирующего материала. В последующем подробном описании изобретения термин «материал» поэтому может быть заменен на термин «нить». В альтернативном варианте, нить может содержать множество материалов, в частности, армирующий материал и термопластический материал. The thread, whether it is an OH thread or a suture thread, can be made from either a thermoplastic material or a reinforcing material. In the following detailed description of the invention, the term "material" may therefore be replaced by the term "filament". Alternatively, the thread may contain a variety of materials, in particular, a reinforcing material and a thermoplastic material.

В соответствии с одним признаком способа вязание производят одновременно при использовании одиночной прошивной нити и одиночной ОН–нити. Прошивная нить и/или ОН–нить могут быть независимо изготовлены из одного материала или могут содержать множество материалов. Например, прошивную нить изготавливают из армирующего материала, а ОН–нить содержит термопластический материал и армирующего материала. В соответствии с еще одним примером прошивная нить содержит термопластический материал и армирующий материал, а ОН–нить изготавливают из армирующего материала. In accordance with one feature of the method, knitting is carried out simultaneously using a single sewing thread and a single OH-thread. The sewing thread and/or the OH thread may be independently made from a single material or may comprise a plurality of materials. For example, a sewing thread is made from a reinforcing material, while an OH thread contains a thermoplastic material and a reinforcing material. In accordance with another example, the suture thread contains a thermoplastic material and a reinforcing material, and the OH thread is made from a reinforcing material.

В соответствии с еще одним признаком способа вязание производят одновременно при использовании множества прошивных нитей и/или множества ОН–нитей. Таким образом, стежки вязаного изделия могут быть образованы из множества прошивных нитей. Подобным образом, в вязаное изделие может быть введено множество ОН–нитей. Множество предпочтительно находится в диапазоне от 2 до 10, в частности, от 2 до 6. Возможными являются все комбинации, например, множество прошивных нитей (например, 2 или 3) совместно с одиночной ОН–нитью, множество ОН–нитей (например, от 2 до 6) совместно с одиночной прошивной нитью или также множество прошивных нитей совместно со множеством ОН–нитей. Множество ОН–нитей в выгодном случае может включать по меньшей мере одну нить, содержащую термопластический материал или состоящую из него, и по меньшей мере одну нить, содержащую армирующий материал или состоящую из него. Множество прошивных нитей может включать по меньшей мере одну нить, содержащую термопластический материал или состоящую из него, и по меньшей мере одну нить, содержащую армирующий материал или состоящую из него. В альтернативном варианте, множество прошивных нитей может состоять из нитей, содержащих термопластический материал или состоящих из него. Множество прошивных нитей также может состоять из нитей, содержащих армирующий материал или состоящих из него. В данном случае также возможными являются комбинации, и одним примером, который может быть упомянут, является множество ОН–нитей, включающее по меньшей мере одну термопластическую нить и по меньшей мере одну нить армирующего элемента, совместно со множеством прошивных нитей, также включающим по меньшей мере одну термопластическую нить и по меньшей мере одну нить армирующего элемента, или также множество ОН–нитей, включающее по меньшей мере одну термопластическую нить и по меньшей мере одну нить армирующего элемента, совместно с одиночной прошивной нитью, состоящей из армирующего материала. In accordance with another feature of the method, knitting is carried out simultaneously using a plurality of sewing threads and/or a plurality of OH threads. Thus, the stitches of a knitted product can be formed from a plurality of sewing threads. Similarly, a plurality of OH-yarns can be introduced into a knitted article. The plurality is preferably in the range from 2 to 10, in particular from 2 to 6. All combinations are possible, for example, a plurality of sewing threads (for example, 2 or 3) together with a single OH-thread, a plurality of OH-threads (for example, from 2 to 6) together with a single sewing thread or also a plurality of sewing threads together with a plurality of OH threads. The plurality of OH-threads can advantageously include at least one thread containing or consisting of a thermoplastic material and at least one thread containing or consisting of a reinforcing material. The plurality of sewing threads may include at least one thread containing or consisting of a thermoplastic material and at least one thread containing or consisting of a reinforcing material. Alternatively, the plurality of suture threads may be comprised of threads containing or consisting of a thermoplastic material. The plurality of stitching threads may also be comprised of threads containing or consisting of a reinforcing material. In this case, combinations are also possible, and one example that can be mentioned is a plurality of OH-threads, including at least one thermoplastic thread and at least one reinforcing thread, together with a plurality of sewing threads, also including at least one thermoplastic thread and at least one thread of the reinforcing element, or also a plurality of OH-threads, including at least one thermoplastic thread and at least one thread of the reinforcing element, together with a single sewing thread consisting of a reinforcing material.

Как это упоминалось прежде, нить может состоять из одного материала или может содержать множество материалов. As mentioned before, the thread may consist of a single material or may contain multiple materials.

В соответствии с первым вариантом осуществления прошивная нить и ОН–нить или каждая ОН–нить в каждом случае состоят из различных материалов, при этом один представляет собой термопластический материал, а другой представляет собой армирующий материал. Обычно прошивная нить может состоять из термопластического материала, а ОН–нить может состоять из армирующего материала. According to the first embodiment, the sewing thread and the OH thread or each OH thread in each case consist of different materials, one being a thermoplastic material and the other a reinforcing material. Typically, the suture thread may consist of a thermoplastic material, and the OH thread may consist of a reinforcing material.

В соответствии со вторым вариантом осуществления, по меньшей мере одна ОН–нить, в частности, одиночная ОН–нить, содержит по меньшей мере один армирующий материал и по меньшей мере один термопластический материал, а, в частности, состоит из армирующего материала и термопластического материала. В данном случае прошивная нить (или по меньшей мере одна прошивная нить) либо может состоять из армирующего материала, либо может состоять из термопластического материала, либо также может содержать армирующий материал и термопластический материал. According to a second embodiment, at least one OH-filament, in particular a single OH-filament, comprises at least one reinforcing material and at least one thermoplastic material, and in particular consists of a reinforcing material and a thermoplastic material. . In this case, the sewing thread (or at least one sewing thread) may either consist of a reinforcing material, or may consist of a thermoplastic material, or may also contain a reinforcing material and a thermoplastic material.

В соответствии с первым вариантом данного второго варианта осуществления ОН–нить включает нить из армирующего материала, вокруг которой накручивают нить из термопластического материала. Примерами, которые могут быть упомянуты, являются стеклянная нить, углеродная нить или арамидная нить, вокруг которых накручивают полипропиленовую нить. According to the first embodiment of this second embodiment, the OH-thread includes a thread of reinforcing material around which a thread of thermoplastic material is wound. Examples that may be mentioned are glass filament, carbon filament or aramid filament around which a polypropylene filament is wound.

В соответствии со вторым вариантом данного второго варианта осуществления ОН–нить включает нить из армирующего материала, окруженную термопластической оболочкой. ОН–нить может быть, например, получена в результате перепускания нити, изготовленной из армирующего материала, через ванну расплавленного термопластического материала, после этого совместного экструдирования сборной конструкции. Примерами, которые могут быть упомянуты, являются стеклянная нить, углеродная нить или арамидная нить, окруженные полипропиленовой оболочкой. According to the second variant of this second embodiment, the OH-filament comprises a reinforcing material filament surrounded by a thermoplastic sheath. An OH filament can, for example, be obtained by passing a filament made of a reinforcing material through a bath of molten thermoplastic material, after which the assembly is co-extruded. Examples that may be mentioned are glass filament, carbon filament or aramid filament surrounded by a polypropylene sheath.

В соответствии с третьим вариантом данного второго варианта осуществления ОН–нить может содержать однородную смесь из множества филаментов из по меньшей мере одного армирующего материала и множества филаментов из по меньшей мере одного термопластического материала. Одним возможным примером является нить, состоящая из однородной смеси из углеродных или арамидных филаментов и полипропиленовых филаментов. According to a third embodiment of this second embodiment, the OH-filament may comprise a homogeneous mixture of a plurality of filaments of at least one reinforcing material and a plurality of filaments of at least one thermoplastic material. One possible example is a yarn consisting of a homogeneous mixture of carbon or aramid filaments and polypropylene filaments.

Каким бы ни был выбранный вариант, второй вариант осуществления является предпочтительным, поскольку термопластический материал может глубже проникать во время создания композита, что позволяет избегать формирования сухих областей. Это в результате приводит к лучшей передаче усилий к армирующему элементу и, таким образом, к получению лучшей механической прочности конечного композитного материала. Данный второй вариант осуществления также делает возможным увеличение количества термопластического материала в предварительной заготовке. Whichever option is chosen, the second embodiment is preferred because the thermoplastic material can penetrate deeper during the creation of the composite, thus avoiding the formation of dry areas. This results in better transmission of forces to the reinforcement and thus in better mechanical strength of the final composite material. This second embodiment also makes it possible to increase the amount of thermoplastic material in the preform.

По меньшей мере одну однонаправленную нить армирующего элемента вводят во время вязания в целях улучшения механических свойств композита в направлении данной однонаправленной нити. Возможным является введение одиночной ОН–нити или множества ОН–нитей, в частности, двух ОН–нитей. At least one unidirectional thread of the reinforcing element is introduced during knitting in order to improve the mechanical properties of the composite in the direction of this unidirectional thread. It is possible to introduce a single OH-filament or a plurality of OH-filaments, in particular two OH-filaments.

В соответствии с одним признаком вязание делает возможным введение однонаправленных нитей армирующего элемента, обозначаемых термином «90°–ные ОН–нити», говоря другими словами, в виде утка. Данные нити укладываются в направлении петельных рядов, без вхождения в зацепление со стежками, будучи удерживаемыми в упомянутых стежках. In accordance with one feature, knitting makes it possible to introduce unidirectional threads of the reinforcing element, referred to by the term "90° OH threads", in other words, in the form of a weft. These threads are laid in the direction of the rows of stitches, without engaging with the stitches, being held in said stitches.

Данные однонаправленные нити армирующего элемента улучшают механические свойства в направлении утка. These unidirectional reinforcing threads improve the mechanical properties in the weft direction.

В соответствии с еще одним признаком, который может быть объединен с предшествующим признаком, также интегрируют и однонаправленные нити армирующего элемента, обозначаемые термином «0°–ные ОН–нити», говоря другими словами, идущие в направлении петельных столбиков. Данные нити укладываются в направлении петельных столбиков, перпендикулярно утку, без вхождения в зацепления со стежками, но просто будучи удерживаемыми в стежках. In accordance with another feature that can be combined with the previous feature, unidirectional threads of the reinforcing element are also integrated, denoted by the term "0°-OH-threads", in other words, going in the direction of the loop columns. These threads are laid in the direction of the stitches, perpendicular to the weft, without engaging the stitches, but simply being held in the stitches.

В соответствии с настоящим изобретением предварительная заготовка интегрирует материал, разработанный для получения армирующего элемента, и материал, разработанный для получения всего объема или части матрицы, таким образом, чтобы получить продукт, изготовленный из композитных материалов, которые могут даже в определенных вариантах осуществления делать возможным опускание стадий впрыскивания и/или вливания смолы. Действительно, в случае обеспечения наличия достаточного количества термопластического материала вследствие присутствия нитей (прошивных нитей или ОН–нитей) в результате нагревания предварительной заготовки может быть получен композитный материал без какого–либо добавления смолы. In accordance with the present invention, the preform integrates a material designed to obtain a reinforcement element and a material designed to obtain the entire volume or part of the matrix, so as to obtain a product made from composite materials, which can even in certain embodiments allow lowering resin injection and/or infusion steps. Indeed, if enough thermoplastic material is provided due to the presence of filaments (sewn filaments or OH filaments), a composite material can be obtained by heating the preform without any addition of resin.

Доля термопластического материала в предварительной заготовке предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 90% (масс.), в частности, от 50 до 70% (масс.). Второй вариант осуществления, описанный выше в настоящем документе, делает возможным получение больших количеств термопластического материала. The proportion of thermoplastic material in the preform is preferably in the range from 10 to 90% (wt.), in particular, from 50 to 70% (wt.). The second embodiment described above herein makes it possible to obtain large quantities of thermoplastic material.

Нити, изготовленные из термопластических полимеров, являются синтетическими нитями, обладающими механическими свойствами, которые делают возможным вязание при их использовании. Threads made from thermoplastic polymers are synthetic threads that have mechanical properties that make knitting possible when they are used.

Термопластические нити характеризуются низкой восприимчивостью к сдвигу, и их предел прочности при растяжении является надлежащим для использования в вязальных машинах. Thermoplastic yarns are characterized by low shear susceptibility and their tensile strength is appropriate for use in knitting machines.

Нити располагают в одном и том же нитенаправителе и используют при вязании при расположении по меньшей мере одной в направлении утка и по меньшей мере одной другой в направлении вязаного изделия. The threads are placed in the same thread guide and are used in knitting with at least one in the direction of the weft and at least one other in the direction of the knitted article.

Нити используют при вязании для получения трехмерного вязаного изделия, которое составляет предварительную заготовку, характеризующуюся трехмерным контуром продукта, который должен быть получен. The threads are used in knitting to obtain a three-dimensional knitted product, which constitutes a preform characterized by a three-dimensional contour of the product to be obtained.

Для этого могут быть использованы уточновязальные машины, относящиеся к плосковязальному типу. For this, weft knitting machines belonging to the flat knitting type can be used.

Соотношениями между по меньшей мере двумя различными материалами или нитями управляют при использовании подачи упомянутых нитей, в частности, при использовании диаметра нити или в результате варьирования доли термопластического материала в ОН–нити в случае содержания в последней термопластического материала. The ratio between at least two different materials or threads is controlled by using the supply of said threads, in particular by using the diameter of the thread or by varying the proportion of thermoplastic material in the OH thread if the latter contains thermoplastic material.

Это делает возможным управление соотношением матрица/армирующий элемент (соотношением между материалом армирующего элемента и термопластическим материалом) в результате выбора нитей, подачи нитей, плотности ткани или в результате варьирования доли термопластического материала в ОН–нити в случае содержания в последней термопластического материала. This makes it possible to control the matrix/reinforcement ratio (the ratio between the material of the reinforcing element and the thermoplastic material) as a result of the choice of threads, the thread feed, the density of the fabric, or by varying the proportion of thermoplastic material in the OH-thread, if the latter contains thermoplastic material.

Важной является точность соотношения, а в особенности безупречно контролируют распределение количества по меньшей мере двух материалов по всей поверхности продукта. The accuracy of the ratio is important, and in particular, the distribution of the amount of at least two materials over the entire surface of the product is perfectly controlled.

Сухая предварительная заготовка характеризуется трехмерным профилем. Предпочтительно профиль является коническим или цилиндрическим. В частности, он может представлять собой цилиндр, характеризующийся круглым или прямоугольным поперечным сечением. The dry preform is characterized by a three-dimensional profile. Preferably the profile is conical or cylindrical. In particular, it may be a cylinder having a circular or rectangular cross section.

Сухая предварительная заготовка может включать множество областей (например, 2, 3 и более), которые различаются по природе прошивной нити и/или ОН–нити. Это делает возможным адаптирование свойств, в частности, механических свойств, предварительной заготовки в зависимости от областей и в зависимости от конечного варианта использования композита. Например, предварительная заготовка может включать первую область, сформированную из первой прошивной нити и первой ОН–нити, и вторую область, сформированную из второй прошивной нити и второй ОН–нити, при этом природа первой ОН–нити отличается от природы второй ОН–нити, и/или природа первой прошивной нити отличается от природы второй прошивной нити. The dry preform may include a plurality of regions (eg 2, 3 or more) that differ in the nature of the suture and/or OH filament. This makes it possible to adapt the properties, in particular the mechanical properties, of the preform depending on the areas and depending on the end use of the composite. For example, the preform may include a first region formed from the first stitching thread and the first OH thread, and a second region formed from the second stitching thread and the second OH thread, the nature of the first OH thread being different from that of the second OH thread, and/or the nature of the first stitching thread is different from the nature of the second stitching thread.

Способ получения продукта, изготовленного из композитных материалов при использовании сухой предварительной заготовки, созданной таким образом, включает расположение упомянутой преобразуемой сухой предварительной заготовки на модели, характеризующейся контуром продукта, который должен быть получен, которая может быть жесткой или раздуваемой в случае сложного профиля таким образом, чтобы обеспечить удаление с нее. A method for obtaining a product made from composite materials using a dry preform thus created includes positioning said convertible dry preform on a model characterized by the contour of the product to be obtained, which can be rigid or inflated in the case of a complex profile in such a way that to ensure removal from it.

В соответствии со способом настоящего изобретения полученную вязаную сухую предварительную заготовку нагревают до температуры плавления по меньшей мере одного из использованных термопластических материалов (в частности, нитей), говоря другими словами, до температуры, при которой упомянутый по меньшей мере один термопластический материал является вязким или даже жидким таким образом, чтобы он мог бы реализовать нанесение покрытия или пропитку для по меньшей мере одного другого материала (в частности, нити) предварительной заготовки или даже внедрение упомянутых материалов (в частности, нитей) в получающуюся в результате термопластическую матрицу. В случае наличия множества материалов, характеризующихся различными температурами плавления, используемая температура будет той, при которой желательные материалы являются вязкими, но меньшей, чем соответствующая температура для материалов, которые должны оставаться твердыми. In accordance with the process of the present invention, the resulting dry knitted preform is heated to the melting temperature of at least one of the thermoplastic materials used (in particular threads), in other words, to a temperature at which said at least one thermoplastic material is viscous or even liquid in such a way that it could realize the coating or impregnation of at least one other material (in particular yarns) of the preform or even the incorporation of said materials (in particular yarns) into the resulting thermoplastic matrix. In the case of multiple materials having different melting points, the temperature used will be that at which the desired materials are viscous, but less than the corresponding temperature for materials that must remain solid.

Способ предусматривает охлаждение предварительной заготовки после преобразования, после превышения температуры плавления по меньшей мере одного из термопластических материалов таким образом, чтобы получить жесткий, полужесткий или гибкий продукт, характеризующийся контуром продукта, который должен быть получен. Признаки жесткости, полужесткости или гибкости зависят от соотношения (или уровня содержания термопластического материала): в случае низкого количества термопластического материала и только пропитки им по меньшей мере одного другого материала гибкость будет высокой; в случае очень высокого количества термопластического материала и получения в результате из него толстого покрытия жесткость будет большей. The method involves cooling the preform after transformation, after exceeding the melting temperature of at least one of the thermoplastic materials, so as to obtain a rigid, semi-rigid or flexible product, characterized by the contour of the product to be obtained. The features of stiffness, semi-stiffness or flexibility depend on the ratio (or level of thermoplastic material content): in the case of a low amount of thermoplastic material and only impregnation of at least one other material with it, the flexibility will be high; in the case of a very high amount of thermoplastic material and resulting in a thick coating from it, the rigidity will be greater.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения способ получения композита не включает какой–либо стадии добавления (в частности, в результате впрыскивания и/или вливания) смолы. Предварительную заготовку используют непосредственно, адаптируя соотношение материалов в целях получения желательных механических свойств, при этом по меньшей мере один представитель, выбираемый из термопластических материала или нити, формирует матрицу после преобразования, а по меньшей мере один армирующий материал формирует армирующий элемент. Это является возможным в случае жесткой предварительной заготовки, говоря другими словами, содержащей достаточную долю термопластического материала (обычно, по меньшей мере 30 или 40% (масс.)). According to one preferred embodiment of the invention, the process for producing a composite does not include any step of adding (particularly by injection and/or pouring) resin. The preform is used directly, adapting the ratio of materials in order to obtain the desired mechanical properties, with at least one representative, selected from a thermoplastic material or a thread, forms a matrix after transformation, and at least one reinforcing material forms a reinforcing element. This is possible in the case of a rigid preform, in other words, containing a sufficient proportion of thermoplastic material (usually at least 30 or 40% (wt.)).

Первоначальная сухая предварительная заготовка после преобразования и удаления предварительной заготовки с модели становится трехмерным продуктом. The original dry preform, after transformation and deletion of the preform from the model, becomes a 3D product.

В соответствии с еще одним менее предпочтительным вариантом осуществления предварительную заготовку интегрируют со смоляной матрицей. С данной целью преобразованную предварительную заготовку интегрируют в пресс–форме для впрыскивания или ниже эластичного мешка для вливания таким образом, чтобы обеспечить возможность интегрирования упомянутой предварительной заготовки в матрицу, содержащую по меньшей мере одну смолу, которая, в свою очередь, разрабатывается для полимеризации таким образом, чтобы получить продукт, изготовленный из композитных материалов и характеризующийся желательным контуром. Это может оказаться необходимым в случае предварительной заготовки, главным образом состоящей из армирующего материала, формирующего армирующий элемент, при наличии очень маленькой доли термопластического материала. Таким образом, армирующий элемент является жестким или полужестким, но может быть гибким и включает только нити, для которых просто реализуют нанесенное покрытие или пропитку при использовании по меньшей мере одного термопластического полимера. According to yet another less preferred embodiment, the preform is integrated with the resin matrix. To this end, the converted preform is integrated in the injection mold or below the elastic infusion bag in such a way as to enable said preform to be integrated into a matrix containing at least one resin, which, in turn, is designed to be polymerized in this way. to obtain a product made from composite materials and having the desired contour. This may be necessary in the case of a preform mainly consisting of a reinforcing material forming a reinforcing element, in the presence of a very small proportion of thermoplastic material. Thus, the reinforcing element is rigid or semi-rigid, but may be flexible and includes only threads that are simply coated or impregnated using at least one thermoplastic polymer.

Смола, в которую может быть внедрен армирующий элемент, должна быть совместимой с термопластическими материалами и материалами армирующих элементов. Смола, например, является эпоксидной смолой. The resin into which the reinforcement may be embedded must be compatible with the thermoplastic materials and the materials of the reinforcements. The resin, for example, is an epoxy resin.

Предварительная заготовка может быть применена для создания композитных продуктов в строительстве, при связывании с минеральными материалами при использовании гидравлического связующего или для отделочных работ, но главным образом для воздухоплавательной, медицинской и мебельной сфер, при этом данный перечень является совершенно неограничивающим и нелимитирующим. Preforming can be used to create composite products in construction, when bonded to mineral materials using a hydraulic binder, or for finishing work, but mainly for the aeronautical, medical and furniture industries, while this list is completely non-limiting and non-limiting.

Следующие далее примеры предлагают неограничивающую иллюстрацию изобретения. The following examples offer a non-limiting illustration of the invention.

Пример 1 Example 1

Трехмерная сухая предварительная заготовка, коническая по форме, была получена в результате одновременного вязания при использовании: A three-dimensional dry preform, conical in shape, was obtained by simultaneous knitting using:

– в стежке стеклянной нити (линейная масса 34 текс, говоря другими словами, 34 мг/м) и поликарбонатной нити (60 текс), – in a stitch of glass thread (linear weight 34 tex, in other words, 34 mg/m) and polycarbonate thread (60 tex),

– в утке трех стеклянных ОН–нитей (100 текс) и 3 поликарбонатных ОН–нитей (60 текс). - in the weft of three glass OH-threads (100 tex) and 3 polycarbonate OH-threads (60 tex).

Таким образом, вязаное изделие включает множество прошивных нитей, в данном случае 2, в том числе нитей, изготовленных из армирующего материала, и нитей, изготовленных из термопластического материала, и множество ОН–нитей, в данном случае 6, в том числе нитей, изготовленных из армирующего материала, и нитей, изготовленных из термопластического материала. Thus, a knitted product includes a plurality of sewing threads, in this case 2, including threads made from a reinforcing material and threads made from a thermoplastic material, and a plurality of OH-threads, in this case 6, including threads made from of reinforcing material, and threads made of thermoplastic material.

Вязаное изделие могло бы быть преобразовано в композитный материал без какого–либо добавления смолы. A knitted product could be made into a composite material without any addition of resin.

Пример 2 Example 2

Трехмерная сухая предварительная заготовка, в форме круглой трубы, была получена в результате одновременного вязания при использовании: A three-dimensional dry preform, in the form of a round tube, was obtained as a result of simultaneous knitting using:

– в стежке нити Kevlar® (89 текс), – in a stitch of Kevlar® thread (89 tex),

– в утке ОН–нити Kevlar® (158 текс) и 2 ОН–нитей полимера ПЭИ (132 текс). – in weft OH-threads Kevlar® (158 tex) and 2 OH-threads of PEI polymer (132 tex).

Таким образом, вязаное изделие включает одиночную прошивную нить, изготовленную из армирующего материала, и множество ОН–нитей, в данном случае 3, в том числе одной нити, изготовленной из армирующего материала, и двух нитей, изготовленных из термопластического материала. Thus, the knitted product includes a single sewing thread made of a reinforcing material and a plurality of OH-threads, in this case 3, including one thread made of a reinforcing material and two threads made of a thermoplastic material.

Claims

1. A method for obtaining a convertible dry preform, characterized in that it includes a sequence of the following steps:

- simultaneous knitting of the weft / buttonhole using at least one sewing thread and a plurality of unidirectional threads of the reinforcing element, while said at least one sewing thread contains a material whose nature differs from the nature of the material contained in the said plurality of unidirectional threads of the reinforcing element, and said plurality of unidirectional threads of the reinforcing material comprises at least one thread containing or consisting of a thermoplastic material and at least one thread containing or consisting of a reinforcing material, wherein said thermoplastic material has a melting point lower than the melting point of said reinforcing material,

- the creation of a three-dimensional knitted product, which is a convertible dry preform, having the shape of the resulting product.

2. The method of claim 1, wherein said plurality of unidirectional reinforcing threads are inserted in weft form, in the direction of the stitch rows, being laid and held in the stitches without engaging the stitches.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein said plurality of unidirectional reinforcing threads are inserted in the direction of the bollards while laid and held in the stitches without engaging the stitches.

4. The method according to one of the preceding claims, wherein the knitting is carried out simultaneously using from 2 to 10 sewing threads and/or from 2 to 10 unidirectional threads of the reinforcing element.

5. Convertible dry preform, obtained by the method according to one of the preceding paragraphs.

6. A method for obtaining a product made from composite materials using a convertible dry preform obtained as a result of implementing the method according to any one of claims 1 to 4, characterized by the sequence of the following stages:

- the location of the said convertible dry preform in place on the model having the contour of the resulting product,

- heating to at least the lowest melting temperature so as to impregnate and/or coat said reinforcing material with said thermoplastic material, wherein said thermoplastic material is transformed by melting, and

– cooling of the product obtained in this way.

7. The method of claim 6, wherein the dry preform to be converted is integrated into a resin matrix.

8. The method of claim 6 which does not include the step of adding resin.