WO2005049906A1 - Produit de renforcement a base de fibres, et procede pour sa realisation - Google Patents

Produit de renforcement a base de fibres, et procede pour sa realisation Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to reinforcing products used in the field of composite materials and intended to enter into the composition of parts or products to give them improved mechanical properties.
  • the invention relates more specifically to reinforcing products intended to constitute flat or shaped structural elements, which can be incorporated into a matrix during the manufacture of a shaped part.
  • the invention is based on the use of staple fibers, which will be designated by the expression "sections of filaments", of equal or unequal lengths and obtained from glass filaments mixed with filaments of thermoplastic material.
  • sections of filaments of equal or unequal lengths and obtained from glass filaments mixed with filaments of thermoplastic material.
  • the documents EP-A-0 599 695 and EP-A-0 616 055 describe methods for producing such mixed mixed yarns composed of glass filaments and filaments of an organic thermoplastic material.
  • the composite wires themselves constitute the essential reinforcement structure, and the mechanical properties obtained are determined by the orientation of the wires themselves.
  • Reinforcement products based on yarns already constituted by a combination of glass filaments and filaments of thermoplastic material are already known.
  • document FR 2 797 892 uses such wires to form two plies of perpendicular wires which are hot pressed against each other to ensure their bonding and constitute a plate.
  • Document FR 2 784 931 uses these same threads to form a composite tape, the threads being placed longitudinally side by side in a sheet and hot pressed to form the tape.
  • Document FR 2 779 988 uses these same threads by arranging them in the form of sheets which can be incorporated into a mold to be embedded in a matrix during the manufacture of a part by molding.
  • a drawback is that these stranded structures lack flexibility in implementation, in particular by the fact that the strands must be placed in the form of plies, which can be relatively easy in the longitudinal direction during production. continuous, but which is then more delicate when you want to arrange the wires in the transverse direction. Also, these applications are limited to the use of glass as a mechanical reinforcing element.
  • Document EP 0 815 307 describes the use of plies of wires mixed with glass and a thermoplastic material. The use of a carding step is not described.
  • the fibers are formed into a plate 3 millimeters thick, constituting in itself a reinforcing product in which the thermoplastic material acts as a matrix.
  • the document EP 1 093 900 describes the manufacture of a composite ribbon based on glass fibers and fibers of thermoplastic material. The fibers are continuous.
  • Document JP 1 207 458 A describes the manufacture of a molded composite product having a basis weight of 150 to 300 grams per square meter, composed of a mixture of glass fibers and fibers of thermoplastic resin.
  • the method includes a carding step.
  • the composite product obtained is ready to be molded, and constitutes in itself a reinforcing element in which the thermoplastic material constitutes the matrix.
  • the carding technique of glass fibers is not industrially applicable for the production of a card web of low grammage. Indeed, when the fibers to be carded have a diameter greater than 8 or
  • the object of the invention is to design new reinforcing structures based on fibers which can both be produced economically by industrial processes, and be implemented in a particularly flexible manner for adapt to the majority of applications.
  • the invention therefore seeks to take advantage of the advantageous properties of mixtures of glass filaments and filaments of thermoplastic material, which can be assembled by simple heating under pressure producing adhesion.
  • the invention aims to have such a mixture of glass filaments and filaments of thermoplastic material in a form which is economical to produce, and which is especially available in very small thickness to control the quantities of thermoplastic material and allow compatibility in applications requiring minimization of the presence of the thermoplastic material.
  • the invention results from the surprising observation according to which staple fibers, of equal or unequal lengths, are cardable and allow the formation of a thin web of bond and a weight of the order of 20 to 40 g / m 2 , when they are obtained from son made of continuous filaments of glass mixed with continuous filaments of thermoplastic material, or are obtained by an appropriate homogeneous mixture of sections of precut glass filaments and sections of precut filaments of thermoplastic material.
  • the invention provides a reinforcement product comprising a coherent bonding web, consisting of a homogeneous mixture of sections of oriented glass filaments and sections of oriented filaments of thermoplastic material.
  • the sections of filaments of thermoplastic material ensure a certain attachment in the card, and protect the sections of glass filaments against their tendency to break. It is thus possible to card traditional glass fibers whatever the diameter of the unitary filaments. Carding gives the veil its coherence, by an ordered tangle of sections of filaments which ensures their connection, and preferably directs the sections of filaments in the direction of movement of the card.
  • the bonding veil is made to adhere to a support based on reinforcing fibers.
  • the connecting veil can thus connect together by adhesion of the reinforcing fibers, and constitutes a resistant connecting element.
  • the connecting veil may advantageously have a weight of approximately 15 g / m 2 to approximately 100 g / m 2 , advantageously approximately 20 g / m 2 .
  • the expression "co-mixed" is used to denote yarns composed of glass filaments and filaments of thermoplastic material which are mixed within the yarns, these yarns being generally obtained by assembly filaments directly during their manufacture, for example, and without limitation, according to the methods described in documents EP-A-0 599 695 or EP-A-0 616 055.
  • the filaments of the two types of material are intimately mixed , preferably homogeneously in the wire. From such co-mixed filaments, it is possible to obtain sections of co-mixed filaments which have both good properties for carding and a composition which is satisfactory for subsequent operations of assembly, bonding and applications requiring a small proportion of thermoplastic material. Alternatively, it is also possible to prepare a suitable homogeneous mixture of sections of glass filaments and sections of material filaments. thermoplastic by cutting separate filaments of glass and thermoplastic material, and ensuring sufficient mixing, that is to say in which there is substantially an alternation of sections of glass filaments and sections of filaments of thermoplastic material.
  • the sections of glass filaments are present in a proportion of between 50 and 80% by weight approximately, and the sections of filaments of thermoplastic material are present in a proportion of between 50 and 20% by weight approximately.
  • the sections of glass filaments may have a diameter of between 10 and 24 ⁇ m approximately, and the sections of filaments of thermoplastic material may have a diameter of between 10 and 30 ⁇ m approximately.
  • the sections of filaments have a length of between approximately 30 mm and 60 mm.
  • the thermoplastic material can be chosen from the group comprising polyester, polyolefins, polyamides, polyacrylonitriles, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate.
  • the sections of filaments can advantageously partially adhere to each other by the thermoplastic material. This adhesion is ensured by appropriate static or dynamic heating after carding, then by cooling.
  • the connecting veil can be continuous and monolayer. In this case, the fibers are oriented essentially in the longitudinal direction, producing a reinforcing structure with preferential longitudinal action.
  • the connecting veil can be zigzag-coated, and the adjacent sections of connecting veil can adhere to one another by the thermoplastic material.
  • This produces a connecting web whose fibers are preferably oriented in oblique directions, constituting a reinforcing structure with transverse action without having to weave or sew transverse fibers.
  • the connecting veil according to the invention finds important applications in the production of composite reinforcing structures.
  • a first possibility consists in making the bonding web adhere by the thermoplastic material to a support based on reinforcing fibers such as glass fibers, carbon fibers, aramid fibers.
  • the support may be a sheet of parallel continuous wires, oriented longitudinally, or possibly oriented transversely.
  • the connecting veil can adhere to one face of the web of continuous wires.
  • the successive continuous son of the ply adhere alternately on either side of the connecting veil.
  • Another possibility is to adhere the connecting veil to a support in the form of a grid of fibers oriented in at least two directions.
  • a thicker product can be produced by providing a stack of layers of continuous glass, carbon or aramid yarns, having a connecting veil inserted between each pair of successive layers and adhering to one and the other of said successive layers. .
  • the mixture can also contain sections of filaments obtained from single-strand crimped thermoplastic material whose melting temperature is higher than that of the thermoplastic material of the sections of filaments, constituting an elastic assembly. It is also possible to add to the composite structure thus formed at least one non-woven veil of glass, of polyester, which can adhere to the coherent bonding veil.
  • the homogeneous mixture can contain sections of oriented glass filaments, sections of oriented polyester filaments, and sections of oriented polypropylene or polyethylene filaments.
  • the quantity of thermoplastic filaments (polyester, polypropylene, polyethylene) is sufficient to allow carding without breaking the glass filaments.
  • the quantity of material useful for the adhesion of the bonding web can be reduced by an appropriate selective softening of only the sections of polypropylene or polyethylene filaments.
  • the connecting veil then adheres to reinforcing fibers by the only sections of oriented filaments of polypropylene or polyethylene.
  • the invention proposes a method for producing the reinforcement product with a coherent bonding veil consisting of a mixture of sections of oriented filaments containing sections of glass filaments; the process comprises the steps: a) preparing a homogeneous mixture of sections of glass filaments and sections of filaments of thermoplastic material, of a length suitable for a carding operation, the sections of glass filaments being homogeneously mixed with sections of filaments of thermoplastic material, b) treating this mixture of sections of filaments in a card to produce a coherent veil of sections of oriented filaments.
  • the homogeneous mixture of sections of filaments can advantageously be obtained by cutting off son made up of glass filaments co-mixed with filaments of thermoplastic material.
  • the mixing can result from cutting glass filaments and thermoplastic filaments which are then mixed until the appropriate homogeneity is achieved.
  • the card orientates the sections of glass filaments longitudinally, a connecting veil with preferential longitudinal reinforcement action is produced.
  • the method can comprise an additional step c) according to which, at the outlet of the card, the connecting web passes through a lapper which folds it in a zigzag. This produces a connecting web having transverse reinforcing properties, which are a function of the angle at which the sections of the web are folded.
  • a step d) it is possible optionally to apply the bonding veil on a support based on fibers.
  • e) of membership during which:
  • the constituents of the reinforcement product are heated to a temperature sufficient to give the thermoplastic material adhesive properties
  • FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a connecting web structure according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 illustrates in perspective a connecting web structure according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross section of a reinforcing structure connecting web and sheet of longitudinal fibers according to the invention.
  • - Figure 4 is a cross section of another reinforcement structure with connecting web and longitudinal fibers according to the invention
  • - Figure 5 is a cross section of another reinforcement structure with connecting web, longitudinal fibers and additional layer according to the invention
  • FIG. 6 schematically illustrates the cross section of a composite wire with glass filaments and filaments of thermoplastic material which can be used according to the invention
  • FIG. 7 is a schematic view of an installation for manufacturing reinforcement products according to one embodiment of the invention
  • Figure 8 is a schematic perspective view partially illustrating the installation for manufacturing reinforcing products of Figure 7;
  • FIG. 9 is a perspective view partially illustrating the installation of reinforcing products of Figure 7, according to another embodiment
  • FIG. 10 schematically illustrates, in cross section, another reinforcing structure according to the invention stacking several layers of continuous son bonded to each other by connecting webs;
  • Figure 1 1 schematically illustrates, in cross section, a thick veil according to the invention, based on glass fibers and plastic fibers including monofilaments crimped in thermoplastic material at higher melting temperature;
  • FIG. 7 schematically illustrates an installation for manufacturing reinforcement products according to one embodiment of the invention.
  • This installation firstly comprises a wire reserve 1, containing a wire 2 formed from glass filaments co-mingled with filaments of a thermoplastic material.
  • a possible structure of such a composite yarn is illustrated in cross section in FIG. 6, in which a distinction is made between the glass filaments 3 shown in dark and the thermoplastic filaments 4 shown in clear.
  • the distribution of the glass filaments 3 and the filaments of thermoplastic material 4 is relatively uniform in the cross section of the wire 2.
  • the reserve of wire 1 is for example a coil from which the wire 2 is unwound. to bring it to a cutting device 5 which cuts the wire into sections of suitable length to then allow the carding of the fibers.
  • the cutting length can advantageously be between approximately 30 mm and 60 mm, although different lengths can be chosen depending on the structure of the card which is then used.
  • the cut fibers 6, or sections of filaments, which exit from the cutting device 5 are collected in a reserve of fibers 7, which then feeds them in an appropriate manner in a carding machine 8.
  • a mechanical carding machine 8 such as those which are traditionally used in the textile industry, comprising a rotary cylinder equipped with teeth or needles which rotate in front of workers to drive the sections of filaments by painting them, thereby producing a continuous, thin web 9 in which the sections of filaments 9a are preferably oriented in the longitudinal direction 10 of travel of the web 9.
  • a pneumatic card can be used, generating an air flow which orients the sections of filaments by painting them.
  • Figure 1 illustrates in perspective on a larger scale the structure of the connecting web 9, formed of sections of carded filaments 9a preferably oriented in the longitudinal direction.
  • the web 9 is then treated by a lapper 1 1 which performs a cross transverse folding.
  • a lapped connecting veil 12 is collected, the structure of which is more clearly illustrated in FIG. 2: by successive folds crossed in zigzag, a continuous strip is produced which travels in the longitudinal direction 13, formed of '' a succession of sail sections such as the adjacent sections 12a and 12b, which are oriented transversely obliquely to the longitudinal direction 13.
  • the section 12a makes with the longitudinal direction 13 an angle A
  • the section 12b makes with the same longitudinal direction 13 an angle B.
  • the angles A and B can be equal and opposite, and are less than 90 ° and greater than 45 °.
  • the coated web 12 is then treated by an assembly device 14 which assembles the coated web 12 by adhesion with a support 15 based on reinforcing fibers such as glass, carbon fibers, aramid fibers.
  • a support 15 is illustrated, consisting of a sheet of wicks of parallel fibers. We can for example use with advantage roving wicks in glass from 160 Tex to 4,800 Tex, or glass strands from 34 Tex to 544 Tex.
  • the assembly device 14 ensures the heating of the constituents to a temperature sufficient to give the thermoplastic material of the bonding web adhesive properties, and presses the constituents against each other.
  • the temperature is advantageously chosen only slightly below the melting temperature of the thermoplastic material considered. For example, for polyethylene, about 120 ° C - 140 ° C will be chosen.
  • the components can then be allowed to cool in the ambient air.
  • a cooling device 16 is provided downstream of the assembly device which cold presses the constituents between two or more rollers to cool them and to freeze the thermoplastic material.
  • the reinforcing product 17 is collected, either in a continuous strip which can be packaged in coils, or in cut plates.
  • FIG. 8 An example of an assembly device 14 is illustrated diagrammatically in FIG. 8.
  • the assembly device 14 processes a lapped connecting web 12 emerging from the lapper 1 1.
  • the assembly device 14 comprises in particular two pressing means 14a and 14b in opposition to each other, between which is passed both the coated web 12 and a support 15 from a reserve of support 18.
  • the support 15 is a sheet of wicks of parallel fibers, which may be made of carbon, aramids or the like.
  • the support 15 can be a grid of fibers oriented in at least two directions, preformed and packaged in the reserve of support 18.
  • the pressing means 14a and 14b ensure both the plating of the coated connecting web 12 and the support 15 one on the other, and the maintenance of a satisfactory pressure.
  • thermoplastic materials can also be heated to ensure heating of the assembly up to a temperature ensuring sufficient softening and adhesion of the thermoplastic material contained in the composite fibers constituting the lapped bonding web 12.
  • heating can be provided by hot sources such as infrared radiation sources upstream of the rollers, and the rollers 14a and 14b can press the components without heating them.
  • the coated bonding web 12 adheres to the support 15, the composite fibers of the coated web 12 partially adhere to each other, and adjacent sections such as sections 12a and 12b of web coated 12 also adhere to each other.
  • FIG. 9 illustrates a variant of the assembly device 14, in an installation in which the assembly device 14 directly processes a connecting web 9 coming out of the card 8.
  • the support 15 is formed of two partial supports , namely a lower support 15a coming from a lower reserve of support 18a, and an upper support 15b coming from an upper reserve of support 18b.
  • the lower support 15a is pressed against the underside of the connecting veil 9, while the upper support 15b is pressed against the upper face of the connecting veil 9, the assembly being compressed by the pressing means 14a and 14b.
  • a reinforcing product is obtained as illustrated in the cross section in FIG. 4, in which a distinction is made between the connecting web 9 which takes on a wavy shape, the fibers of the lower support 15a being located under the underside of the connecting web 9, the fibers of the upper support 15b being on the upper face of the connecting web 9.
  • supports 15a and 15b in the form of sheets of continuous threads, the strands of successive fibers, when we consider the reinforcement product in cross section, adhere alternately on either side of the connecting veil 9.
  • FIG. 7 uses cut fibers 6 coming only from the reserve of threads 1 containing a composite thread 2 comprising co-mixed filaments glass and thermoplastic material.
  • the wire reserve 1 can separately deliver continuous filaments of glass and continuous filaments of thermopiastic material, which the cutting device 5 cuts.
  • the sections of filaments are mixed in the cutting device 5 and / or the fiber reserve 7 to produce a homogeneous mixture where the glass and the thermoplastic material are found in generally constant proportions.
  • thermoplastic material used will be chosen according to the intended uses of the reinforcing product.
  • thermoplastic materials compatible with the other materials in which the reinforcing product is to be incorporated will be used.
  • the thermoplastic material may be chosen from the group comprising polyester, polyolefins including polypropylene, polyamides, polyacrylonitriles, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate. Polyethylene or polypropylene may be of interest due to their low melting temperature.
  • the support 15 based on reinforcing fibers may consist of glass fibers, carbon fibers, aramid fibers. It may be advantageous to use plies of wicks of parallel fibers.
  • the glass filaments will have a diameter of between 10 and 24 ⁇ m approximately, the filaments of thermoplastic material having a diameter of between 10 and 30 ⁇ m approximately , the glass filaments being present in a proportion of between 50 and 80% by weight approximately, and the filaments of thermoplastic material being present in a proportion of between 50 and 20% by weight approximately.
  • the wicks of fibers can be longitudinal, or can be oriented transversely or obliquely, depending on the desired mechanical properties of the reinforcing product. It is also possible to produce circular disc-shaped parts, by depositing on the veil a disc-shaped support consisting for example of strands of wire wound in a spiral.
  • the reinforcement product according to the invention comprises a stack of several plies of continuous wires 15a, 15b, 15c and 15d, each of which may be made of glass, carbon or aramids. These materials can be identical or different for each layer, depending on the overall properties sought for the reinforcement product.
  • a veil 9a, 9b or 9c is inserted between each pair of successive layers, respectively 15a and 15b, 15b and 15c, 15c and 15d. The sails 9a, 9b and 9c adhere to the successive layers, and connect them to each other.
  • the sections of filaments of thermoplastic material 4 can be made of polyethylene, while the sections of crimped filaments made of thermoplastic material can be made of polypropylene having previously received a texturing treatment, for example by stuffing, giving them permanent crimping.
  • the heat treatments soften the polyethylene forming the sections of filaments of thermoplastic material 4 to ensure adhesion, but the temperature remains significantly lower than the melting temperature of the polypropylene single strands, which do not melt and do not not soften, and which retain their elastic properties conferred by texturing.
  • the assembly thus retains an elasticity given by the sections of crimped filaments made of thermoplastic material at high melting temperature, and can be calendered to fix the thickness thereof.
  • FIG. 12 Another layer of veil 9a, 9b and 9c are provided which are needled by jets of water and which optionally adhere to a support 15 based on reinforcing fibers such as glass fibers, carbon fibers, aramid fibers. Needling by water jet consists in pushing veil fibers in the thickness direction, and the sections of filaments 21, 22 and 23 are shown diagrammatically, by way of example, which connect two successive layers of veil 9a, 9b or 9c. A thick veil is thus produced, capable of being used for example as a sealing reinforcement.
  • a layer of bonding web 9 which adheres to a support 15 based on reinforcing fibers.
  • the coherent connecting web 9 is made up of a homogeneous mixture of sections of oriented glass filaments 3, of sections of oriented polyester filaments 4a, and of sections of oriented polypropylene filaments or of polyethylene 4b.
  • selective softening is ensured only of the sections of polypropylene or polyethylene filaments 4b, which melt at a temperature below the melting temperature of the sections of polyester filaments 4a.
  • thermoplastic material sufficient to allow carding in good conditions without breaking the sections of glass filaments.
  • the sections of polypropylene or polyethylene 4b filaments are in a quantity just sufficient to ensure adhesion of the fibers of the support 15.
  • An example of reinforcing product is the following: a sheet of continuous glass son of 720 g / m 2 , composed six threads to the centimeter of a roving of 1200 Tex, laminated on a card web of 40 g / m 2 (two layers), the sections of filaments of which are oriented mainly obliquely after passing through a lapper, which allows, with a mixture by weight of 75% glass and 25% thermoplastic material, to obtain a reinforcement with transverse components (weft), the final weight being 760 g / m 2 .
  • Such a reinforcement product can be used in the manufacture of skis.

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Abstract

Selon l’invention, on réalise un produit de renforcement à partir de fils (2) composés de filaments co-mêlés de verre et de matière thermoplastique, découpés pour former des fibres (6) qui sont ensuite traitées dans une carde (8) pour former un voile (9) cohérent mince. Un dispositif de collage (16) par pressage à chaud assemble ensuite le voile (9) avec un support (15) approprié. On peut ainsi produire en continu, de façon économique, des produits de renforcement à base de fibres de verre et d’autres fibres de renforcement.

Description

PRODUIT DE RENFORCEMENT A BASE DE FIBRES, ET PROCEDE POUR SA REALISATION
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne les produits de renforcement utilisés dans le domaine des matériaux composites et destinés à entrer dans la composition de pièces ou de produits pour leur conférer des propriétés mécaniques améliorées. L'invention concerne plus spécialement les produits de renforcement destinés à constituer des éléments structurels plans ou en forme, pouvant être incorporés dans une matrice lors de la fabrication d'une pièce en forme. L'invention repose sur l'utilisation de fibres discontinues, que l'on désignera par l'expression "tronçons de filaments", de longueurs égales ou inégales et obtenues à partir de filaments de verre co-mêlés avec des filaments de matière thermoplastique. Les documents EP-A-0 599 695 et EP-A-0 616 055 décrivent des procédés pour réaliser de tels fils mixtes co-mêlés composés de filaments de verre et de filaments d'une matière thermoplastique organique. Dans toutes les applications décrites, les fils composites constituent eux-mêmes la structure de renfort essentielle, et les propriétés mécaniques obtenues sont déterminées par l'orientation des fils eux-mêmes. On connaît déjà des produits de renforcement à base de fils constitués d'une association de filaments de verre et de filaments de matière thermoplastique. Par exemple, le document FR 2 797 892 utilise de tels fils pour former deux nappes de fils perpendiculaires qui sont pressées à chaud l'une contre l'autre pour assurer leur collage et constituer une plaque. Le document FR 2 784 931 utilise ces mêmes fils pour constituer un ruban composite, les fils étant placés longitudinalement côte à côte en nappe et pressés à chaud pour constituer le ruban. Le document FR 2 779 988 utilise ces mêmes fils en les disposant sous forme de nappes qui peuvent être incorporées dans un moule pour être noyées dans une matrice lors de la fabrication d'une pièce par moulage. Un inconvénient est que ces structures à nappes de fils manquent de souplesse dans la mise en œuvre, notamment par le fait qu'il faut disposer les fils sous forme de nappes, ce qui peut être relativement aisé dans le sens longitudinal lors d'une production en continue, mais ce qui est alors plus délicat lorsque l'on veut disposer les fils dans le sens transversal. Egalement, ces applications sont limitées à l'utilisation du verre comme élément de renfort mécanique. Le document EP 0 815 307 décrit l'utilisation de nappes de fils co-mêlés de verre et d'une matière thermoplastique. L'utilisation d'une étape de cardage n'est pas décrite. Les fibres sont formées en une plaque de 3 millimètres d'épaisseur, constituant en elle-même un produit de renforcement dans lequel la matière thermoplastique tient lieu de matrice. Le document EP 1 093 900 décrit la fabrication d'un ruban composite à base de fibres de verre et de fibres de matière thermoplastique. Les fibres sont continues. Le document JP 1 207 458 A décrit la fabrication d'un produit composite moulé ayant un grammage de 150 à 300 grammes au mètre carré, composé d'un mélange de fibres de verre et de fibres en résine thermoplastique. Le procédé comprend une étape de cardage. Le produit composite obtenu est prêt à être moulé, et constitue en lui-même un élément de renforcement dans lequel la matière thermoplastique constitue la matrice. Par ailleurs, on sait que la technique de cardage de fibres de verre n'est pas industriellement applicable pour la réalisation d'un voile de carde de faible grammage. En effet, lorsque les fibres à carder ont un diamètre supérieur à 8 ou
10 μm environ, on obtient des nappes de forte épaisseur, utilisées principalement comme matériaux isolants. Mais il est industriellement très difficile d'obtenir un voile de carde ayant un grammage aussi faible que 20 à 100 grammes au mètre carré environ. EXPOSE DE L'INVENTION Le but de l'invention est de concevoir de nouvelles structures de renforcement à base de fibres qui puissent à la fois être fabriquées de manière économique par des processus industriels, et être mises en œuvre de manière particulièrement souple pour s'adapter à la majorité des applications. L'invention cherche pour cela à mettre à profit les propriétés intéressantes des mélanges de filaments de verre et de filaments de matière thermoplastique, qui peuvent être assemblés par simple échauffement sous pression produisant une adhésion. L'invention vise à disposer d'un tel mélange de filaments de verre et de filaments de matière thermoplastique sous une forme qui soit économique à produire, et qui soit surtout disponible en très faible épaisseur pour maîtriser les quantités de matière thermoplastique et permettre la compatibilité dans les applications nécessitant de minimiser la présence de la matière thermoplastique. Pour cela, l'invention résulte de l'observation surprenante selon laquelle des fibres discontinues, de longueurs égales ou inégales, sont cardables et permettent la constitution d'un voile de liaison de faible épaisseur et d'un poids de l'ordre de 20 à 40 g/m2, lorsqu'elles sont obtenues à partir de fils constitués de filaments continus de verre co-mêlés avec des filaments continus de matière thermoplastique, ou sont obtenues par mélange homogène approprié de tronçons de filaments prédécoupés de verre et de tronçons de filaments prédécoupés de matière thermoplastique. Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose un produit de renforcement comprenant un voile de liaison cohérent, constitué d'un mélange homogène de tronçons de filaments orientés de verre et de tronçons de filaments orientés de matière thermoplastique. Les tronçons de filaments de matière thermoplastique assurent un certain accrochage dans la carde, et protègent les tronçons de filaments de verre contre leur tendance à la rupture. Il est ainsi possible de carder des fibres de verre traditionnelles quel que soit le diamètre des filaments unitaires. Le cardage donne au voile sa cohérence, par un enchevêtrement ordonné des tronçons de filaments qui assure leur liaison, et oriente préférentiellement les tronçons de filaments dans le sens du mouvement de la carde. Dans le produit de renforcement, on fait adhérer le voile de liaison à un support à base de fibres de renforcement. Le voile de liaison peut ainsi relier entre elles par adhésion des fibres de renforcement, et constitue un élément de liaison résistant. Le voile de liaison peut avoir avantageusement un poids d'environ 15 g/m2 à environ 100 g/m2, avantageusement d'environ 20 g/m2. Dans la présente description et dans les revendications annexées, l'expression "co-mêlés" est utilisée pour désigner des fils composés de filaments de verre et de filaments de matière thermoplastique qui sont mélangés au sein des fils, ces fils étant généralement obtenus par assemblage des filaments directement lors de leur fabrication, par exemple, et de façon non limitative, selon les procédés décrits dans les documents EP-A-0 599 695 ou EP-A-0 616 055. Les filaments des deux types de matière sont intimement mélangés, de préférence de façon homogène dans le fil. A partir de tels filaments co-mêlés, on peut obtenir des tronçons de filaments co-mêlés qui présentent à la fois de bonnes propriétés pour le cardage, et une composition satisfaisante pour des opérations ultérieures d'assemblage, de collage, et des applications nécessitant une proportion faible de matière thermoplastique. En alternative, on peut également préparer un mélange homogène approprié de tronçons de filaments de verre et de tronçons de filaments de matière thermoplastique en découpant des filaments distincts de verre et de matière thermoplastique, et en assurant un mélange suffisant, c'est-à-dire dans lequel on retrouve sensiblement une alternance de tronçons de filaments de verre et de tronçons de filaments de matière thermoplastique. De préférence, dans le mélange, les tronçons de filaments de verre sont présents en proportion comprise entre 50 et 80 % en poids environ, et les tronçons de filaments de matière thermoplastique sont présents en proportion comprise entre 50 et 20 % en poids environ. Dans le mélange, les tronçons de filaments de verre peuvent avoir un diamètre compris entre 10 et 24 μm environ, et les tronçons de filaments de matière thermoplastique peuvent avoir un diamètre compris entre 10 et 30 μm environ. Ces dimensions sont compatibles avec les exigences économiques d'une production industrielle, avec un diamètre de filaments de verre suffisamment élevé pour une production économique, la présence de filaments de matière thermoplastique assurant l'efficacité de l'opération de cardage pour la constitution du voile. Pour assurer le cardage avec les cardes traditionnelles, on peut avantageusement prévoir que, dans le mélange, les tronçons de filaments ont une longueur comprise entre 30 mm et 60 mm environ. La matière thermoplastique peut être choisie dans le groupe comprenant le polyester, les polyoléfines, les polyamides, les polyacrylonitriles, le polyéthylène téréphtalate, le polybutylène téréphtalate. Dans le voile de liaison, les tronçons de filaments peuvent avantageusement adhérer partiellement les uns aux autres par la matière thermoplastique. Cette adhésion est assurée par un chauffage statique ou dynamique approprié après cardage, puis par refroidissement. Selon une première application, le voile de liaison peut être continu et monocouche. Dans ce cas, les fibres sont orientées essentiellement dans le sens longitudinal, réalisant une structure de renfort à action préférentielle longitudinale. En alternative, si l'on désire une épaisseur plus importante, le voile de liaison peut être nappé en zigzag, et les tronçons adjacents de voile de liaison peuvent adhérer les uns aux autres par la matière thermoplastique. On réalise ainsi un voile de liaison dont les fibres sont orientées préférentiellement selon des directions obliques, constituant une structure de renfort à action transversale sans avoir à tisser ou à coudre des fibres transversales. Le voile de liaison selon l'invention trouve des applications importantes dans la réalisation de structures de renfort composites. Une première possibilité consiste à faire adhérer le voile de liaison par la matière thermoplastique à un support à base de fibres de renforcement telles que des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramides. Par exemple, le support peut être une nappe de fils continus parallèles, orientés longitudinalement, ou éventuellement orientés transversalement. Dans les deux cas, le voile de liaison peut adhérer sur une face de la nappe de fils continus. Selon un autre exemple, les fils continus successifs de la nappe adhèrent en alternance de part et d'autre du voile de liaison. Une autre possibilité consiste à faire adhérer le voile de liaison sur un support en forme de grille à fibres orientées selon au moins deux directions. Un produit plus épais peut être réalisé en prévoyant un empilement de nappes de fils continus en verre, en carbone ou en aramides, ayant un voile de liaison inséré entre chaque couple de nappes successives et adhérant à l'une et l'autre desdites nappes successives. En alternative ou en complément, on peut prévoir que plusieurs couches de voile de liaison sont aiguilletées par jets d'eau ou éventuellement adhèrent à un support à base de fibres de renforcement telles que des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramides. On peut également ajouter au mélange des tronçons de filaments en une autre matière telle que lin, chanvre, sisal, jute, laine. Selon un mode de réalisation avantageux, le mélange peut contenir en outre des tronçons de filaments obtenus à partir de monobrins frisés en matériau thermoplastique dont la température de fusion est plus élevée que celle de la matière thermoplastique des tronçons de filaments, constituant un ensemble élastique. On peut également ajouter à la structure composite ainsi formée au moins un voile non tissé de verre, de polyester, qui peut adhérer au voile de liaison cohérent. .Dans une réalisation avantageuse, le mélange homogène peut contenir des tronçons de filaments orientés de verre, des tronçons de filaments orientés de polyester, et des tronçons de filaments orientés de polypropylène ou de polyéthylène. La quantité de filaments de matière thermoplastique (polyester, polypropylène, polyéthylène) est suffisante pour permettre le cardage sans rupture des filaments de verre. Et la quantité de matière utile pour l'adhésion du voile de liaison peut être réduite par un ramollissement approprié sélectif des seuls tronçons de filaments de polypropylène ou de polyéthylène. Le voile de liaison adhère alors à des fibres de renforcement par les seuls tronçons de filaments orientés de polypropylène ou de polyéthylène. Le même effet peut être recherché en l'absence de polyester, par utilisation simultanée de tronçons de filaments de polypropylène et de tronçons de filaments de polyéthylène, et en réalisant un ramollissement sélectif du polyéthylène. • Selon un autre aspect, l'invention propose un procédé de production du produit de renforcement à voile de liaison cohérent constitué d'un mélange de tronçons de filaments orientés contenant des tronçons de filaments de verre ; le procédé comprend les étapes : a) préparer un mélange homogène de tronçons de filaments de verre et de tronçons de filaments de matière thermoplastique, de longueur appropriée pour une opération de cardage, les tronçons de filaments de verre étant mélangés de façon homogène avec des tronçons de filaments de matière thermoplastique, b) traiter ce mélange de tronçons de filaments dans une carde pour produire un voile cohérent de tronçons de filaments orientés. Le mélange homogène de tronçons de filaments peut avantageusement être obtenu par tronçonnage de fils constitués de filaments de verre co-mêlés avec des filaments de matière thermoplastique. En alternative, le mélange peut résulter du tronçonnage de filaments de verre et de filaments de matière thermoplastique que l'on mélange ensuite jusqu'à réaliser l'homogénéité appropriée. Par le fait que la carde oriente longitudinalement les tronçons de filaments de verre, on réalise un voile de liaison à action de renfort préférentielle longitudinale. Selon une autre possibilité, le procédé peut comprendre une étape supplémentaire c) selon laquelle, en sortie de carde, le voile de liaison passe dans un nappeur qui le replie en zigzag. On réalise ainsi un voile de liaison ayant des propriétés de renfort transversales, qui sont fonction de l'angle selon lequel on replie les tronçons de voile. Ensuite, selon une étape d), on peut éventuellement appliquer le voile de liaison sur un support à base de fibres. Et on prévoit une étape ultérieure e) d'adhésion, au cours de laquelle :
- on chauffe les constituants du produit de renforcement à une température suffisante pour donner à la matière thermoplastique des propriétés adhésives,
- on presse les constituants les uns contre les autres, - on refroidit l'ensemble, et on relâche la pression pour libérer le produit de renforcement. DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective illustrant une structure de voile de liaison selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 2 illustre en perspective une structure de voile de liaison selon un second mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 3 est une coupe transversale d'une structure de renfort à voile de liaison et nappe de fibres longitudinales selon l'invention ;
- la figure 4 est une coupe transversale d'une autre structure de renfort à voile de liaison et fibres longitudinales selon l'invention ; - la figure 5 est une coupe transversale d'une autre structure de renfort à voile de liaison, fibres longitudinales et couche supplémentaire selon l'invention ;
- la figure 6 illustre schématiquement la coupe transversale d'un fil composite à filaments de verre et filaments de matière thermoplastique pouvant être utilisé selon l'invention ; - la figure 7 est une vue schématique d'une installation de fabrication de produits de renforcement selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 8 est une vue schématique en perspective illustrant partiellement l'installation de fabrication de produits de renforcement de la figure 7 ;
- la figure 9 est une vue en perspective illustrant partiellement l'installation de produits de renforcement de la figure 7, selon un autre mode de réalisation ;
- la figure 10 illustre schématiquement, en coupe transversale, une autre structure de renfort selon l'invention à empilement de plusieurs nappes de fils continus collées l'une à l'autre par des voiles de liaison ;
- la figure 1 1 illustre schématiquement, en coupe transversale, un voile épais selon l'invention, à base de fibres de verre et de fibres de matière plastique incluant des monobrins frisés en matériau thermoplastique à température de fusion plus élevée ;
- la figure 12 illustre en coupe transversale un produit de renforcement selon un autre mode de réalisation, comportant plusieurs couches de voile aiguilletées par jets d'eau et collées à un support ; et - la figure 13 illustre schématiquement en coupe transversale une autre structure de renfort selon l'invention, incluant des fibres de matière thermofusible partiellement fondues. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES On se référera tout d'abord à la figure 7, qui illustre schématiquement une installation de fabrication de produits de renforcement selon un mode de réalisation de l'invention. Cette installation comprend tout d'abord une réserve de fil 1 , contenant un fil 2 formé de filaments de verre co-mêlés avec des filaments d'une matière thermoplastique. Une structuré possible d'un tel fil composite est illustrée en coupe transversale sur la figure 6, dans laquelle on distingue les filaments de verre 3 représentés en sombre et les filaments de matière thermoplastique 4 représentés en clair. On voit que la répartition des filaments de verre 3 et des filaments de matière thermoplastique 4 est relativement homogène dans la section transversale du fil 2. Sur la figure 7, la réserve de fil 1 est par exemple une bobine de laquelle on dévide le fil 2 pour l'amener à un dispositif de coupe 5 qui débite le fil en tronçons de longueur appropriée pour permettre ensuite le cardage des fibres. La longueur de coupe peut avantageusement être comprise entre 30 mm et 60 mm environ, bien que des longueurs différentes puissent être choisies en fonction de la structure de la carde que l'on utilise ensuite. Les fibres découpées 6, ou tronçons de filaments, qui sortent du dispositif de coupe 5 sont recueillies dans une réserve de fibres 7, qui les alimente ensuite de manière appropriée dans une carde 8. On peut utiliser une carde 8 mécanique telle que celles qui sont traditionnellement utilisées dans l'industrie textile, comprenant un cylindre rotatif équipé de dents ou aiguilles qui tournent face à des travailleurs pour entraîner les tronçons de filaments en les peignant, produisant ainsi en sortie un voile 9 continu et de faible épaisseur dans lequel les tronçons de filaments 9a sont préférentiellement orientés dans le sens longitudinal 10 de défilement du voile 9. En alternative, on peut utiliser une carde pneumatique, générant un flux d'air qui oriente les tronçons de filaments en les peignant. On pourra se référer à la figure 1 , qui illustre en perspective à plus, grande échelle la structure du voile de liaison 9, formé de tronçons de filaments 9a cardés orientés préférentiellement dans le sens longitudinal. Dans la réalisation de la figure 7, le voile 9 est ensuite traité par un nappeur 1 1 qui réalise un pliage transversal croisé. En sortie du nappeur 1 1 , on recueille un voile de liaison nappé 12 dont la structure est plus clairement illustrée sur la figure 2 : par des pliages successifs croisés en zigzag, on réalise une bande continue qui défile dans le sens longitudinal 13, formée d'une succession de tronçons de voile tels que les tronçons adjacents 12a et 12b, qui sont orientés transversalement en oblique par rapport à la direction longitudinale 13. Ainsi, le tronçon 12a fait avec la direction longitudinale 13 un angle A, tandis que le tronçon 12b fait avec la même direction longitudinale 13 un angle B. Les angles A et B peuvent être égaux et opposés, et sont inférieurs à 90° et supérieurs à 45°. Selon l'angle choisi, on effectue un recouvrement plus ou moins complet des tronçons successifs 12a et 12b les uns sur les autres, ce qui permet de régler dans une certaine mesure l'épaisseur du voile nappé 12 ainsi obtenu. Dans la réalisation illustrée sur la figure 7, le voile de liaison nappé 12 est ensuite traité par un dispositif d'assemblage 14 qui assemble par adhésion le voile de liaison nappé 12 avec un support 15 à base de fibres de renforcement telles que des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramides. On a illustré un support 15 constitué d'une nappe de mèches de fibres parallèles. On peut par exemple utiliser avec avantage des mèches de roving en verre de 160 Tex à 4 800 Tex, ou des fils de verre de 34 Tex à 544 Tex. Le dispositif d'assemblage 14 assure le chauffage des constituants à une température suffisante pour donner à la matière thermoplastique du voile de liaison des propriétés adhésives, et presse les constituants les uns contre les autres. La température est avantageusement choisie seulement légèrement inférieure à la température de fusion de la matière thermoplastique considérée. Par exemple, pour le polyéthylène, on choisira environ 120°C - 140°C. On peut ensuite laisser les constituants se refroidir dans l'air ambiant. De préférence, en aval du dispositif d'assemblage, on prévoit un dispositif refroidisseur 16 qui presse à froid les constituants entre deux ou plusieurs rouleaux pour les refroidir et pour figer la matière thermoplastique. En sortie du dispositif d'assemblage 14 ou du dispositif refroidisseur 16, on recueille le produit de renforcement 17, soit en bande continue que l'on peut conditionner en bobines, soit en plaques découpées. Un exemple de dispositif d'assemblage 14 est illustré schématiquement sur la figure 8. Dans ce cas, le dispositif d'assemblage 14 traite un voile de liaison nappé 12 sortant du nappeur 1 1. Le dispositif d'assemblage 14 comprend notamment deux moyens presseurs 14a et 14b en opposition l'un de l'autre, entre lesquels on fait passer à la fois le voile de liaison nappé 12 et un support 15 provenant d'une réserve de support 18. Dans la réalisation illustrée, le support 15 est une nappe de mèches de fibres parallèles, pouvant être en carbone, en aramides ou autres. En alternative, le support 15 peut être une grille de fibres orientées selon au moins deux directions, préformée et conditionnée dans la réserve de support 18. Les moyens presseurs 14a et 14b assurent à la fois le plaquage du voile de liaison nappé 12 et du support 15 l'un sur l'autre, et le maintien d'une pression satisfaisante. Ils peuvent aussi être chauffants pour assurer réchauffement de l'ensemble jusqu'à une température assurant un ramollissement suffisant et une adhésion de la matière thermoplastique contenue dans les fibres composites constituant le voile de liaison nappé 12. En alternative, échauffement peut être assuré par des sources chaudes telles que des sources de rayonnement infrarouge en amont des rouleaux, et les rouleaux 14a et 14b peuvent presser les constituants sans les chauffer. En sortie du dispositif d'assemblage 14, par l'effet du ramollissement suffisant de la matière thermoplastique, puis par l'effet du refroidissement qui fige la matière thermoplastique, le voile de liaison nappé 12 adhère sur le support 15, les fibres composites du voile de liaison nappé 12 adhèrent partiellement les unes aux autres, et les tronçons adjacents tels que les tronçons 12a et 12b du voile de liaison nappé 12 adhèrent également les uns aux autres. La figure 3 illustre, en coupe transversale, la structure du produit de renforcement pouvant être obtenu en utilisant un tel dispositif d'assemblage 14 et un support 15 monocouche, dans une application dans laquelle le dispositif d'assemblage 14 traite un voile de Maison 9 qui n'a pas été nappé. On distingue le voile de liaison 9, formant la couche supérieure, et on distingue le support 15 formant la couche inférieure et constitué d'une nappe de fibres longitudinales telles que la fibre 15d. La figure 9 illustre une variante du dispositif d'assemblage 14, dans une installation dans laquelle le dispositif d'assemblage 14 traite directement un voile de liaison 9 sortant de la carde 8. Dans cette variante, le support 15 est formé de deux supports partiels, à savoir un support inférieur 15a provenant d'une réserve inférieure de support 18a, et un support supérieur 15b provenant d'une réserve supérieure de support 18b. Le support inférieur 15a est plaqué sous la face inférieure du voile de liaison 9, tandis que le support supérieur 15b est plaqué sur la face supérieure du voile de liaison 9, l'ensemble étant comprimé par les moyens presseurs 14a et 14b. En sortie, on obtient un produit de renforcement tel qu'illustré sur la coupe transversale sur la figure 4, dans laquelle on distingue le voile de liaison 9 qui prend une forme ondulée, les fibres du support inférieur 15a se trouvant sous la face inférieure du voile de liaison 9, les fibres du support supérieur 15b se trouvant sur la face supérieure du voile de liaison 9. Dans le cas de supports 15a et 15b sous forme de nappes de fils continus, les mèches de fibres successives, lorsque l'on considère le produit de renforcement en coupe transversale, adhèrent en alternance de part et d'autre du voile de liaison 9. Naturellement, cette disposition s'applique également à un voile de liaison nappé 12. Dans tous les cas, les moyens presseurs 14a et 14b qui assurent la compression et le chauffage des matériaux peuvent être associés, en aval, à des moyens refroidisseurs qui assurent une prise rapide de la matière thermoplastique. Pour plus de clarté, sur les figures 8 et 9, les moyens presseurs 14a et
14b ont été schématiquement illustrés par des rouleaux. En réalité, on pourra avantageusement utiliser des tapis presseurs, par exemple tels que décrits dans le document US 4,997,507. Deux tapis presseurs opposés peuvent assurer en amont le chauffage et la compression dans le dispositif d'assemblage 14, deux autres tapis presseurs opposés assurant en aval le refroidissement avec maintien de pression dans le dispositif refroidisseur 16. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5, on retrouve la structure de produit de renforcement illustrée sur la figure 3, avec un voile de liaison 9 cardé et un renfort inférieur 15, avec en outre au moins un voile 19 non tissé de verre, de polyester, adhérant au voile de liaison 9 cardé. En considérant à nouveau l'installation illustrée sur la figure 7, on comprendra que cette installation peut être simplifiée dans le cas où l'on veut produire des produits de renforcement tels qu'illustrés sur les figures 3, 4 ou 5. En effet, dans ce cas, on n'utilise pas de nappeur 11. Egalement, l'installation de la figure 7 telle qu'illustrée utilise des fibres découpées 6 provenant uniquement de la réserve de fils 1 contenant un fil 2 composite comportant des filaments co-mêlés de verre et de matière thermoplastique. En alternative, la réserve de fils 1 peut délivrer séparément des filaments continus de verre et des filaments continus de matière thermopiastique, que le dispositif de coupe 5 tronçonne. Les tronçons de filaments sont mélangés dans le dispositif de coupe 5 et/ou la réserve de fibres 7 pour réaliser un mélange homogène où le verre et la matière thermoplastique se retrouvent en proportions généralement constantes. En complément, on peut aussi ajouter dans la réserve de fibres 7, en les mélangeant, des tronçons de filaments de nature différente, par exemple des tronçons de filaments de lin, de chanvre, de sisal, de jute, de laine. Ces fibres se retrouvent ensuite dans le voile de liaison 9. La matière thermoplastique utilisée sera choisie en fonction des utilisations envisagées du produit de renforcement. Par exemple, on utilisera les matières thermoplastiques compatibles avec les autres matériaux dans lesquels le produit de renforcement doit être incorporé. En fonction des utilisations, la matière thermoplastique pourra être choisie dans le groupe comprenant le polyester, les polyoléfines dont le polypropylène, les polyamides, les polyacrylonitriles, le polyéthylène téréphtalate, le polybutylène téréphtalate. Le polyéthylène ou le polypropylène peuvent présenter un intérêt grâce à leur faible température de fusion. Le support 15 à base de fibres de renforcement pourra être constitué de fibres de verre, de fibres de carbone, de fibres d'aramides. On pourra trouver avantage à utiliser des nappes de mèches de fibres parallèles. Dans le fil 2 utilisé pour réaliser le voile de liaison 9 par cardage, on pourra avantageusement prévoir que les filaments de verre auront un diamètre compris entre 10 et 24 μm environ, les filaments de matière thermoplastique ayant un diamètre compris entre 10 et 30 μm environ, les filaments de verre étant présents en proportion comprise entre 50 et 80 % en poids environ, et les filaments de matière thermoplastique étant présents en proportion comprise entre 50 et 20 % en poids environ. Dans le support 15, les mèches de fibres peuvent être longitudinales, ou peuvent être orientées transversalement ou en oblique, en fonction des propriétés mécaniques désirées du produit de renforcement. On peut également réaliser des pièces circulaires en forme de disque, en déposant sur le voile un support en forme de disque constitué par exemple de mèches de fils enroulées en spirale. La même technologie peut être employée pour réaliser des pièces ayant d'autres contours, par exemple des contours rectangulaires, triangulaires, polygonaux, à surface plane ou gauche. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 10, le produit de renforcement selon l'invention comprend un empilement de plusieurs nappes de fils continus 15a, 15b, 15c et 15d, pouvant chacune être en verre, en carbone ou en aramides. Ces matériaux peuvent être identiques ou différents pour chaque nappe, en fonction des propriétés globales recherchées pour le produit de renforcement. Un voile 9a, 9b ou 9c est inséré entre chaque couple de nappes successives, respectivement 15a et 15b, 15b et 15c, 15c et 15d. Les voiles 9a, 9b et 9c adhérent aux nappes successives, et les relient les unes aux autres. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1 1 , pour réaliser le voile de liaison selon l'invention, on part d'un mélange qui, outre les tronçons de filaments de verre et les tronçons de filaments de matière thermoplastique, contient également des tronçons de filaments obtenus à partir de monobrins frisés en matériau thermoplastique dont la température de fusion est plus élevée que celle de la matière thermoplastique des tronçons de filaments. Ainsi, dans le voile de liaison 9 ainsi constitué, on retrouve par exemple les tronçons de filaments de fibres de verre 3 co-mêlés avec les tronçons de filaments de matière thermoplastique 4, avec en outre les tronçons de filaments frisés 20 en matériau thermoplastique à température de fusion supérieure. Par exemple, les tronçons de filaments de matière thermoplastique 4 peuvent être en polyéthylène, tandis que les tronçons de filaments frisés en matériau thermoplastique peuvent être en polypropylène ayant reçu préalablement un traitement de texturation, par exemple par bourrage, leur communiquant une frisure permanente. Après formation du voile de liaison, les traitements thermiques ramollissent le polyéthylène formant les tronçons de filaments de matière thermoplastique 4 pour assurer l'adhésion, mais la température reste nettement inférieure à la température de fusion des monobrins en polypropylène, qui ne fondent pas et ne se ramollissent pas, et qui conservent leurs propriétés élastiques conférées par la texturation. L'ensemble conserve ainsi une élasticité donnée par les tronçons de filaments frisés en matériau thermoplastique à température de fusion élevée, et peut être calandre pour en fixer l'épaisseur. On réalise ainsi un matériau élastique, sans avoir à recourir à une procédure de tricotage couture. Dans le mode de réalisation de la figure 12, on prévoit plusieurs couches de voile 9a, 9b et 9c qui sont aiguilletées par jets d'eau et qui adhèrent éventuellement à un support 15 à base de fibres de renforcement telles que des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramides. L'aiguilletage par jet d'eau consiste à pousser des fibres de voile dans le sens de l'épaisseur, et on a représenté schématiquement sur la figure les tronçons de filaments 21 , 22 et 23, à titre d'exemple, qui relient deux couches successives de voile 9a, 9b ou 9c. On réalise ainsi un voile épais, susceptible d'être utilisé par exemple comme renfort d'étanchéité. Dans le mode de réalisation de la figure 13, on prévoit par exemple une couche de voile de liaison 9 qui adhère à un support 15 à base de fibres de renforcement. Le voile de liaison 9 cohérent est constitué d'un mélange homogène de tronçons de filaments orientés de verre 3, de tronçons de filaments orientés de polyester 4a, et de tronçons de filaments orientés de polypropylène ou de polyéthylène 4b. Pour l'adhésion du voile de liaison 9 sur le support 15, on assure le ramollissement sélectif des seuls tronçons de filaments de polypropylène ou de polyéthylène 4b, qui fondent à une température inférieure à la température de fusion des tronçons de filaments de polyester 4a. De la sorte, on peut limiter la quantité de matière qui assure l'adhésion, tout en conservant une quantité globale de matière thermoplastique suffisante pour permettre le cardage dans de bonnes conditions sans rupture des tronçons de filaments de verre. En pratique, on pourra choisir une quantité totale de tronçons de matière thermoplastique suffisante pour permettre un cardage dans de bonnes conditions, et une quantité de tronçons de filaments orientés de polypropylène ou de polyéthylène 4b suffisamment faible pour que, lors du ramollissement, le voile de liaison 9 reste à l'état de paroi discontinue, comportant des interstices qui favorisent le passage ultérieur d'une matrice lors de l'incorporation de l'élément de renfort pour la fabrication d'une pièce. Les tronçons de filaments de polypropylène ou de polyéthylène 4b sont en quantité juste suffisante pour assurer une adhésion des fibres du support 15. Un exemple de produit de renforcement est le suivant : une nappe de fils de verre continus de 720 g/m2, composée de six fils au centimètre d'une mèche (roving) de 1200 Tex, contrecollée sur un voile de carde de 40 g/m2 (deux couches), dont les tronçons de filaments sont orientés principalement de manière oblique après passage dans un nappeur, ce qui permet, avec un mélange en poids de 75 % de verre et de 25% de matière thermoplastique, d'obtenir un renfort à composantes transversales (trame), le poids final étant de 760 g/m2. Un tel produit de renforcement est utilisable dans la fabrication des skis. On évite la présence des fils de liage par tricotage couture, qui sont présents dans les renforts actuels de nappe de roving et de voile de verre non directionnels. Ces fils de tricotage couture constituent des irrégularités de surface qui restent apparentes après fabrication du ski, et nuisent à l'aspect du produit. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Produit de renforcement comprenant un voile de liaison (9) cohérent constitué d'un mélange homogène de tronçons de filaments orientés de verre (3) et de tronçons de filaments orientés de matière thermoplastique (4). 2 - Produit de renforcement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le voile de liaison (9) a un poids d'environ 15 g/m2 à environ 100 g/m2, avantageusement d'environ 20 g/m2. 3 - Produit de renforcement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans le mélange, les tronçons de filaments de verre (3) sont présents en proportion comprise entre 50 et 80 % en poids environ, et les tronçons de filaments de matière thermoplastique (4) sont présents en proportion comprise entre 50 et 20 % en poids environ. 4 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans le mélange, les tronçons de filaments de verre (3) ont un diamètre compris entre 10 et 24 μm environ, et les tronçons de filaments de matière thermoplastique (4) ont un diamètre compris entre 10 et 30 μm environ. 5 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans le mélange, les tronçons de filaments (3, 4) ont une longueur comprise entre 30 mm et 60 mm environ. 6 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est choisie dans le groupe comprenant le polyester, les polyoléfines, les polyamides, les polyacrylonitriles, le polyéthylène téréphtalate, le polybutylène téréphtalate. 7 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans le voile de liaison (9), les tronçons de filaments adhèrent partiellement les uns aux autres par la matière thermoplastique. 8 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le voile de liaison (9) est continu et monocouche. 9 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le voile de liaison (12) est nappé en zigzag, et les tronçons adjacents (12a, 12b) de voile de liaison adhèrent les uns aux autres par la matière thermoplastique. 10 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le voile de liaison (9, 12) adhère par la matière thermoplastique à un support (15) à base de fibres de renforcement telles que des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramides. 1 1 - Produit de renforcement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le support (15) est une nappe de fils continus parallèles. 12 - Produit de renforcement selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que le voile de liaison (9, 12) adhère sur une face de la nappe (15) de fils continus. 13 - Produit de renforcement selon la revendication 11 , caractérisé en ce que les fils continus successifs (15a, 15b) de la nappe (15) adhèrent en alternance de part et d'autre du voile de liaison (9, 12). 14 - Produit de renforcement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le support (15) est une grille à fibres orientées selon au moins deux directions. 15 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le mélange contient en outre des tronçons de filaments en une autre matière telle que lin, chanvre, sisal, jute, laine. 16 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications
1 à 14, caractérisé en ce que le mélange contient en outre des tronçons de filaments obtenus à partir de monobrins frisés (20) en matériau thermoplastique dont la température de fusion est plus élevée que celle de la matière thermoplastique des tronçons de filaments, constituant un ensemble élastique. 17 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications
1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un voile (19) non tissé de verre, de polyester, adhérant au voile de liaison cohérent (9, 12). 18 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un empilement de nappes de fils continus (15a - 15d) en verre, en carbone ou en aramides, ayant un voile de liaison (9a - 9c) inséré entre chaque couple de nappes successives et adhérant à l'une et l'autre desdites nappes successives (15a - 15d). 19 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que plusieurs couches de voile de liaison sont aiguilletées par jets d'eau ou éventuellement adhèrent à un support (15) à base de fibres de renforcement telles que des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramides. 20 - Produit de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que le mélange homogène contient des tronçons de filaments orientés de verre (3), des tronçons de filaments orientés de polyester (4a), et des tronçons de filaments orientés de polypropylène ou de polyéthylène (4b). 21 - Produit de renforcement selon la revendication 20, caractérisé en ce que le voile de liaison (9) adhère à des fibres de renforcement (15) par les seuls tronçons de filaments orientés de polypropylène ou de polyéthylène (4b). 22 - Procédé de production d'un produit de renforcement à voile de liaison cohérent (9, 12) constitué d'un mélange de tronçons de filaments orientés contenant des tronçons de filaments de verre (3), comprenant les étapes : a) préparer un mélange homogène de tronçons de filaments de verre (3) et de tronçons de filaments de matière thermoplastique (4), de longueur appropriée pour une opération de cardage, les tronçons de filaments de verre (3) étant mélangés de façon homogène avec des tronçons de filaments de matière thermoplastique (4), b) traiter ce mélange de tronçons de filaments dans une carde (8) pour produire un voile de liaison (9) cohérent de tronçons de filaments orientés. 23 - Procédé de production selon la revendication 22, caractérisé en ce que : c) en sortie de carde (8), le voile de liaison (9) passe dans un nappeur (1 1) qui le replie en zigzag. 24 - Procédé de production selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape selon laquelle : d) le voile de liaison (9, 12) est appliqué sur un support (15) à base de fibres. 25 - Procédé de production selon l'une quelconque des revendications
22 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend une étape ultérieure e) d'adhésion au cours de laquelle :
- on chauffe les constituants du produit de renforcement, à une température suffisante pour donner à la matière thermoplastique des propriétés adhésives, - on presse les constituants les uns contre les autres,
- on refroidit l'ensemble, et on relâche la pression pour libérer le produit de renforcement.
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