WO2006095101A1 - Batonnets de renforts concentres et leur fabrication - Google Patents

Batonnets de renforts concentres et leur fabrication Download PDF

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WO2006095101A1
WO2006095101A1 PCT/FR2006/050049 FR2006050049W WO2006095101A1 WO 2006095101 A1 WO2006095101 A1 WO 2006095101A1 FR 2006050049 W FR2006050049 W FR 2006050049W WO 2006095101 A1 WO2006095101 A1 WO 2006095101A1
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reinforcing
bundle
rods
son
organic material
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PCT/FR2006/050049
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Philippe Pardo
Christophe Ducret
Guy Zanella
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Saint-Gobain Vetrotex France S.A.
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Priority to BRPI0607814-1A priority patent/BRPI0607814A2/pt
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    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing rods of concentrated reinforcements used in particular for manufacturing composite products by molding (in particular by injection, extrusion compression, comoulage, etc.) and also relates to the products obtained.
  • mixtures of organic material, fibrous reinforcements (such as glass strands) and additive (s) are used (for example to color or bring particular functions).
  • Mixing can be done directly in an extruder or in an injection molding machine from reinforcing threads, which may or may not already be coated with organic material, and which are generally already cut to facilitate dosing and mixing, the other possible components being if necessary added in the extruder or in the press.
  • the desired benefits can be one and / or the other of the following advantages: cost savings, better preservation of reinforcements (for example the length of the reinforcement threads) for better mechanical properties, better dispersion during molding, ease of adaptation according to the desired products, easier implementation, etc.
  • the present invention therefore relates in the first place to a method for manufacturing concentrated rods in which at least one bundle of yarns having more than 70% by weight of reinforcement material (s) and at least 0.1% by weight of moisture, is heated and shaped before being cut into sticks.
  • the rods obtained comprise a reinforcing material essentially in the form of son or filaments (cut to the length of the stick) advantageously linked together by at least one organic material as explained later.
  • the present invention also relates to the reinforcing rods (or rod-shaped reinforcing threads) developed and obtained in particular by the above method.
  • These rods have a level of material (s) of reinforcement greater than 65% and preferably greater than 70% (or even at least 80%) by weight.
  • These reinforcements are bonded together or embedded in at least a first organic material, and if necessary are sheathed with at least a second material, generally at least one organic material, as explained later, the two organic materials may be identical or different .
  • the yarn bundle mentioned according to the invention comprises at least one reinforcing material (glass, carbon, aramid, etc., this material preferably being glass) in the form of at least a part of said yarns or in the form of filaments (generally obtained in a known manner by stretching this material under a spinneret, these filaments being then combined into threads) forming at least a portion of said threads, the amount of reinforcing material (s) within the bundle being more than 70% by weight in accordance with to the invention, and preferably ranging from 75 to 99% by weight, or even 80 to 95% by weight.
  • At least part of the yarns used also comprise at least one thermoplastic organic material, this material being for example chosen from polyolefins, in particular polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyesters, especially polyterephthalate.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polypropylene
  • PBT polybutylene terephthalate
  • EPDM polymer ethylene propylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • this material is also in the beam in the form of son or filaments.
  • the yarns used in the process according to the invention are composite (or co-mixed) yarns formed of reinforcing filaments (preferably glass) and filaments of at least one thermoplastic organic material, these filaments being advantageously intimately mixed, the intimate structure of these son facilitating the impregnation of the glass fibers by the thermoplastic material and, in the method according to the invention, to form, despite the high rate of reinforcements, a consolidated structure (that is to say having a cohesion and integrity that allows handling without damage) well impregnated and homogeneous.
  • Advantageous composite yarns may be obtained according to a direct process such as that described in patents EP 0 367 661, WO 98/01751 or EP 0 These yarns having an excellent co-blending index inducing an excellent distribution of the glass yarns in the thermoplastic material as explained in the patent application WO00 / 24566.
  • the method according to the invention uses as son forming the beam only composite son.
  • son forming the beam only composite son it is not excluded in particular to combine composite son and reinforcing son to further increase the concentration of reinforcement rods.
  • the inventors have also demonstrated, as it appears in the definition of the invention, the advantage of using a bundle having a humidity (water content measured for example by evaporation in an oven) of at least 0.1%, preferably at least 0.5% and particularly preferably at least 3% by weight; the presence of a certain humidity, far from impeding the implementation and the properties of the products obtained, indeed makes it possible to handle the yarns well in the rod manufacturing process according to the invention, while at the same time making it possible to obtain products with mechanical properties at least as good or better than those obtained from previously dried, and while providing an economic advantage (it is possible in particular to directly use son obtained or collected under the die without expensive intermediate step of drying).
  • the humidity is also chosen less than 8%, advantageously less than 5% by weight, in particular to allow good consolidation of the son and the beam in the process according to the invention.
  • the son can be formed beforehand or extracted individually or in groups, at least one winding. According to a preferred embodiment of the invention, they are extracted from at least one winding, such as a roving or roving, and driven at a speed of at least 10 m / min, preferably several tens of m / min, in particular of the order of 40 to 100 m / min, in particular of the order of 50 m / min, using for example a traction device (which can be in particular a traction bench).
  • a traction device which can be in particular a traction bench.
  • a step of regulating the tension of the threads may be provided (for example during their gathering in bundle (x) or before gathering them) and / or the threads may be rid of any static electricity, for example before the passage of the beam in the heating zone.
  • the son are gathered in the form of at least one beam as mentioned in the process according to the invention. It goes without saying that it is also possible to form several disjoint beams undergoing the same or different treatment in parallel, of which at least one undergoing the steps indicated in the process according to the invention to obtain the concentrated rods.
  • At least one beam is heated (generally by passing through at least one heating device, such as an infra-red radiation oven) at a temperature enabling it to be shaped and / or consolidated, and permitting, where appropriate, the impregnation of the reinforcement filaments or filaments with the organic material, in particular at a temperature reaching at least that of melting the thermoplastic material present within the bundle of threads and preferably greater than at least 20 ° C at said melting point of the thermoplastic material, this temperature nevertheless remaining below the decomposition temperature of said material and at the melting temperature of the reinforcing material.
  • at least one heating device such as an infra-red radiation oven
  • the bundle of heated wires is maintained approximately in temperature until its conformation (or calibration), the conformation taking place advantageously by passing through one and preferably several calibration channels until the desired section is obtained.
  • the dies chosen are advantageously of simple profile (s) in the direction of the production line and descending section (s).
  • the beam may also optionally undergo a step promoting the impregnation of the reinforcing threads or filaments with the organic material present, by passing through a device such as one or more bars.
  • a device such as one or more bars.
  • step or steps of conformation and impregnation favor the obtaining of a consolidated bundle (or impregnated or integrated, that is to say in which the son are linked together, this consolidated bundle being also designated by the term rod or wick according to the present invention, or strand, cable or rope).
  • the wire bundle is further subjected to a step of sheathing by passing through a die also fed with at least one organic material in the molten state, this material may be identical or different from the organic material forming the son.
  • the cladding material may also be composite, formed of several materials, in particular at least one organic material and additive (s) (for example an additive improving resistance to ultraviolet radiation, a coupling agent to increase the performance mechanical, thermal or chemical stabilizer, dye or pigment, flame retardant, etc.) and / or filler (s) (talc, glass fibers, short or long, etc.).
  • additive for example an additive improving resistance to ultraviolet radiation, a coupling agent to increase the performance mechanical, thermal or chemical stabilizer, dye or pigment, flame retardant, etc.
  • filler talc, glass fibers, short or long, etc.
  • the cladding material may thus advantageously make it possible to confer additional properties on the rods obtained and the composites molded from these rods (anti-UV properties, improvement of the mechanical performances, etc.). Having already functionalized products also makes it possible during molding to use only inexpensive standard dilution materials, which simplifies and reduces the cost of molding.
  • the cladding also prevents the formation of fibrils or fines (fibers detached from the stick) during cutting into sticks, these fibrils may cause problems conveying or congestion of the injection members during molding (and damage the systems of conveying or said injection members), and may adversely affect the mechanical properties of the products obtained.
  • the sheathed sticks are also perfectly manipulable, dosable and transportable in the supply pipes because smoothed by the sheath, the sheath also acting as a protection, and do not lose their integrity until use to form composites by molding.
  • the sheathing finally makes it possible to adjust the reinforcement ratio to the control by varying the quantity of cladding material delivered during the manufacture in line and thus makes it possible to obtain rods with various concentrations of reinforcements from a product. departure which can advantageously not vary.
  • the cladding material comprises at least one thermoplastic organic material, for example a polyolefin (especially polyethylene or polypropylene) or polyvinyl chloride, or an elastomer, for example a modified polypropylene SEBS (styrene ethylene butadiene styrene), etc.
  • this material is advantageously chosen to be identical or similar or chemically compatible with the organic material of the yarns (so that there is a good adhesion or even continuity between the two materials), this material possibly being loaded with additives as mentioned previously.
  • the cladding material introduced into the die can come for example from an extrusion device.
  • the beam may also be coated with several identical or different materials supplying the die (or if necessary several dies in series or in parallel), this mode further widening the range of products obtained.
  • the cladding material may vary from one beam to another as appropriate.
  • the thickness of the sheath may be variable; as an example for a rod of the order of 3 mm thick, the sheath may be of the order of 0.1 mm or one tenth of the thickness of the stick, or more.
  • the resulting beam is generally cooled (by passage for example in a water tank or a cold die), if necessary dried (by blowing or suction), then cut or sectioned (for example using a milling cutter or granulator with rotating blades) in rods, of length generally between 1 and 40 mm, preferably between 5 and 30 mm, for example of the order of 12 mm.
  • the method and the products according to the invention have the advantage of being adaptable without changing the starting materials.
  • the method according to the invention is easy and quick to implement, and is economical.
  • the rods according to the invention have a high level of reinforcement as previously defined, while being intact and if necessary well impregnated, and may have a sheath as mentioned above.
  • these rods in particular sheathed
  • the rods according to the invention generally have a reinforcing son length of between 1 and 40 mm, preferably between 5 and 30 mm, for example of the order of 12 mm.
  • the present invention also relates to a device for implementing an advantageous embodiment of the aforementioned method.
  • This device comprises one or more means for providing at least one bundle of wires, at least one means for heating said bundle, at least one shaping device, at least one sheathing die, fed by at least one molten material and having to receive simultaneously the bundle of wires and the molten material in contact with said bundle, and at least one cutting device, for cutting the sheathed bundle into rods.
  • the device may also comprise (in combination or in addition to the preceding means) one or more of the following means, in particular:
  • one or more means for assembling the wires in the form of at least one bundle of parallel wires for example of plate type (s) with eyelets and / or roller (s) and / or grooves (s));
  • one or more means for regulating the tension of the threads for example upstream aforementioned gathering means;
  • the son may be from windings, these windings can be placed on a creel from which the son are unwound.
  • the heating means or means generally comprise one or more ovens, for example of the infrared type, preferably operating with lamps regulated in power as a function of the temperature of the beam, this kind of oven having the advantage of being at the energy efficient and easy to regulate.
  • impregnation device it is possible, for example, to use a device comprising three members arranged in a triangle and between which the beam travels, the height of separation of the members being adapted to establish an appropriate pressure on the surface of the bundle, these members possibly being cylinders or bars.
  • the conformation devices strictly speaking may for example comprise a heating die, and / or rollers between which the wire bundle circulates, etc.
  • the dies used advantageously have a simple profile with a section, for example varying gradually (for example decreasing) and then constant according to the locations, around an axis parallel to the direction of the production line.
  • the cladding die may also comprise one or more means for supplying the cladding material by applying an overpressure thereto. Said material can come into contact with the rod by different channels in the die. Depending on the section of the die and / or the presence of different channels and / or the application of overpressure (s) and / or the positioning of the beam in the die, the quantity of material (s) delivered (s) may be different at different points of the beam section.
  • the sheath melt generally comes from at least one extruder.
  • the cutting device may in particular be a granulator or a bur, as mentioned above.
  • the various elements of the device according to the invention may be fixed or possibly mobile (in translation and / or in rotation).
  • the invention also relates to a composite product obtained by molding from the rods according to the invention.
  • the rods according to the invention make it possible to obtain, at high rates, complex parts (possibly comprising ribs, bosses, etc.) having a satisfactory distribution of the reinforcing material, the composites obtained from these rods further having good mechanical properties.
  • the composites obtained from the rods according to the invention can be, for example, automobile body parts such as front faces, dashboards, door modules, engine screens, tailgate linings, etc.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication de bâtonnets de renforts concentrés selon lequel au moins un faisceau de fils présentant plus de 70% en poids de matière de renfort et au moins 0,1% d'humidité, est chauffé et conformé avant d'être découpé en bâtonnets. L'invention concerne également un dispositif de mise en œuvre du procédé et les produits obtenus.

Description

BATONNETS DE RENFORTS CONCENTRES ET LEUR FABRICATION
La présente invention concerne un procédé de fabrication de bâtonnets de renforts concentrés utilisés notamment pour fabriquer des produits composites par moulage (en particulier par injection, extrusion compression, comoulage, etc.) et concerne également les produits obtenus.
Dans les procédés de moulage précités (notamment par injection ou extrusion-compression), on utilise généralement des mélanges de matière organique, de renforts fibreux (tels que des fils de verre) et d'additif(s) (par exemple pour colorer ou apporter des fonctions particulières). Le mélange peut se faire directement en extrudeuse ou en presse à injecter à partir de fils de renfort, qui peuvent être ou non déjà revêtus de matière organique, et qui sont généralement déjà coupés pour faciliter le dosage et le mélange, les autres composants éventuels étant le cas échéant ajoutés dans l'extrudeuse ou dans la presse.
Les inventeurs ont cherché à mettre au point un produit à base de renforts pouvant être utilisé avec avantages dans ces procédés de moulage, les avantages recherchés pouvant être l'un et/ou l'autre des avantages suivants : gain de coût, meilleure préservation des renforts (par exemple de la longueur des fils de renforts) pour de meilleures propriétés mécaniques, meilleure dispersion lors du moulage, facilité d'adaptation en fonction des produits désirés, mise en oeuvre facilitée, etc.
Dans cette recherche, les inventeurs ont mis en avant l'intérêt de mettre au point des produits sous forme de bâtonnets (ou granulés ou "pellets") concentrés en renforts, ces produits pouvant apporter divers avantages tels qu'explicités notamment par la suite, et ont ainsi cherché un procédé permettant de fabriquer facilement ces produits, l'obtention de tels produits concentrés de façon simple et performante à partir de renforts traditionnels n'étant jusqu'à présent pas possible, l'augmentation du taux de renfort pouvant notamment engendrer des problèmes de manque d'intégrité des produits réalisés ou de mauvaise dispersion de ces produits dans les matrices de moulage.
La présente invention concerne donc en premier lieu un procédé de fabrication de bâtonnets concentrés dans lequel au moins un faisceau de fils présentant plus de 70% en poids de matière(s) de renfort et au moins 0,1 % en poids d'humidité, est chauffé et conformé avant d'être découpé en bâtonnets.
Les bâtonnets obtenus comprennent une matière de renfort essentiellement sous forme de fils ou filaments (coupés à la longueur du bâtonnet) avantageusement liés entre eux par au moins une matière organique comme explicité ultérieurement.
La présente invention concerne également les bâtonnets de renforts (ou les fils de renfort sous forme de bâtonnets) concentrés mis au point et obtenus en particulier par le procédé précédent. Ces bâtonnets présentent un taux de matière(s) de renfort supérieur à 65% et de préférence supérieur à 70% (voire d'au moins 80%) en poids. Ces renforts sont liés entre eux ou noyés dans au moins une première matière organique, et le cas échéant, sont gainés par au moins une seconde matière, généralement au moins une matière organique, comme explicité ultérieurement, les deux matières organiques pouvant être identiques ou différentes.
Le faisceau de fils mentionné selon l'invention comprend au moins une matière de renfort (verre, carbone, aramide, etc, cette matière étant de préférence du verre) sous forme d'au moins une partie desdits fils ou sous forme de filaments (généralement obtenus de façon connue par étirage de cette matière sous filière, ces filaments étant ensuite rassemblés en fils) formant au moins une partie desdits fils, le taux de matière(s) de renfort au sein du faisceau étant de plus de 70% en poids conformément à l'invention, et allant de préférence de 75 à 99% en poids, voire de 80 à 95 % en poids.
De préférence, au moins une partie des fils utilisés comprennent également au moins une matière organique thermoplastique, cette matière étant par exemple choisie parmi les polyoléfines, notamment le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), les polyesters, notamment le polytéréphtalate d'éthylène (PET), le polytéréphtalate de butylène (PBT), les élastomères, notamment un polymère éthylène propylène (EPDM), ou le chlorure de polyvinyle (PVC), ou les polyamides, etc. Avantageusement, cette matière se présente également dans le faisceau sous forme de fils ou filaments.
En particulier et de préférence, au moins une partie des fils utilisés dans le procédé selon l'invention sont des fils composites (ou co-mêlés), formés de filaments de renfort (de préférence de verre) et de filaments d'au moins une matière organique thermoplastique, ces filaments étant avantageusement intimement mélangés, la structure intime de ces fils facilitant l'imprégnation des fibres de verre par la matière thermoplastique et, dans le procédé selon l'invention, permettant de former, malgré le haut taux de renforts, une structure consolidée (c'est-à-dire présentant une cohésion et une intégrité qui permettent de la manipuler sans endommagement) bien imprégnée et homogène. Des fils composites avantageux (tels que ceux commercialisés sous la dénomination commerciale TWINTEX® par la société SAINT-GOBAIN VETROTEX FRANCE) peuvent être obtenus selon un procédé direct tel que celui décrit dans les brevets EP O 367 661 , WO 98/ 01751 ou EP O 599 695 ces fils présentant un excellent indice de co-mêlage induisant une excellente répartition des fils de verre dans la matière thermoplastique comme explicité dans la demande de brevet WO00/24566.
De façon particulièrement préférée, le procédé selon l'invention n'utilise comme fils formant le faisceau que des fils composites. Cependant, il n'est pas exclu notamment de combiner des fils composites et des fils de renfort afin d'augmenter encore la concentration en renfort des bâtonnets.
En combinaison avec le taux de renforts élevé, favorisé notamment par l'utilisation préférentielle de fils composites comme mentionné précédemment, les inventeurs ont aussi mis en évidence, comme il apparaît dans la définition de l'invention, l'intérêt d'utiliser un faisceau présentant une humidité (teneur en eau mesurée par exemple par évaporation en étuve) d'au moins 0,1 %, de préférence d'au moins 0,5% et de façon particulièrement préférée d'au moins 3% en poids ; la présence d'une certaine humidité, loin de nuire à la mise en oeuvre et aux propriétés des produits obtenus, permet en effet une bonne manipulation des fils dans le procédé de fabrication des bâtonnets selon l'invention, tout en permettant l'obtention de produits présentant des propriétés mécaniques au moins aussi bonnes voire meilleures que celles de produits obtenus à partir des fils préalablement séchés, et tout en procurant un avantage économique (il est notamment possible d'utiliser directement des fils obtenus ou collectés sous filière sans étape intermédiaire coûteuse de séchage). De préférence, l'humidité est aussi choisie inférieure à 8%, avantageusement inférieure à 5% en poids, afin de permettre notamment une bonne consolidation des fils et du faisceau dans le procédé selon l'invention.
Les fils peuvent être formés préalablement ou extraits individuellement ou par groupes, d'au moins un enroulement. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, ils sont extrait d'au moins un enroulement, tel qu'un stratifil ou roving, et entraînés à une vitesse d'au moins 10 m/min, de préférence de plusieurs dizaines de m/min, notamment de l'ordre de 40 à 100 m/min, en particulier de l'ordre de 50 m/min, à l'aide par exemple d'un dispositif de traction (pouvant être notamment un banc de traction).
Avantageusement, une étape de régulation de la tension des fils peut être prévue (par exemple lors de leur rassemblement en faisceau(x) ou avant leur rassemblement) et/ou les fils peuvent être débarrassés de toute électricité statique, par exemple avant le passage du faisceau dans la zone de chauffage.
Les fils sont rassemblés sous forme d'au moins un faisceau tel que mentionné dans le procédé selon l'invention. Il va de soi que l'on peut aussi former plusieurs faisceaux disjoints subissant en parallèle le même traitement ou des traitement différents, dont au moins un subissant les étapes indiquées dans le procédé selon l'invention pour obtenir les bâtonnets concentrés.
Conformément à l'invention, au moins un faisceau est chauffé (généralement par passage dans au moins un dispositif de chauffe, tel qu'un four à rayonnement infra-rouge) à une température permettant sa mise en forme et/ou sa consolidation, et permettant le cas échéant l'imprégnation des fils ou filaments de renfort par la matière organique, en particulier à une température atteignant au moins celle de fusion de la matière thermoplastique présente au sein du faisceau de fils et de préférence supérieure d'au moins 20°C à ladite température de fusion de la matière thermoplastique, cette température restant cependant inférieure à la température de décomposition de ladite matière et à la température de fusion de la matière de renfort.
Généralement, le faisceau de fils chauffé est maintenu approximativement en température jusqu'à sa conformation (ou calibrage), la conformation s'opérant avantageusement par passage dans une et de préférence plusieurs filières de calibrage jusqu'à l'obtention de la section désirée. Au sein du procédé selon l'invention et afin de permettre un rendement satisfaisant de la ligne de production, en combinaison notamment avec les vitesses d'entraînement précédemment mentionnées, les filières choisies sont avantageusement de profil(s) simple(s) suivant la direction de la ligne de production et de section(s) décroissante(s).
En cours et/ou en sortie de chauffe, et préalablement et/ou conjointement à la conformation précitée, le faisceau peut aussi le cas échéant subir une étape favorisant l'imprégnation des fils ou filaments de renforts par la matière organique présente, par passage dans un dispositif tel qu'un ou plusieurs barreaux. Plusieurs de ces dispositifs peuvent être utilisés, un premier étant placé par exemple entre deux dispositifs de chauffage dans l'étape de chauffage selon l'invention et l'autre étant placé juste avant la ou les filières de conformation.
La ou les étapes précitées de conformation et d'imprégnation favorisent l'obtention d'un faisceau consolidé (ou imprégné ou intègre, c'est-à-dire dans lequel les fils sont liés entre eux, ce faisceau consolidé étant également désigné par le terme jonc ou mèche selon la présente invention, voire toron, câble ou corde) .
Selon un mode particulièrement préféré de réalisation de l'invention, suite ou au cours de la conformation, le faisceau de fils subit en outre une étape de gainage par passage dans une filière également alimentée par au moins une matière organique à l'état fondu, cette matière pouvant être identique ou différente de la matière organique formant les fils. La matière de gainage peut également être composite, formée de plusieurs matières, en particulier d'au moins une matière organique et d'additif(s) (par exemple un additif améliorant la résistance aux rayonnements ultraviolet, un agent de couplage pour augmenter les performances mécaniques, un stabilisant thermique ou chimique, un colorant ou pigment, un retardateur de flamme, etc.) et/ou de charge(s) (talc, fibres de verre, courtes ou longues, etc.). La matière de gainage peut ainsi avantageusement permettre de conférer des propriétés supplémentaires aux bâtonnets obtenus et aux composites moulés à partir de ces bâtonnets (propriétés anti-UV, amélioration des performances mécaniques, etc). Le fait d'avoir des produits déjà fonctionnalisés permet également lors du moulage de n'utiliser que des matières de dilution standards peu coûteuses, ce qui simplifie et réduit le coût du moulage. Le gainage empêche également la formation de fibrilles ou fines (fibres se détachant du bâtonnet) lors de la découpe en bâtonnets, ces fibrilles pouvant poser des problèmes de convoyage ou d'encombrement des organes d'injection lors du moulage (et endommager les systèmes de convoyage ou lesdits organes d'injection), et pouvant nuire aux propriétés mécaniques des produits obtenus. Les bâtonnets gainés sont également parfaitement manipulables, dosables et transportables dans les tuyaux d'alimentation car lissés par la gaine, la gaine agissant en outre comme une protection, et ne perdent pas leur intégrité jusqu'à leur utilisation pour former des composites par moulage. Le gainage permet enfin d'ajuster à la commande le taux de renforts en faisant varier en ligne (pendant la fabrication) la quantité de matière de gainage délivrée et permet ainsi d'obtenir des bâtonnets avec diverses concentrations de renforts à partir d'un produit de départ qui lui peut avantageusement ne pas varier.
De préférence, la matière de gainage comprend au moins une matière organique thermoplastique, par exemple une polyoléfine (notamment du polyéthylène ou du polypropylène) ou du polychlorure de vinyle, ou un élastomère, par exemple un polypropylène modifié SEBS (styrène éthylène butadiène styrène), etc. Le cas échéant, cette matière est avantageusement choisie identique ou similaire ou compatible chimiquement avec la matière organique des fils (de façon à ce qu'il y ait une bonne adhésion, voire une continuité, entre les deux matières), cette matière pouvant éventuellement être chargée en additifs comme mentionné précédemment.
La matière de gainage introduite dans la filière peut provenir par exemple d'un dispositif d'extrusion. Le faisceau peut également être revêtu de plusieurs matières identiques ou différentes alimentant la filière (ou le cas échéant plusieurs filières en série ou en parallèle), ce mode permettant encore d'élargir la gamme des produits obtenus. Lorsque plusieurs faisceaux sont traités en parallèle, la matière de gainage peut varier le cas échéant d'un faisceau à l'autre. L'épaisseur de la gaine peut être variable; à titre d'exemple pour un bâtonnet de l'ordre de 3 mm d'épaisseur, la gaine peut être de l'ordre de 0.1 mm ou d'un dixième de l'épaisseur du bâtonnet, voire plus.
Après conformation et gainage éventuel, le faisceau obtenu est généralement refroidi (par passage par exemple dans un bac d'eau ou une filière froide), le cas échéant séché (par soufflage ou aspiration), puis découpé ou tronçonné (par exemple à l'aide d'une fraise ou d'un granulateur à lames rotatives) en bâtonnets, de longueur généralement comprise entre 1 et 40 mm, de préférence entre 5 et 30 mm, par exemple de l'ordre de 12 mm.
Comme explicité précédemment, le procédé et les produits selon l'invention présentent l'avantage d'être adaptables sans changement des produits de départ. En outre, le procédé selon l'invention est de mise en œuvre aisée et rapide, et est économique.
Les bâtonnets selon l'invention présentent un haut taux de renfort comme précédemment défini, tout en étant intègres et le cas échéant bien imprégnés, et peuvent présenter une gaine comme précédemment mentionné. Avantageusement ces bâtonnets (en particulier gainés) présentent un taux de fibrilles inférieur à 60, de préférence 30, et de façon particulièrement préférée 20 mg par kg de bâtonnets (ce taux étant mesuré en faisant vibrer des bâtonnets sur un tapis et en aspirant les fibrilles à l'aide d'un aspirateur muni d'un filtre). Ils sont faciles à manipuler et à doser et se dispersent bien dans une matrice organique lors du moulage malgré le haut taux de renforts. Les bâtonnets selon l'invention présentent généralement une longueur de fils de renforts comprise entre 1 et 40 mm, de préférence entre 5 et 30 mm, par exemple de l'ordre de 12 mm.
La présente invention concerne également un dispositif de mise en œuvre d'un mode avantageux de réalisation du procédé précité. Ce dispositif comprend un ou des moyens pour fournir au moins un faisceau de fils, au moins un moyen de chauffage dudit faisceau, au moins un dispositif de conformation, au moins une filière de gainage, alimentée par au moins une matière fondue et devant recevoir simultanément le faisceau de fils et la matière fondue au contact dudit faisceau, et au moins un dispositif de coupe, pour couper le faisceau gainé en bâtonnets.
Le dispositif peut également comprendre (en combinaison ou en complément des moyens précédents) un ou plusieurs des moyens suivants, notamment :
- au moins un galet assurant le guidage des fils;
- un ou des moyens pour entraîner les fils;
- un ou des moyens pour assembler les fils sous la forme d'au moins un faisceau de fils parallèles (par exemple de type plaque(s) à œillets et/ou galet(s) rainures et/ou embarrage(s));
-un ou des moyens de régulation de tension des fils, par exemple en amont des moyens de rassemblement précités;
- un ou des moyens pour maintenir le faisceau ou la mèche en température le cas échéant au moins jusqu'à la filière.
-un ou des dispositifs d'imprégnation supplémentaire, notamment avant le dispositif de conformation;
- un ou des moyens de positionnement du faisceau; etc.
La plupart de ces dispositifs ont déjà été évoqués précédemment.
En particulier, les fils peuvent être issus d'enroulements, ces enroulements pouvant être placés sur un cantre à partir duquel sont déroulés les fils.
Le ou les moyens de chauffage comprennent généralement un ou des fours, par exemple de type à infrarouge, de préférence fonctionnant avec des lampes régulées en puissance en fonction de la température du faisceau, ce genre de four ayant l'avantage d'être à la fois performant sur le plan énergétique et facile à réguler.
Comme dispositif d'imprégnation, on peut par exemple utiliser un dispositif comportant trois organes disposés en triangle et entre lesquels défile le faisceau, la hauteur de séparation des organes étant adaptée pour établir une pression appropriée sur la surface du faisceau, ces organes pouvant être des cylindres ou barreaux.
Les dispositifs de conformation à proprement parler peuvent par exemple comprendre une filière chauffante, et/ou des galets entre lesquels circule le faisceau de fils, etc.. Comme indiqué précédemment, les filières utilisées présentent avantageusement un profil simple avec une section, par exemple variant progressivement (par exemple décroissant) puis constante selon les endroits, autour d'un axe parallèle à la direction de la ligne de fabrication.
La filière de gainage peut aussi comprendre un ou des moyens pour apporter la matière de gainage en y appliquant une surpression. Ladite matière peut arriver au contact du jonc par différents canaux dans la filière. Selon la section de la filière et/ou la présence de différents canaux et/ou l'application de surpression(s) et/ou le positionnement du faisceau dans la filière, la quantité de matière(s) délivrée(s) peut être différente en différents points de la section du faisceau.
La matière fondue de gainage provient généralement d'au moins une extrudeuse. Le dispositif de coupe peut être notamment un granulateur ou une fraise, comme mentionné précédemment.
Les différents éléments du dispositif selon l'invention peuvent être fixes ou éventuellement mobiles (en translation et/ou en rotation).
L'invention concerne également un produit composite obtenu par moulage à partir des bâtonnets selon l'invention. Les bâtonnets selon l'invention permettent d'obtenir, à des cadences élevées, des pièces complexes (comportant le cas échéant des nervures, bossages, etc.) présentant une répartition satisfaisante de la matière de renfort, les composites obtenus à partir de ces bâtonnets présentant en outre de bonnes propriétés mécaniques.
Les composites obtenus à partir des bâtonnets selon l'invention peuvent être par exemple des pièces de carrosserie automobile telles que des faces avant, tableaux de bord, modules de porte, écrans sous moteur, doublures de hayons, etc.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de bâtonnets de renforts concentrés dans lequel au moins un faisceau de fils présentant plus de 70% en poids de matière de renfort et au moins 0,1 % d'humidité, est chauffé et conformé avant d'être découpé en bâtonnets.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu' au moins une partie des fils sont des fils composites formés de filaments de renfort, de préférence de verre, et de filaments d'au moins une matière organique thermoplastique.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau de fils subit en outre une étape de gainage par passage dans une filière alimentée par au moins une matière organique, et éventuellement au moins un additif.
4. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un ou des moyens pour fournir au moins un faisceau de fils, au moins un moyen de chauffage dudit faisceau, au moins un dispositif de conformation, au moins une filière de gainage et au moins un dispositif de coupe.
5. Bâtonnet de renfort concentré présentant un taux de renforts supérieur à 65% en poids, ces renforts étant liés ou noyés dans au moins une première matière organique et le cas échéant gainés par au moins une seconde matière.
6. Bâtonnet selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il présente un taux de fibrilles inférieur à 60mg/kg.
7. Composite obtenu par moulage à partir de bâtonnets selon l'une des revendications 5 ou 6.
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