WO2009033619A1 - Produit stratifie composite - Google Patents

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WO2009033619A1
WO2009033619A1 PCT/EP2008/007315 EP2008007315W WO2009033619A1 WO 2009033619 A1 WO2009033619 A1 WO 2009033619A1 EP 2008007315 W EP2008007315 W EP 2008007315W WO 2009033619 A1 WO2009033619 A1 WO 2009033619A1
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WO
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laminate product
cylinders
strips
resin
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PCT/EP2008/007315
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Antonio Delfino
Jean-Paul Meraldi
François POZO
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Societe De Technologie Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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Definitions

  • the present invention relates to laminated products, that is to say to products made of several layers or strips of flat or non-planar shape which are interconnected, for example of the cellular or honeycomb type.
  • the invention is more particularly related to composite laminate products, all or part of which consists of fibers embedded in a resin matrix and whose specific geometrical shape makes it possible to obtain a deformable cellular structure that can be used as a beam that is resistant to flexural forces. -compression.
  • the invention also relates to tires or elastic (flexible) wheels for motor vehicles of the "non-pneumatic" type, that is to say not requiring inflation gases such as air to take their usable form. .
  • Such non-pneumatic tires when associated with any rigid mechanical element intended to ensure the connection between the flexible tire and the hub of a wheel, replace the assembly constituted by the tire, the rim and the disc such that they are known on most current road vehicles.
  • the operating principle of such a strip is that the shear modulus of the shear layer is very much smaller than the extension modulus of the two membranes, while being sufficient to be able to correctly transmit the forces from one membrane to the other. and thereby causing said strip to shear.
  • the present invention relates to a composite laminate product forming a deformable cellular structure, characterized in that it comprises at least:
  • connecting cylinders are composite cylinders having fibers embedded in a resin matrix.
  • This laminate product of the invention has a deformable cellular structure, very aerated, which has been found to have, unexpectedly, a high resistance to bending and / or compression forces and a high endurance to such repeated or alternating efforts. It has the advantage of being non-hysteretic.
  • this laminated product when the connecting cylinders and the upper and lower strips consist in particular of a composite material based on glass fibers and / or carbon embedded in a thermosetting resin of the polyester type or vinylester, this laminated product has also proven not only capable of withstanding extremely low temperatures but also suitable for use in a very wide range of temperatures typically ranging from - 250 0 C to + 150 0 C .
  • the invention also relates to the use of such a laminate product as an element of construction of any finished product, as well as any finished product comprising a laminated product. according to the invention.
  • a laminated product according to the invention oriented in a main direction X which is rectilinear (Fig.1 and Fig.4); - AT -
  • FIGS. 1 and FIG. Previous 4 Fig. 3 and Fig. 5, respectively
  • - In radial section two examples of non-pneumatic elastic wheel comprising a laminate product according to the invention ( Figure 6 and Figure 7); a complete perspective view of an example of a non-pneumatic elastic wheel comprising a laminate product according to the invention (FIG 8).
  • composite speaking of a material or object: a material or article comprising fibers, short or continuous, embedded in a resin matrix;
  • layer or “strip”: a sheet or any other element of relatively small thickness relative to its other dimensions, this layer possibly being of homogeneous or cohesive nature;
  • cylinder means any hollow cylinder (ie, without a bottom) in the widest sense of the term, that is to say any object of cylindrical shape of any (orthonormal) cross-section, that is to say, of which the contour defines a closed line without point of inflection (for example a circular, oval, elliptical section) or with point (s) of inflection; according to such a definition, it will be understood that terms such as tube, cylindrical tube, cylindrical tube portion, tubular element, tubular column, cylindrical element all designate said “cylinder”; - “unidirectional fibers” means a set of fibers essentially parallel to each other, that is to say oriented along the same axis;
  • non-pneumatic in reference to a wheel or tire: a wheel or tire designed to be capable of carrying a substantial load without inflation pressure, that is to say not requiring a tire inflating gas such as air to take its usable form and support the load;
  • any element such as a band, a fiber or other elongated reinforcing element, an element which is oriented substantially parallel to this axis or this direction, that is to say Saying with this axis or direction an angle not deviating by more than 10 degrees (ie, zero or at most 10 degrees), preferably not more than 5 degrees;
  • - oriented perpendicular to an axis or direction: speaking of any element such as a strip, fiber or other elongated reinforcing element, an element that is oriented substantially perpendicular to that axis or direction, that is to say, making with a perpendicular to this axis or this direction an angle not diverging by more than 10 degrees, preferably not more than 5 degrees;
  • circumferentially oriented speaking of a wheel element (or tire): oriented substantially parallel to the circumferential direction of the wheel (or tire), that is to say making with this direction an angle not not more than 10 degrees, preferably not more than 5 degrees; - "laminated product”, within the meaning of the International Patent Classification: any product having at least two layers or strips, of flat or non-planar form, which are bonded and connected together; the term “bound” or “connected” should be interpreted extensively to include all connecting or joining means, for example by gluing, nailing, riveting, bolting; "resin”: any synthetic resin, of the thermoplastic or thermosetting type (still referred to as the latter curable, polymerizable or crosslinkable), and by extension any composition, formulation based on said resin and further comprising one or more additives such as for example a curing agent.
  • the composite laminate product of the invention (1) has the essential feature of at least (with reference to Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 3):
  • connecting cylinders also have the characteristic of being composite cylinders, that is to say to include embedded fibers (or coated, both being considered synonymous) in a resin matrix.
  • the laminate product of the invention thus forms a hollow structure, very cellular, which can be described as "cellular” in that no other material is needed between the two strips and the cylinders (hollow and bottomless , by definition).
  • This deformable cellular structure can be used as an elastic beam (flat or non-planar) with high resistance to flexural-compression forces and high endurance to such repeated or alternating forces, this thanks to its ability to generate a deformation comparable to shear between its two bands under the action of various stresses in traction, flexion or compression.
  • the main direction X may be rectilinear as shown in FIG. 1 or in FIG. 3 (perspective section corresponding to the section of Fig. 1) or follow a curved line as shown in FIG. 2.
  • the laminate product of the invention has a high deformation potential in a purely elastic field.
  • the connecting cylinders (4) are particularly enduring because they exhibit a purely elastic behavior until breaking, without plastic deformation, unlike, for example, a metal structure which, under strong deformation, experiences a plastic behavior, ie, irreversible, which is harmful in a manner known to endurance.
  • This advantageous property also applies to the strips (2, 3) when the latter are also made of fiber / resin composite material.
  • the fibers of the connecting rolls (4) may be continuous fibers or short fibers, it is preferred to use continuous fibers. For better strength of the rolls, these fibers are more preferably unidirectional and circumferentially oriented in a plane perpendicular to the Y axis.
  • the connecting cylinders (4) work essentially in flexion. According to the circumferential axis of their reinforcing fibers, they have a modulus in extension (ASTM D 638) and in flexion (ASTM D 790) which are preferably greater than 15 GPa, more preferably greater than 30 GPa, in particular between 30 and 50 GPa.
  • the invention applies to cases where the two strips (2, 3) could be made of a material other than that of the rolls, for example metal or polymer.
  • the upper (2) and lower (3) strips (sometimes called “membranes” or rather “soles” by those skilled in the field of composite laminates) are composite strips which also comprise fibers embedded in a resin matrix.
  • the whole of the basic structure, constituted by the two strips (2, 3) and their plurality of connecting rolls (4), is made of composite material.
  • these fibers of the strips (2, 3) are continuous fibers; more preferably, these continuous fibers are unidirectional, oriented parallel to the main direction X so that the strips have a maximum tensile strength in the main direction X.
  • the two strips (2, 3) have a modulus in extension (ASTM D 638) which is preferably greater than 15 GPa, more preferably greater than 30 GPa (for example between 30 and 50 GPa).
  • the connecting cylinders (4) and / or the composite strips (2, 3) above may consist of a single filamentary layer or of several superimposed elementary filamentary layers whose fibers are all oriented in the main direction X.
  • this multilayer structure may be interspersed with one or more additional layers of crossed threads, in particular oriented along the Y axis (generatrix of the rolls), in order to reinforce the structure laterally and thus, according to a term used in the composites trade, to balance the overall structure.
  • the connecting rolls (4) have a diameter D which is substantially constant in a radial direction Z, normal to the X direction and to the Y axis, so as to maintain the upper bands ( 2) and lower (3) substantially (ie, approximately) equidistant.
  • the cylinders (4) may also have a diameter D which is linearly variable in the main direction X, when a structure is desired in which the distance between the two strips is capable of vary gradually along the main axis X.
  • the term "diameter” must be considered here, extensively, as the dimension of the roll (thickness included) in the direction radial Z.
  • the ratio d / D is between 0.10 and 0.50, where d represents the average distance d, measured along the X direction, between two consecutive connecting rolls, as illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • Mean distance means an average calculated on all the connecting cylinders (4) present in the laminate product (1). If d / D is less than 0.10, there is a risk of being exposed to a certain lack of shear flexibility, whereas if d / D is greater than 0.50, a lack of uniformity in the bending deformation may occur. For these reasons, the d / D ratio is more preferably in the range of about 0.15 to 0.40.
  • laminated product structures (1) according to the invention especially when the main direction X of the latter is not rectilinear but curved or circumferential (FIG 2), there is at least one, more preferably still all of the following characteristics which is verified:
  • a diameter D which is between 10 and 100 mm; an average distance d which is between 1 and 50 mm;
  • a width Lb of the strips and a width L c of the cylinders both measured in a direction parallel to the Y axis, which are each between 5 and 200 mm; a thickness E b bands and a thickness to cylinders (thickness measured in the radial direction Z) which are each between 0.25 and 3 mm.
  • a diameter D which is between 15 and 45 mm; an average distance d which is between 1.5 and 40 mm (in particular between 3 and 40 mm, more particularly between 5 and 15 mm); a width Lb of the strips and width L c of the rolls which are each between 20 and 100 mm;
  • a thickness E b of the strips and a thickness E c of the cylinders which are each between 0.5 and 2 mm.
  • D values less than 10 mm or greater than 100 mm are possible depending on the radii of curvature or wheel diameters envisaged.
  • a diameter D which is between 10 and 100 cm, in particular between 15 and 45 cm;
  • an average distance d which is between 1 and 50 cm, in particular between 1.5 and 40 cm;
  • a width L b of the strips and a width L c of the cylinders both measured in a direction parallel to the Y axis, which are each between 5 and 200 cm, in particular between 20 and 100 cm; a thickness E b of the strips and a thickness E 0 of the rolls (thicknesses measured in the radial direction Z) which are each between 0.25 and 3 cm, in particular between 0.5 and 2 cm.
  • the various constituent parts of the composite laminate product (1) of the invention in particular the connecting cylinders (4) and the upper (2) and lower (3) strips constituting the basic parts thereof, can be connected directly through to chemical, physical or mechanical fixing means.
  • fastening means include, for example, adhesives, rivets, bolts, staples, ligatures or seams.
  • the fastening means may be of various materials, such as metal, metal alloy, plastic or composite material (for example based on glass or carbon fibers).
  • the connecting cylinders (4) can also partially penetrate the upper (2) and / or lower (3) strips to which they are connected.
  • the connecting cylinders (4) can be connected indirectly to the upper (2) and lower (3) strips, that is to say by means of intermediate connecting pieces.
  • These intermediate pieces or “inserts” can take different geometric shapes, for example in the form of parallelepiped, dovetail, shaped "I", "T”, “U”; they can themselves be fixed to the base pieces (bands and connecting rolls) by fastening means as described hereinabove. above.
  • such "inserts” or reinforcing pieces may be used whenever the forces supported are too great, these inserts being able to reduce the stresses transmitted to the composite structure to acceptable levels.
  • These inserts are for example metal, metal alloy, plastic or composite material (for example fiberglass or carbon embedded in a resin).
  • the connecting cylinders (4) for at least part of them or more preferably for all of them, are reinforced by a reinforcement element called " radial cylinder reinforcement "(5) passing completely along their diameter, parallel to a radial direction Z which is perpendicular to the main direction X and to the generatrix Y of the connecting rolls, as illustrated for example in FIGS. 4 and 5.
  • the radial cylinder reinforcement (5) operates as a beam which prevents the deformation of the cylinders (4) perpendicularly to their Y axis (generator). By its stiffness in tension and in compression, it prevents the laminate product (1) from flaming when the composite structure is subjected to particularly severe bending.
  • any cross section it preferably has a small thickness relative to its other dimensions, it can take various elongated shapes such as wire or monofilament, film or ribbon shapes.
  • Its diameter ⁇ if it is a monofilament or, if one deviates from a circular cross section, its smaller lateral dimension measured along the main direction X, is preferably between 0 , 25 and 3 mm, more preferably between 0.5 and 1.5 mm.
  • the radial cylinder reinforcement (5) completely crosses, in the Z direction, the connecting cylinder so as to anchor itself in the upper and lower bands; such an embodiment is illustrated in FIG. 5 where it can be seen that the ends (5a, 5b) of each radial cylinder reinforcement (5) penetrate the upper (2) and lower (3) strips.
  • the radial cylinder reinforcement (5) when inserts or intermediate joining pieces are used to assemble the cylinder with the two strips, the radial cylinder reinforcement (5) completely traverses, in the Z direction, the connecting cylinder (4). ), the upper and lower strips (2, 3), so as to anchor in these inserts or even beyond if appropriate.
  • the radial cylinder reinforcement (5) is itself made of composite material and comprises unidirectional continuous fibers embedded in a resin matrix.
  • the radial cylinder reinforcement (5) is constituted by a series of discrete (elementary) reinforcements oriented parallel to the radial direction Z, said series being aligned along the generatrix Y of the connecting cylinders, as illustrated in FIG. 5 which shows a perspective section of the laminate product (1) of the invention.
  • These discrete reinforcements (5) are preferably monofilaments of any cross section, in particular circular.
  • the density of reinforcements (5) measured along the Y axis is preferably in a range from 5 to 50, more preferably from 10 to 40, for example from 15 to 35 reinforcements per dm of width (measured according to Y) of the cylinder of connection.
  • fiber applies to any type of reinforcing fiber, usable as long as the latter is compatible with its resin matrix.
  • a fiber is for example chosen from the group consisting of polyvinyl alcohol, aromatic polyamide (or “aramid”), polyamide-imide, polyimide fibers, polyester fibers, aromatic polyester, polyethylene, polypropylene, cellulose fibers. , rayon, viscose, polyphenylene benzobisoxazole (or “PBO”), polyethylene naphthenate (“PEN”), glass fiber, carbon fiber, silica fiber, ceramic fiber, and blends of such fiber.
  • fibers selected from the group consisting of glass fibers, carbon fibers and mixtures of such fibers. More preferably still, glass fibers are used.
  • the resin used is a preferably thermosetting resin.
  • This is for example a resin crosslinkable by ionizing radiation, such as for example an ultraviolet-visible radiation emitting preferably in the spectrum of at least 300 nm to
  • a beam of accelerated electrons or X-rays a beam of accelerated electrons or X-rays.
  • a composition comprising a resin crosslinkable by a peroxide, the subsequent crosslinking can then be carried out, when the time comes, by means of a supply of calories, by example by the action of microwaves.
  • a composition of the ionizing radiation curable type is used, the final polymerization being able to be triggered and easily controlled by means of an ionizing treatment, for example of UV or UV-visible type.
  • the resin used, in the thermoset state has an extension modulus (ASTM D 638) which is preferably at least equal to 2.3 GPa, more preferably greater than 2.5 GPa, especially greater than 3.0 GPa.
  • Its glass transition temperature (Tg), measured by DSC, is preferably greater than 130 ° C., more preferably greater than 140 ° C.
  • a crosslinkable resin a polyester resin (i.e., based on unsaturated polyester) or a vinylester resin is more preferably used. More preferably still, a vinylester resin is used.
  • the connecting rolls and their upper and lower strips consist entirely of glass fibers and / or carbon fibers embedded in a vinylester resin matrix.
  • Vinylester resins are well known in the field of composite materials. Without this definition being limiting, the vinylester resin is preferably of the epoxyvinylester type. It is more preferable to use a vinylester resin, in particular of the epoxide type, which is at least partly based (that is to say grafted on a structure of the type) novolac (also called phenoplast) and / or bisphenol, or preferably a vinylester resin based novolac, bisphenol, or novolak and bisphenol, as described for example in applications EP 1 074 369 and EP 1 174 250 (or US Patent 6 926 853).
  • the vinylester resin is preferably of the epoxyvinylester type. It is more preferable to use a vinylester resin, in particular of the epoxide type, which is at least partly based (that is to say grafted on a structure of the type) novolac (also called phenoplast) and / or bisphenol, or preferably a vinylester resin
  • An epoxyvinylester resin of novolac and bisphenolic type has shown excellent results; by way of examples, mention may be made in particular of the vinylester resins "ATLAC 590" or “ATLAC E-Nova FW 2045” from DSM (both diluted with styrene).
  • Such epoxyvinylester resins are available from other manufacturers such as Reichhold, Cray Valley, UCB.
  • the laminated product of the invention may advantageously consist solely of glass fiber composite parts embedded in a vinylester resin.
  • the various composite elements based on fibers and resin constituting the laminate product of the invention whether connecting cylinders as appropriate bands (lower and upper) and / or radial reinforcements of cylinders, it is possible to implement any suitable method for the manufacture of blocks, sheets or elongated elements such monofilaments or ribbons.
  • the liquid resin is subjected to at least partial polymerization, for example using UV or heat treatment, to stabilize, at least partially solidify said ring before separating it from its support.
  • the composite block thus stabilized, in which the resin composition is then at least partly in the solid phase, can then be easily handled, stored as is or treated immediately in order to finish polymerizing the resin (final baking or crosslinking).
  • final baking operation can be carried out under simple atmospheric pressure, "outside the mold” (or “open mold” according to a recognized terminology).
  • the composite laminate product of the invention described above may be an intermediate stage in the manufacture of an object or finished product which is or is not laminated in its final form.
  • This laminated product consists of elastic materials that retain their properties over a very wide range of temperatures; unexpectedly, it has been found capable of imitating, in this very broad temperature range, shear deformation of an elastomer of a shear band as described in the prior art.
  • the composite laminate product of the invention is particularly useful in tires or non-pneumatic wheels of all types of motor vehicles, terrestrial or non-terrestrial, in particular vehicles intended to face severe or aggressive driving conditions, or temperatures such as, for example, lunar vehicles, road transport vehicles, off-the-road vehicles such as agricultural or civil engineering machinery, or any other type of transport or
  • vehicles intended to face severe or aggressive driving conditions or temperatures
  • temperatures such as, for example, lunar vehicles, road transport vehicles, off-the-road vehicles such as agricultural or civil engineering machinery, or any other type of transport or
  • the use of an elastomeric material is not possible or is not desired.
  • FIG. 6 very schematically represents a radial section (ie, in a plane perpendicular to the axis of rotation Y of the wheel) of a non-pneumatic elastic wheel (10), which is structurally supported (ie , thanks to a supporting structure), the circumferential shear band (13) is constituted by a laminate product according to the invention.
  • This non-pneumatic wheel (10), defining three perpendicular, circumferential (X), axial (Y) and radial (Z) directions, comprises at least:
  • the two membranes (14, 16) are connected to each other via a series extending in the circumferential direction (X) of connecting rolls (15), said connecting rolls (15) being non-contiguous according to the circumferential direction X and having their generatrix oriented in the axial direction Y; the connecting cylinders (15) are composite cylinders having fibers embedded in a resin matrix.
  • the axis (generatrix) of the connecting cylinders is aligned parallel to the axis of rotation of the wheel, at least in the structure of the wheel at rest (not deformed).
  • each cylinder (15) is reinforced by a series of radially oriented radial reinforcing rollers (Z), said series being aligned along the generatrix (Y direction). cylinders and containing in this direction, for example, a density of 5 to 15 threads per cylinder dm.
  • Each radial cylinder reinforcement (17) completely traverses the connecting cylinder (15) according to its diameter so as to anchor its two ends in the inner (14) and outer (16) membranes.
  • each circumferential membrane (14, 16), of thickness approximately equal to 1 mm consists for example of two times three layers of continuous glass fibers ("Advantex” from the company Owens Corning title 1200 tex), degassed and impregnated with a vinylester resin ("Atlac 590” from the company DSM + photoinitiator “Irgacure 819” from the company Ciba), between which was added a fiberglass screen fabric (glass " 125 g / m 2 ), impregnated with vinylester resin, for balancing the composite assembly.
  • the membrane was obtained by filament winding (ribbon from a nozzle of 0.2 x 5 mm) at an angle close to zero degrees.
  • each membrane has, for example, in the direction of its reinforcing fibers, a tensile modulus of the order of 45 GPa.
  • the connecting cylinders (15), of diameter and thickness respectively equal to about 30 mm and 0.8 mm, were prepared as the above membranes, by filament winding in four layers, perpendicular to the axis (generator) of the cylinder. After which the whole was cured under UV (on the winding support).
  • the connecting rolls have a constant diameter D in the radial direction, so as to maintain the outer (16) and inner (14) circumferential membranes substantially equidistant.
  • the average distance d, measured along the circumferential direction X, between two consecutive connecting rolls (15) is, for example, approximately 7 mm.
  • the radial cylinder reinforcements (17) are, for example, composite monofilaments made of glass fibers ("Advantex”) coated in a vinylester resin ("Atlac E-Nova FW 2045" resin from the company DSM); When viewed in section, these composite monofilaments have a large number of elementary filaments embedded in a resin which, once polymerized, gives the product the appearance of a single strand. Their diameter ⁇ is equal to about 1 mm. They have been prepared in a known manner by pultrusion, as described, for example, in the abovementioned patent application EP 1 174 250. Such composite monofilaments and their manufacture have also been described in patent application EP 1,167,080 (or US Pat. No. 7,032,637) as reinforcing elements for conventional tires of the pneumatic type.
  • the support elements (12) or “wheel spokes”, with low compression stiffness, work in tension to transmit the forces between the annular shear band (13) and the hub (11) of the wheel, as described for example in the aforementioned US Pat. No. 7,201,194 (see for example Fig. 7 to Fig. 11 of the patent).
  • Their thickness is fine relative to that of the membranes, preferably less than 0.5 mm, more preferably less than 0.3 mm.
  • wheel spokes (12) can be made of materials as diverse as metal (or metal alloys), polymers or hybrid materials, reinforced or not.
  • polymers such as polyurethanes, composite materials comprising fibers, in particular glass or carbon fibers, coated or impregnated with a resin.
  • the module in extension of the materials used is of course adapted to the load that will be supported by each spoke wheel. In known manner, by adjusting the elongation capacity of the wheel spokes (or that of the materials constituting them), it is possible to adjust the footprint of the wheel.
  • wheel spokes which are themselves made of a composite material, such as, for example, a PTFE (polytetrafluoroethylene) impregnated glass fiber cloth or continuous, unidirectional layers of glass fibers embedded in a vinylester resin matrix.
  • a composite material such as, for example, a PTFE (polytetrafluoroethylene) impregnated glass fiber cloth or continuous, unidirectional layers of glass fibers embedded in a vinylester resin matrix.
  • FIG. 6 shows that, according to a preferred embodiment, there is a wheel radius (12) facing each connecting cylinder (15), each wheel radius (12) being more preferably substantially aligned, in a radial direction Z, with each radial cylinder reinforcement (17).
  • the fiber content is for example about 70% (ie about 30% resin).
  • any suitable method of assembly of the elements described above can be used, for example by adopting the following consecutive steps:
  • the wheel of the invention satisfies the relation 0.7 ⁇ Di / De ⁇ 1, more preferably the relation 0.8 ⁇ Di / De ⁇ I, Di being the inner circumferential membrane diameter (14) and De being the diameter of the outer circumferential membrane (16).
  • Di and De are in a range of about 200 mm to 2000 mm.
  • connecting cylinders (15) can be connected directly to the membranes (14, 16) by means of suitable fastening means already described, or indirectly connected by means of intermediate connecting parts, in particular by means of inserts. metal, plastic or composite material, also having the function of strengthening the assembly points.
  • FIG. 7 illustrates another example of a wheel (10) in which the wheel spokes (12), of very thin thickness (approximately 0.15 mm), are assembled by means of such inserts (1 10, 140), a part to the hub (1 1) wheel, on the other hand to the inner circumferential membrane (14).
  • the inserts (1 10) assembling the wheel spokes (12) on the rigid hub (11) are for example in the form of "U" -shaped, made of a composite material (fiber-resin), in particular fiberglass / vinylester resin, with a thickness of about 1 mm. They have by For example, the filament winding has been produced as previously indicated for the connecting cylinders (15) in successive layers on a support in the form of a flattened cylinder. After UV polymerization, the half U were obtained by cutting the flattened cylinder.
  • the inserts (140) assembling the wheel spokes (12) on the inner circumferential membrane (14) are for example of the same thickness but of smaller size, for example in the form of "I", themselves made of composite material such as fiberglass / vinylester resin; they were manufactured as previously indicated for the other inserts (110).
  • FIG. 8 shows a perspective view of another example of a non-pneumatic wheel (20) whose shearing band (13) comprises, as it were, several elementary shear bands arranged in radial planes (ie, perpendicular to the axial direction Y) parallel, each of them being constituted by a laminate product according to the invention.
  • FIG. 8 shows that each elementary outer circumferential membrane (16a, 16b, 16c, 16d) is relatively narrow (axial width equal, for example, to 40 mm, measured along Y) relative to the total axial width of the wheel (by example equal to 200 mm).
  • the inner circumferential membrane (14), hardly visible in this view, may itself consist of one or more elementary internal circumferential membranes, for example two in number (for example each of axial width equal to 80 mm) or four (for example each of axial width equal to 40 mm).
  • the elementary shear bands are here circumferentially arranged with respect to each other such that their connecting cylinders (15) (axial width equal to 40 mm) are substantially aligned with an elementary shear band at the same time. Another, in the axial direction Y. Such a configuration gives the wheel greater axial flexibility and can provide an advantageous decoupling to "absorb" more effectively an obstacle when driving.
  • the elementary shear strips could be arranged in such a way that their connecting cylinders (15) are arranged in staggered rows in the axial direction Y, from one elementary shear band to the other .
  • a tread could possibly be added to the wheels previously described, arranged radially above the outer circumferential membrane (16) when the latter is not intended for direct contact with the ground when rolling the non-pneumatic wheel.
  • This tread may consist of materials as diverse as metal (or metal alloys), polymers or hybrid materials metal-polymer.
  • polymers mention may be made, for example, of polyesters such as PET, PTFE, cellulose such as rayon, rubbers such as diene rubbers or polyurethanes.
  • a tread made of metal or polymer other than rubber is preferred.
  • the tread is in the form of a three-dimensional fabric, especially in the abovementioned materials, the thickness of which is for example between 5 and 20 mm.
  • This tread may be fixed to the shear band of the wheel by various fastening means as described above, for example by gluing or bolting, or even using assembly means such as the previously described inserts. According to another possible embodiment, it could be incorporated directly into the outer circumferential membrane (16) during its manufacture.

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Abstract

Produit stratifié composite (1) formant une structure cellulaire déformable, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : une bande supérieure (2) et une bande inférieure (3) orientées toutes deux selon une même direction principale X; entre les deux bandes (2, 3) et connectant ces dernières, une série s'étendant dans la direction X de cylindres (4) dits cylindres de connexion, lesdits cylindres de connexion (4) étant non jointifs selon la direction X et ayant leur génératrice orientée selon un axe Y perpendiculaire à la direction X, et en ce que lesdits cylindres de connexion sont des cylindres composites comportant des fibres noyées dans une matrice de résine. Un tel produit stratifié est utilisable comme une poutre élastique à résistance élevée aux efforts en flexion-compression et à haute endurance à de tels efforts répétés ou alternés, en particulier comme bande de cisaillement dans une roue élastique non pneumatique.

Description

PRODUIT STRATIFIE COMPOSITE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention est relative à des produits stratifiés, c'est-à-dire à des produits faits de plusieurs couches ou bandes de forme plane ou non plane qui sont reliées entre elles, par exemple du type cellulaire ou nid d'abeilles.
L'invention est plus particulièrement relative à des produits stratifiés composites dont tout ou partie est constituée de fibres enrobées dans une matrice de résine et dont la forme géométrique spécifique permet l'obtention d'une structure cellulaire déformable utilisable comme poutre résistante aux efforts en flexion-compression.
L'invention se rapporte également aux bandages ou aux roues élastiques (flexibles) pour véhicules automobiles du type « non-pneumatiques », c'est-à-dire ne nécessitant pas de gaz de gonflage tels que l'air pour prendre leur forme utilisable.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les bandages ou roues flexibles non pneumatiques sont bien connus de l'homme du métier. Ils ont été décrits dans de très nombreux documents brevets, par exemple dans les brevets ou demandes de brevet EP 1 242 254 (ou US 6 769 465), EP 1 359 028 (ou US 6 994 135), EP 1 242 254 (ou US 6 769 465), US 7 201 194, WO 00/37269 (ou US 6 640 859), WO 2007/085414.
De tels bandages non pneumatiques, lorsqu'il sont associés à tout élément mécanique rigide destiné à assurer la liaison entre le bandage flexible et le moyeu d'une roue, remplacent l'ensemble constitué par le bandage pneumatique, la jante et le disque tels qu'on les connaît sur la plupart des véhicules routiers actuels.
En particulier, le brevet US 7 201 194 précité décrit un bandage non pneumatique, supporté structurellement (sans pression interne), qui a pour caractéristique essentielle de comporter une bande annulaire de renfort qui supporte la charge sur le bandage et une pluralité d'éléments de support ou rayons, à très faible rigidité de compression, qui travaillent en tension pour transmettre les efforts entre la bande annulaire et le moyeu de la roue. Cette bande annulaire (ou bande de cisaillement) comporte deux membranes formées de câblés essentiellement inextensibles, enrobés de caoutchouc naturel ou synthétique, séparées par une couche de cisaillement elle-même en caoutchouc. Le principe de fonctionnement d'une telle bande est que le module de cisaillement de la couche de cisaillement est très nettement inférieur au module en extension des deux membranes, tout en étant suffisant pour pouvoir transmettre correctement les efforts d'une membrane à l'autre et faire travailler ainsi ladite bande en cisaillement.
Grâce à cette bande annulaire, il est possible de fabriquer des bandages ou roues non pneumatiques, aptes à rouler dans des conditions sévères ou agressives sans risque aucun de crevaison et sans l'inconvénient de devoir maintenir une pression d'air à l'intérieur du bandage.
En outre, comparativement aux bandages non pneumatiques de l'art antérieur, est obtenue ici une pression de contact au sol qui est plus uniformément répartie, d'où un meilleur travail du bandage, une tenue de route et une résistance à l'usure améliorées.
Toutefois, une telle bande de cisaillement en caoutchouc n'est pas dépourvue d'inconvénients.
Tout d'abord, aux températures usuelles d'utilisation, par exemple entre - 3O0C et + 40°C, elle est relativement hystérétique, c'est-à-dire qu'une partie de l'énergie fournie pour le roulage est dissipée (perdue) sous forme de chaleur. Ensuite, pour des températures d'utilisation notamment plus basses, comme celles que l'on peut trouver par exemple dans des zones géographiques du type polaires, typiquement inférieures à - 50°C voire moins, il est bien connu que le caoutchouc devient rapidement fragile, cassant et donc inutilisable. Sous de telles conditions extrêmes, on comprend d'autre part que des fluctuations plus ou moins larges et rapides de température, combinées par exemple à des contraintes mécaniques relativement élevées, peuvent aussi entraîner des problèmes d'adhésion entre les deux membranes et la couche de cisaillement, avec un risque de flambage localisé de la bande de cisaillement au niveau des membranes et une endurance finalement dégradée.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
Poursuivant leurs recherches, les Demanderesses ont trouvé un produit stratifié nouveau, utilisable notamment comme bande de cisaillement dans des bandages ou roues non pneumatiques tels que décrits ci-dessus, qui permet de pallier au moins en partie les inconvénients précités. Ainsi, selon un premier objet, la présente invention concerne un produit stratifié composite formant une structure cellulaire déformable, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :
o une bande supérieure et une bande inférieure orientées toutes deux selon une même direction principale X ; o entre les deux bandes et connectant ces dernières, une série, s'étendant dans la direction X, de cylindres dits cylindres de connexion, lesdits cylindres de connexion étant non jointifs selon la direction X et ayant leur génératrice orientée selon un axe Y perpendiculaire à la direction X,
et en ce que lesdits cylindres de connexion sont des cylindres composites comportant des fibres noyées dans une matrice de résine.
Ce produit stratifié de l'invention possède une structure cellulaire déformable, très aérée, qui s'est révélé présenter, de manière inattendue, une résistance élevée aux efforts en flexion et/ou compression et une haute endurance à de tels efforts répétés ou alternés. Il présente l'avantage d'être non hystérétique.
En outre, selon un mode de réalisation particulièrement préférentiel, lorsque les cylindres de connexion et les bandes supérieure et inférieure sont notamment constitués d'un matériau composite à base de fibres de verre et/ou de carbone noyées dans une résine thermodurcissable du type polyester ou vinylester, ce produit stratifié s'est révélé par ailleurs non seulement capable de résister à des températures extrêmement basses mais aussi apte à être utilisé dans un très large gamme de températures s'étendant typiquement de - 2500C jusqu'à + 1500C.
L'invention concerne également l'utilisation d'un tel produit stratifié comme élément de construction de tout produit fini, ainsi que tout produit fini comportant un produit stratifié . conforme à l'invention.
Elle concerne particulièrement l'utilisation d'un tel produit stratifié comme élément de renforcement d'un bandage ou d'une roue non pneumatique, en particulier comme bande de cisaillement d'un tel bandage ou d'une telle roue.
L'invention ainsi que ses avantages seront aisément compris à la lumière de la description détaillée et des exemples de réalisation qui suivent, ainsi que des figures relatives à ces exemples qui schématisent (sans respect d'une échelle spécifique) :
en coupe transversale, un produit stratifié selon l'invention orienté selon une direction principale X qui est rectiligne (Fig. 1 et Fig. 4) ; - A -
- en coupe transversale, un produit stratifié selon un autre mode de réalisation de l'invention, orienté selon une direction principale X qui suit une ligne courbe (Fig. 2) ;
- une vue en perspective des coupes transversales des Fig. 1 et Fig. 4 précédentes (Fig. 3 et Fig. 5, respectivement) ; - en coupe radiale, deux exemples de roue élastique non pneumatique comportant un produit stratifié selon l'invention (Fig. 6 et Fig. 7) ; une vue complète en perspective d'un exemple de roue élastique non pneumatique comportant un produit stratifié selon l'invention (Fig. 8).
DEFINITIONS
Dans la présente description, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des % en masse.
D'autre part, dans la présente demande, on entend par :
- "composite", en parlant d'un matériau ou objet quelconque : un matériau ou objet comportant des fibres, courtes ou continues, enrobées dans une matrice de résine ; - "couche" ou "bande" : une feuille ou tout autre élément d'épaisseur relativement faible par rapport à ses autres dimensions, cette couche pouvant être ou non de nature homogène ou cohésive ;
"cylindre", tout cylindre creux (i.e., sans fond) au sens le plus large du terme, c'est-à-dire tout objet de forme cylindrique de section droite (orthonormale) quelconque, c'est-à-dire dont le contour définit une ligne fermée sans point d'inflexion (cas par exemple d'une section circulaire, ovale, elliptique) ou avec point(s) d'inflexion ; selon une telle définition, on comprendra que des termes tels que tube, tube cylindrique, portion de tube cylindrique, élément tubulaire, colonne tubulaire, élément cylindrique désignent tous ledit "cylindre" ; - "fibres unidirectionnelles", un ensemble de fibres essentiellement parallèles entre elles, c'est-à-dire orientées selon un même axe ;
"non pneumatique", en parlant d'une roue ou d'un bandage : une roue ou un bandage conçu(e) pour être capable de porter une charge substantielle sans pression de gonflage, c'est-à-dire ne nécessitant pas un gaz de gonflage tel que l'air pour prendre sa forme utilisable et supporter la charge ;
"orienté selon un axe ou une direction" en parlant d'un élément quelconque tel qu'une bande, une fibre ou autre élément de renforcement longiligne, un élément qui est orienté sensiblement parallèlement à cet axe ou cette direction, c'est-à-dire faisant avec cet axe ou cette direction un angle ne s'écartant pas de plus de 10 degrés (c'est-à-dire nul ou au plus égal à 10 degrés), de préférence pas de plus de 5 degrés ; - "orienté perpendiculairement à un axe ou une direction" : en parlant d'un élément quelconque tel qu'une bande, une fibre ou autre élément de renforcement longiligne, un élément qui est orienté sensiblement perpendiculairement à cet axe ou cette direction, c'est-à-dire faisant avec une perpendiculaire à cet axe ou cette direction un angle ne s'écartant pas de plus de 10 degrés, de préférence pas de plus de 5 degrés ;
- "orienté radialement", en parlant d'un élément de roue (ou de bandage) : orienté selon une direction quelconque passant par l'axe de rotation de la roue (ou du bandage) et sensiblement perpendiculairement à cette direction, c'est-à-dire faisant avec cette direction un angle ne s'écartant pas de plus de 10 degrés, de préférence pas de plus de 5 degrés ;
"orienté circonférentiellement", en parlant d'un élément de roue (ou de bandage) : orienté sensiblement parallèlement à la direction circonférentielle de la roue (ou du bandage), c'est-à-dire faisant avec cette direction un angle ne s'écartant pas de plus de 10 degrés, de préférence pas de plus de 5 degrés ; - "produit stratifié", au sens de Ia classification internationale des brevets : tout produit comportant au moins deux couches ou bandes, de forme plane ou non plane, qui sont liées, connectées entre elles ; l'expression "lié" ou "connecté" doit être interprétée de façon extensive de manière à inclure tous les moyens de liaison ou d'assemblage, par exemple par collage, clouage, rivetage, boulonnage ; - "résine" : toute résine synthétique, de type thermoplastique ou de type thermodurcissable (encore dite pour cette dernière durcissable, polymérisable ou réticulable), et par extension toute composition, formulation à base de ladite résine et comportant en outre un ou plusieurs additifs tels que par exemple un agent durcissant.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Le produit stratifié composite de l'invention (1) a pour caractéristique essentielle de comporter au moins (en référence aux Fig. 1, Fig. 2 et Fig. 3) :
o une bande supérieure (2) et une bande inférieure (3) orientées toutes deux selon une même direction principale X ; o entre les deux bandes (2, 3) et connectant ces dernières, une série s'étendant dans Ia direction X de cylindres (4) de connexion, non jointifs selon la direction X et ayant leur génératrice orientée selon un axe Y perpendiculaire à la direction X (tout au moins dans la structure non déformée).
Ces cylindres de connexion ont en outre pour caractéristique d'être des cylindres composites, c'est-à-dire de comporter des fibres noyées (ou enrobées, les deux étant considérés comme synonymes) dans une matrice de résine. Le produit stratifié de l'invention forme ainsi une structure creuse, très alvéolée, que l'on peut qualifier de "cellulaire" en ce sens qu'aucune autre matière n'est nécessaire entre les deux bandes et les cylindres (creux et sans fond, par définition).
Cette structure cellulaire déformable est utilisable comme une poutre élastique (plane ou non plane) à résistance élevée aux efforts en flexion-compression et haute endurance à de tels efforts répétés ou alternés, ceci grâce à sa capacité à générer une déformation assimilable à du cisaillement entre ses deux bandes sous l'action de diverses sollicitations en traction, flexion ou compression.
La direction principale X peut être rectiligne comme représenté à la Fig. 1 ou à la Fig. 3 (coupe en perspective correspondant à la coupe de la Fig. 1) ou bien suivre une ligne courbe comme représenté à la Fig. 2.
Grâce à ses cylindres de connexion (4) en matériau composite, le produit stratifié de l'invention présente un potentiel de déformation important dans un domaine purement élastique. Les cylindres de connexion (4) sont particulièrement endurants car ils présentent un comportement purement élastique jusqu'à la rupture, sans déformation plastique, contrairement par exemple à une structure métallique qui connaît sous forte déformation un comportement plastique, i.e., irréversible, nuisible de manière connue à l'endurance. Cette propriété avantageuse s'applique également aux bandes (2, 3) lorsque ces dernières sont elles aussi en matériau composite fibres/ résine.
Comparativement à une structure en métal, on obtient ainsi une structure plus endurante, nettement plus légère (densité du composite proche de 2) et résistant en outre à la corrosion.
Les fibres des cylindres de connexion (4) peuvent être des fibres continues ou des fibres courtes, on préfère utiliser des fibres continues. Pour une meilleure résistance des cylindres, ces fibres sont plus préférentiellement unidirectionnelles et orientées circonférentiellement dans un plan perpendiculaire à l'axe Y.
Les cylindres de connexion (4) travaillent essentiellement en flexion. Selon l'axe circonférentiel de leurs fibres de renforcement, ils présentent un module en extension (ASTM D 638) et en flexion (ASTM D 790) qui sont de préférence supérieurs à 15 GPa, plus préférentiellement supérieurs à 30 GPa, notamment compris entre 30 et 50 GPa.
L'invention s'applique aux cas où les deux bandes (2, 3) pourraient être constituées d'un matériau autre que celui des cylindres, par exemple en métal ou en polymère. Selon un mode de réalisation préférentiel, les bandes supérieure (2) et inférieure (3) (appelées parfois "membranes" ou plutôt "semelles" par l'homme du métier dans le domaine des stratifiés composites) sont des bandes composites qui comportent également des fibres noyées dans une matrice de résine. Ainsi, l'ensemble de la structure de base, constitué par les deux bandes (2, 3) et leur pluralité de cylindres de connexion (4), est en matériau composite. De préférence, ces fibres des bandes (2, 3) sont des fibres continues ; plus préférentiellement, ces fibres continues sont unidirectionnelles, orientées parallèlement à la direction principale X afin que les bandes aient un maximum de résistance en traction dans la direction principale X. Dans cette direction X, les deux bandes (2, 3) présentent un module en extension (ASTM D 638) qui est de préférence supérieur à 15 GPa, plus préférentiellement supérieur à 30 GPa (par exemple entre 30 et 50 GPa).
Les cylindres de connexion (4) et/ou les bandes composites (2, 3) ci-dessus peuvent être constitués d'une seule couche filamenteuse ou de plusieurs couches filamenteuses élémentaires superposées dont les fibres sont toutes orientées selon la direction principale X. Dans cette structure multicouches peuvent être intercalées une ou plusieurs autres couches additionnelles de fils croisés, notamment orientés selon l'axe Y (génératrice des cylindres), ceci afin de renforcer la structure latéralement et ainsi, selon un terme consacré dans le métier des composites, équilibrer la structure d'ensemble.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel, les cylindres de connexion (4) ont un diamètre D qui est sensiblement constant selon une direction Z dite radiale, normale à la direction X et à l'axe Y, de manière à maintenir les bandes supérieure (2) et inférieure (3) sensiblement (i.e., à peu près) équidistantes.
Selon un autre mode de réalisation possible de l'invention, les cylindres (4) peuvent également avoir un diamètre D qui est linéairement variable dans la direction principale X, lorsqu'on souhaite une structure dans laquelle la distance entre les deux bandes est susceptible de varier progressivement selon l'axe principal X.
Comme déjà indiqué, la définition des cylindres (4) n'étant pas limitée à des cylindres de section droite circulaire, le terme "diamètre" doit être considéré ici, de manière extensive, comme Ia dimension du cylindre (épaisseur comprise) dans la direction radiale Z.
L'homme du métier saura, en fonction des applications particulières visées, ajuster les dimensions particulières des cylindres de connexion (4) et des bandes (2, 3), leur arrangement relatif, aux dimensions du produit fini destiné à incorporer le produit stratifié de l'invention. La dimension D par exemple permet d'ajuster la raideur en flexion des cylindres de connexion. Une caractéristique essentielle du produit stratifié de l'invention (1) est que ces cylindres de connexion (4) sont non jointifs dans la direction principale X afin qu'ils puissent se déformer et travailler en flexion.
De préférence, le rapport d/D est compris entre 0,10 et 0,50, d représentant la distance moyenne d, mesurée selon la direction X, entre deux cylindres de connexion consécutifs, tel qu'illustré aux Fig. 1 et 2. Par distance moyenne, on entend une moyenne calculée sur l'ensemble des cylindres de connexion (4) présents dans le produit stratifié (1). Si d/D est inférieur à 0,10, on risque s'exposer à un certain manque de souplesse en cisaillement alors que si d/D est supérieur à 0,50, un manque d'uniformité de la déformation de flexion peut apparaître. Pour ces raisons, le rapport d/D est plus préférentiellement compris dans un domaine d'environ 0,15 à 0,40.
On notera à ce titre que, sur la figure 6 schématique qui sera commentée plus tard, les cylindres de connexion (15) ainsi que les rayons de roue (12) ont été représentés en nombre relativement réduit par rapport aux modes de réalisation préférentiels de l'invention, ceci dans un simple but de simplification de Ia figure.
A titre d'exemples préférentiels de structures de produit stratifié (1) selon l'invention, notamment lorsque la direction principale X de ce dernier n'est pas rectiligne mais courbe ou circonférentielle (Fig. 2), on a au moins une quelconque, plus préférentiellement encore l'ensemble des caractéristiques suivantes qui est vérifié(e) :
un diamètre D qui est compris entre 10 et 100 mm ; - une distance moyenne d qui est comprise entre 1 et 50 mm ;
- une largeur Lb des bandes et une largeur Lc des cylindres, mesurées toutes deux dans une direction parallèle à l'axe Y, qui sont chacune comprises entre 5 et 200 mm ; une épaisseur Eb des bandes et une épaisseur à des cylindres (épaisseurs mesurées selon la direction radiale Z) qui sont chacune comprises entre 0,25 et 3 mm.
Ces caractéristiques préférentielles correspondent particulièrement au cas où le produit stratifié de l'invention est utilisé comme bande de cisaillement dans une roue non pneumatique de dimension usuelle, comme cela sera développé plus en détail plus loin.
Plus préférentiellement, pour les raisons indiquées ci-dessus, on a au moins une quelconque, plus préférentiellement encore l'ensemble des caractéristiques suivantes qui est vérifié(e) :
un diamètre D qui est compris entre 15 et 45 mm ; une distance moyenne d qui est comprise entre 1,5 et 40 mm (notamment entre 3 et 40 mm, plus particulièrement entre 5 et 15 mm) ; - une largeur Lb des bandes et largeur Lc des cylindres qui sont chacune comprises entre 20 et 100 mm ;
- une épaisseur Eb des bandes et une épaisseur Ec des cylindres qui sont chacune comprises entre 0,5 et 2 mm.
Bien entendu, des valeurs D inférieures à 10 mm ou supérieures à 100 mm restent possibles en fonction des rayons de courbure ou des diamètres de roues envisagés.
Ainsi, à titre d'autres exemples préférentiels possibles de structures de produit stratifié selon l'invention, on a au moins une quelconque, plus préférentiellement encore l'ensemble des caractéristiques suivantes qui est vérifié(e) :
- un diamètre D qui est compris entre 10 et 100 cm, notamment entre 15 et 45 cm ;
- une distance moyenne d qui est comprise entre 1 et 50 cm, notamment entre 1,5 et 40 cm ;
- une largeur Lb des bandes et une largeur Lc des cylindres, mesurées toutes deux dans une direction parallèle à l'axe Y, qui sont chacune comprises entre 5 et 200 cm, notamment entre 20 et 100 cm ; une épaisseur Eb des bandes et une épaisseur E0 des cylindres (épaisseurs mesurées selon la direction radiale Z) qui sont chacune comprises entre 0,25 et 3 cm, notamment entre 0,5 et 2 cm.
Les différentes pièces constitutives du produit stratifié (1) composite de l'invention, en particulier les cylindres de connexion (4) et les bandes supérieure (2) et inférieure (3) qui en constituent les pièces de base, peuvent être connectés directement grâce à des moyens de fixation chimiques, physiques ou mécaniques. A titre d'exemples de tels moyens de fixation, on citera par exemple des adhésifs, des rivets, boulons, agrafes, des ligatures ou coutures diverses. Les moyens de fixation peuvent être en matériaux divers, tels que métal, alliage métallique, matière plastique ou encore en matériau composite (par exemple à base de fibres de verre ou de carbone).
Pour un meilleur ancrage, les cylindres de connexion (4) peuvent aussi pénétrer partiellement dans les bandes supérieure (2) et/ou inférieure (3) auxquelles ils sont connectés.
Selon un autre mode de réalisation possible, les cylindres de connexion (4) peuvent être connectés indirectement aux bandes supérieure (2) et inférieure (3), c'est-à-dire au moyen de pièces d'assemblage intermédiaires. Ces pièces intermédiaires ou "inserts" peuvent prendre différentes formes géométriques, par exemple en forme de parallélépipède, de queue d'aronde, en forme de "I", de "T", de "U" ; elles peuvent être elles-mêmes fixées aux pièces de base (bandes et cylindres de connexion) par des moyens de fixation tels que décrits ci- dessus. On peut utiliser notamment de tels "inserts" ou pièces de renfort chaque fois que les efforts supportés sont trop importants, ces inserts pouvant abaisser jusqu'à des taux admissibles les contraintes transmises à la structure composite. Ces inserts sont par exemple en métal, alliage métallique, en matière plastique ou encore en matériau composite (par exemple en fibres de verre ou carbone noyées dans une résine).
Selon un autre mode de réalisation particulièrement préférentiel de l'invention, les cylindres de connexion (4), pour au moins une partie d'entre eux ou plus préférentiellement pour la totalité d'entre eux, sont renforcés par un élément de renforcement dit "renfort radial de cylindre" (5) les traversant totalement selon leur diamètre, parallèlement à une direction Z radiale qui est perpendiculaire à Ia direction principale X et à la génératrice Y des cylindres de connexion, comme illustré par exemple aux figures 4 et 5.
Le renfort radial de cylindre (5) travaille comme une poutre qui prévient la déformation des cylindres (4) perpendiculairement à leur axe Y (génératrice). Par sa raideur en traction et en compression, il évite au produit stratifié (1) de flamber lorsque la structure composite est soumise à des flexions particulièrement sévères.
De section droite quelconque, il a préférentiellement une épaisseur faible relativement à ses autres dimensions, il peut prendre différentes formes longilignes telles que des formes de fil ou monofilament, film ou ruban.
Son diamètre φ s'il s'agit d'un monofilament ou, si l'on s'écarte d'une section droite circulaire, sa plus petite dimension latérale mesurée selon la direction principale X, est de préférence compris(e) entre 0,25 et 3 mm, plus préférentiellement entre 0,5 et 1,5 mm.
Bien entendu, sa longueur ne peut pas être inférieure à la dimension D des cylindres, elle est préférentiellement supérieure à D. Ainsi, selon un mode de réalisation préférentiel, le renfort radial de cylindre (5) traverse entièrement, dans la direction Z, Ie cylindre de connexion de manière à s'ancrer dans les bandes supérieure et inférieure ; un tel mode de réalisation est illustré à la Fig. 5 où l'on peut voir que les extrémités (5a, 5b) de chaque renfort radial de cylindre (5) pénètrent dans les bandes supérieure (2) et inférieure (3).
Selon un mode de réalisation plus préférentiel, lorsque des inserts ou pièces d'assemblage intermédiaires sont utilisés pour assembler le cylindre avec les deux bandes, le renfort radial de cylindre (5) traverse entièrement, dans la direction Z, le cylindre de connexion (4), les bandes supérieure et inférieure (2, 3), de manière à s'ancrer dans ces inserts voire même au- delà si cela est approprié. Selon un autre mode de réalisation plus préférentiel, le renfort radial de cylindre (5) est lui- même en matériau composite et comporte des fibres continues unidirectionnelles noyées dans une matrice de résine.
Selon un autre mode de réalisation plus préférentiel, le renfort radial de cylindre (5) est constitué par une série de renforts discrets (élémentaires) orientés parallèlement à la direction radiale Z, ladite série étant alignée suivant la génératrice Y des cylindres de connexion, comme illustré à la Fig. 5 qui représente une coupe en perspective du produit stratifié (1) de l'invention.
Ces renforts discrets (5) sont de préférence des monofilaments de section droite quelconque, notamment circulaire. La densité de renforts (5) mesurée selon l'axe Y est préférentiellement comprise dans un domaine de 5 à 50, plus préférentiellement de 10 à 40, par exemple de 15 à 35 renforts par dm de largeur (mesurée selon Y) de cylindre de connexion.
Dans toute la présente description, sauf précision particulière, le terme "fibre" s'applique à tout type de fibre de renforcement, utilisable dès lors que cette dernière est compatible avec sa matrice de résine. Une telle fibre est par exemple choisie dans le groupe constitué par les fibres d'alcool polyvinylique, de polyamide aromatique (ou "aramide"), polyamide-imide, polyimide, les fibres polyester, polyester aromatique, polyéthylène, polypropylène, les fibres de cellulose, rayonne, viscose, polyphénylène benzobisoxazole (ou "PBO"), polyéthylène naphténate ("PEN"), les fibres de verre, de carbone, de silice, les fibres céramiques, et les mélanges de telle fibres.
On préfère utiliser, notamment pour une application à très basse température, des fibres choisies dans le groupe constitué par les fibres de verre, les fibres de carbone et les mélanges de telles fibres. Plus préférentiellement encore, on utilise des fibres de verre.
La résine employée est une résine de préférence thermodurcissable. Il s'agit par exemple d'une résine réticulable par un rayonnement ionisant, tel que par exemple un rayonnement ultraviolet - visible émettant de préférence dans le spectre allant au moins de 300 nm à
450 nm, un faisceau d'électrons accélérés ou de rayons X. On peut choisir aussi une composition comprenant une résine réticulable par un peroxyde, la réticulation ultérieure pouvant alors être effectuée, le moment venu, au moyen d'un apport de calories, par exemple par l'action de micro-ondes. De préférence, on utilise une composition du type durcissable par un rayonnement ionisant, la polymérisation finale pouvant être déclenchée et contrôlée aisément au moyen d'un traitement ionisant, par exemple de type UV ou UV-visible.
La résine utilisée, à l'état thermodurci, présente un module en extension (ASTM D 638) qui est préférentiellement au moins égal à 2,3 GPa, plus préférentiellement supérieur à 2,5 GPa, notamment supérieur à 3,0 GPa. Sa température de transition vitreuse (Tg), mesurée par DSC, est préférentiellement supérieure à 1300C, plus préférentiellement supérieure à 1400C.
A titre de résine réticulable, on utilise plus préférentiellement une résine polyester (i.e., à base de polyester insaturé) ou une résine vinylester. Plus préférentiellement encore, on utilise une résine vinylester.
On a constaté, de manière surprenante, qu'une résine vinylester résistait mieux que les autres à des températures extrêmement basses. Un test simple permet de mesurer que la résistance à la flexion d'un composite fibres de verre/ résine vinylester est sensiblement augmentée à très basse température. Ce test consiste à faire une boucle avec un monofilament composite (par exemple, de diamètre 1 mm) et de diminuer le rayon de courbure jusqu'à rupture (bien visible à l'oeil nu) de la partie extérieure du monofilament qui est en extension. On s'aperçoit alors, de manière inattendue, que le rayon minimum atteint devient plus petit lorsque la boucle de monofilament a été plongée juste avant dans l'azote liquide (- 196°C). Au test d'immersion ou trempe thermique dans l'azote liquide, on pourra également tester la résine en tant que telle, en privilégiant les résines qui ne fissurent pas lors d'un tel test.
Selon un mode de réalisation particulièrement préférentiel, les cylindres de connexion et leurs bandes supérieure et inférieure sont entièrement constitués de fibres de verre et/ou de fibres de carbone noyées dans une matrice de résine vinylester.
Les résines vinylester sont bien connues dans le domaine des matériaux composites. Sans que cette définition soit limitative, la résine vinylester est préférentiellement du type époxyvinylester. On utilise plus préférentiellement une résine vinylester, notamment du type époxyde, qui au moins pour partie est à base (c'est-à-dire greffée sur une structure du type) novolaque (encore appelée phénoplaste) et/ou bisphénolique, soit préférentiellement une résine vinylester à base novolaque, bisphénolique, ou novolaque et bisphénolique, telle que décrite par exemple dans les demandes EP 1 074 369 et EP 1 174 250 (ou brevet US 6 926 853). Une résine époxyvinylester de type novolaque et bisphénolique a montré d'excellents résultats ; à titre d'exemples, on peut citer notamment les résines vinylester "ATLAC 590" ou "ATLAC E-Nova FW 2045" de la société DSM (diluées toutes deux avec du styrène). De telles résines époxyvinylester sont disponibles chez d'autres fabricants tels que Reichhold, Cray Valley, UCB.
Le produit stratifié de l'invention peut être avantageusement constitué uniquement de pièces composites en fibres de verre noyées dans une résine vinylester. Pour la fabrication des différents éléments composites à base de fibres et de résine constitutifs du produit stratifié de l'invention, qu'il s'agisse des cylindres de connexion comme le cas échéant des bandes (inférieure et supérieure) et/ou des renforts radiaux de cylindres, on peut mettre en œuvre tout procédé approprié pour la fabrication de blocs, nappes ou encore éléments longilignes tels monofilaments ou rubans.
De tels procédés sont largement connus aujourd'hui par l'homme du métier des matériaux composites.
La demande de brevet EP 1 174 250 (ou brevet US 6 926 853) a proposé par exemple, après dégazage, d'imprégner un arrangement rectiligne de fibres par de la résine liquide, de faire passer l'imprégné liquide au travers d'une filière calibrée pour imposer par exemple une forme de monofilament de section ronde ou celle d'un ruban, de stabiliser le monofilament ou ruban en aval de la filière par une solidification substantielle de la résine dans une chambre UV de stabilisation, puis d'enrouler le monofilament ou ruban solide (stabilisé) sur un support de forme appropriée, enfin faire cuire le tout dans un moule sous pression afin de solidariser l'ensemble et garantir une résistance élevée au cisaillement.
La demande de brevet WO 2007/085414 a proposé comme alternative d'enrouler directement en continu et en plusieurs couches, sur un support dictant la forme finale du bloc composite, les fibres noyées dans leur résine à l'état liquide pendant tout l'opération de fabrication, pour formation directe d'un anneau continu sur ledit support. Une fois l'anneau composite
"liquide" ainsi formé, on soumet la résine liquide à une polymérisation au moins partielle, par exemple à l'aide d'UV ou d'un traitement thermique, pour stabiliser, solidifier au moins en partie ledit anneau avant de le séparer de son support. Le bloc composite ainsi stabilisé, dans lequel la composition de résine est alors, au moins pour partie, en phase solide, peut alors être aisément manipulé, stocké tel quel ou traité immédiatement afin de finir de polymériser la résine (cuisson ou réticulation finale). Ainsi, l'opération de cuisson finale peut être réalisée sous simple pression atmosphérique, "hors moule" (ou "moule ouvert" selon une terminologie reconnue).
Le produit stratifié composite de l'invention précédemment décrit peut constituer un stade intermédiaire de la fabrication d'un objet ou produit fini qui est ou n'est pas stratifié sous sa forme finale.
Sa structure, équivalente à une structure du type nid d'abeilles, lui ouvre un éventail très large d'applications possibles, qui couvre par exemple la mécanique générale, les sports et loisirs, le bâtiment et travaux publics, le transport filaire, routier ou ferroviaire, aérien ou spatial, l'automobile. Ce produit stratifié est constitué de matériaux élastiques conservant leurs propriétés dans une très large gamme de températures ; de manière inattendue, il s'est révélé capable d'imiter, dans cette très large gamme de températures, la déformation en cisaillement d'un élastomère d'une bande de cisaillement telle que décrite dans l'art antérieur.
Ainsi, le produit stratifié composite de l'invention est notamment utilisable dans des bandages ou roues non pneumatiques de tous types de véhicules automobiles, terrestres ou non terrestres, en particulier de véhicules destinés à affronter des conditions de roulage sévères ou agressives, ou des températures extrêmes telles que celles que pourraient rencontrer par exemple des véhicules lunaires, des engins de transport routier, des véhicules hors-la-route tels qu'engins agricoles ou de génie civil, ou tout autre type de véhicules de transport ou de manutention pour lequel l'utilisation d'un matériau élastomérique n'est pas possible ou n'est pas souhaitée.
A titre d'exemple, Ia figure 6 représente de manière très schématique une coupe radiale (i.e., dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation Y de la roue) d'une roue élastique non pneumatique (10), supportée structurellement (i.e., grâce à une structure porteuse), dont la bande de cisaillement (13) circonférentielle est constituée par un produit stratifié conforme à l'invention.
Cette roue non pneumatique (10), définissant trois directions perpendiculaires, circonférentielle (X), axiale (Y) et radiale (Z), comporte au moins :
un moyeu (11) ; - une bande annulaire dite de cisaillement (13) comprenant au moins une membrane circonférentielle interne (14) et une membrane circonférentielle externe (16) orientées selon la direction circonférentielle X ; une pluralité d'éléments de support (12) connectant le moyeu (11) à la membrane circonférentielle interne (14).
En outre, elle présente les caractéristiques suivantes :
- les deux membranes (14, 16) sont connectées entre elles par l'intermédiaire d'une série s'étendant dans la direction circonférentielle (X) de cylindres de connexion (15), lesdits cylindres de connexion (15) étant non jointifs selon la direction circonférentielle X et ayant leur génératrice orientée selon la direction axiale Y ; les cylindres de connexion (15) sont des cylindres composites comportant des fibres noyées dans une matrice de résine. En d'autres termes, l'axe (génératrice) des cylindres de connexion est aligné parallèlement à l'axe de rotation de la roue, tout au moins dans la structure de la roue au repos (non déformée).
Sur cette figure 6, conformément à un mode de réalisation particulièrement préférentiel, chaque cylindre (15) est renforcé par une série de renforts radiaux de cylindre (17) orientés radialement (selon Z), ladite série étant alignée suivant la génératrice (direction Y) des cylindres et contenant dans cette direction, à titre d'exemple, une densité de 5 à 15 fils par dm de cylindre. Chaque renfort radial de cylindre (17) traverse totalement le cylindre de connexion (15) selon son diamètre de manière à ancrer ses deux extrémités dans les membranes interne (14) et externe (16).
Dans cet exemple de roue (10), chaque membrane circonférentielle (14, 16), d'épaisseur égale à environ 1 mm, est constituée par exemple de deux fois trois couches de fibres continues de verre ("Advantex" de la société Owens Corning ; titre 1200 tex), dégazées et imprégnées par une résine vinylester ("Atlac 590" de la société DSM + photo-initiateur "Irgacure 819" de la société Ciba) entre lesquelles on a ajouté un tissu tramé en fibre de verre (verre "E" ; grammage 125 g/m2), imprégné par une résine vinylester, pour équilibrage de l'ensemble composite. La membrane a été obtenue par enroulement filamentaire (ruban issu d'une buse de 0,2 x 5 mm) à un angle voisin de zéro degré. Après enroulement (pas de pose de 5 mm) de trois couches élémentaires, on a stoppé l'enroulement puis déposé sur la troisième couche Ie tissu tramé imprégné de résine, avant d'enrouler les trois dernières couches de ruban pardessus le tissu tramé ainsi intercalé. Puis on a polymérisé l'ensemble sous UV, sur le support d'enroulement. Selon au autre mode de fabrication, on peut par exemple enrouler en continu comme suit : on dépose successivement une couche à 0°, puis une couche à -5°, une couche à +5°, une couche à 0°, une couche à +5° ; une couche à -5° ; et on termine par une couche à 0°, le tout en continu. Les couches à +5° et -5° donnent suffisamment de cohésion latérale ; l'épaisseur finale est toujours la même. Ainsi préparée, chaque membrane a par exemple, dans la direction de ses fibres de renforcement, un module en traction de l'ordre de 45 GPa.
Les cylindres de connexion (15), de diamètre et épaisseur respectivement égaux à environ 30 mm et 0,8 mm, ont été préparés comme les membranes ci-dessus, par enroulement filamentaire en quatre couches, perpendiculairement à l'axe (génératrice) du cylindre. Après quoi on a polymérisé l'ensemble sous UV (sur le support d'enroulement). Les cylindres de connexion ont un diamètre D constant dans la direction radiale, de manière à maintenir les membranes circonférentielles externe (16) et interne (14) sensiblement équidistantes. Dans la bande de cisaillement (13), la distance moyenne d, mesurée selon la direction circonférentielle X, entre deux cylindres de connexion (15) consécutifs est par exemple d'environ 7 mm. Les renforts radiaux de cylindre (17) sont par exemple des monofilaments composites constitués de fibres de verre ("Advantex") enrobées dans une résine vinylester (résine "Atlac E-Nova FW 2045" de la société DSM) ; vus en section, ces monofilaments composites comportent de très nombreux filaments élémentaires noyés dans une résine qui, une fois polymérisée, confère au produit l'aspect d'un brin unique. Leur diamètre φ est égal à environ 1 mm. Ils ont été préparés de manière connue par pultrusion, comme décrit par exemple dans la demande de brevet EP 1 174 250 précitée. De tels monofilaments composites ainsi que leur fabrication ont également été décrits dans la demande de brevet EP 1 167 080 (ou US 7 032 637) comme éléments de renforcement de bandages conventionnels du type pneumatiques.
Les éléments de support (12) ou "rayons de roue", à faible rigidité de compression, travaillent en tension pour transmettre les efforts entre la bande de cisaillement annulaire (13) et le moyeu (11) de la roue, comme décrit par exemple dans le brevet US 7 201 194 précité (voir par exemple fig. 7 à fig. 11 du brevet). Leur épaisseur est fine relativement à celle des membranes, préférentiellement inférieure à 0,5 mm, plus préférentieilement inférieure à 0,3 mm.
Grâce à leur présence, on favorise une pression de contact au sol uniformément répartie, d'où un meilleur travail de la roue ; on évite ainsi des points localisés de haute pression et les risques d'enlisement ou ensablement qui peuvent aller avec sur des sols instables.
Ces rayons de roue (12) peuvent être en matériaux aussi divers que métal (ou alliages métalliques), polymères ou encore matériaux hybrides, renforcés ou non. A titre d'exemples, on peut citer des polymères tels que des polyuréthanes, des matériaux composites comportant des fibres, notamment de verre ou de carbone, enrobées ou imprégnées par une résine. Le module en extension des matériaux utilisés est adapté bien entendu à la charge qui sera supportée par chaque rayon de roue. De manière connue, en réglant la capacité d'allongement des rayons de roue (ou celle des matériaux les constituant), on peut ajuster l'empreinte au sol de la roue.
Selon un mode de réalisation préférentiel, notamment pour une utilisation de la roue à très basse température, on peut utiliser des rayons de roue qui sont eux-mêmes en matériau composite, comme par exemple un tissu de fibres de verre imprégné PTFE (polytétrafluoroéthylène) ou des couches de fibres de verre continues, unidirectionnelles, noyées dans une matrice de résine vinylester.
On voit sur cette figure 6 que, conformément à un mode de réalisation préférentiel, il existe un rayon de roue (12) au regard de chaque cylindre de connexion (15), chaque rayon de roue (12) étant plus préférentiellement aligné sensiblement, dans une direction radiale Z, avec chaque renfort radial de cylindre (17). Pour tous les éléments composites de la roue ci-dessus décrite, le contenu en fibres est par exemple d'environ 70% (soit environ 30% de résine).
Pour la fabrication de Ia roue (10), on peut utiliser tout procédé d'assemblage approprié des éléments décrits ci-dessus, par exemple en adoptant les étapes consécutives suivantes:
- fabrication des deux membranes (14, 16) ; positionnement des cylindres de connexion (15) sur un gabarit de montage ; - fixation par collage (par exemple à l'aide d'une colle époxy) des deux membranes (14,
16) sur les cylindres de connexion (15) ; positionnement et collage des rayons de roue (12) ; par exemple, les rayons sont ajustés à la bonne longueur et collés à leurs deux extrémités sur des barrettes (inserts) en composite adaptées l'une à la membrane, l'autre au moyeu métallique ; la barrette côté membrane est à ia fois collée et boulonnée, alors que côté moyeu elle n'est que boulonnée ;
- perçage simultané de la bande de cisaillement (membranes et cylindres de connexion) ;
- enfilage et collage des monofilaments composites (17) à travers les trous faits précédemment.
De préférence, pour une bonne efficacité de pression de contact au sol, la roue de l'invention vérifie la relation 0,7 < Di/De < 1, plus préférentiellement la relation 0,8 < Di/De < I, Di étant le diamètre de la membrane circonférentielle interne (14) et De étant le diamètre de la membrane circonférentielle externe (16). A titre d'exemple Di et De sont compris dans un domaine d'environ 200 mm à 2000 mm.
Comme décrit précédemment, les cylindres de connexion (15) peuvent être connectés directement aux membranes (14, 16) grâce à des moyens de fixation appropriés déjà décrits, ou bien connectés indirectement au moyen de pièces d'assemblage intermédiaires, notamment grâce à des inserts en métal, en matière plastique ou en matériau composite, ayant également pour fonction de renforcer les points d'assemblage.
La figure 7 illustre un autre exemple de roue (10) dans laquelle les rayons de roue (12), d'épaisseur très fine (environ 0,15 mm) sont assemblés au moyen de tels inserts (1 10, 140), d'une part au moyeu (1 1) de roue, d'autre part à la membrane circonférentielle interne (14).
Les inserts (1 10) assemblant les rayons de roue (12) sur le moyeu rigide (11) sont par exemple en forme de demis "U", constitués d'un matériau composite (fibres-résine), notamment en fibres de verre/ résine vinylester, d'épaisseur égale à environ 1 mm. Ils ont par exemple été fabriqués comme précédemment indiqué pour les cylindres de connexion (15), par enroulement filamentaire en 5 couches successives, sur un support ayant la forme d'un cylindre aplati. Après polymérisation aux UV, les demis U ont été obtenus par découpe du cylindre aplati. Les inserts (140) assemblant les rayons de roue (12) sur la membrane circonférentielle interne (14) sont par exemple de même épaisseur mais de taille plus réduite, par exemple en forme de "I", eux-mêmes en matériau composite tel que fibres de verre/ résine vinylester ; ils ont été fabriqués comme précédemment indiqué pour les autres inserts (110).
Enfin, la figure 8 montre une vue en perspective d'un autre exemple de roue non pneumatique (20) dont la bande de cisaillement (13) comporte en quelque sorte plusieurs bandes de cisaillement élémentaires, disposées dans des plans radiaux (i.e., perpendiculaires à la direction axiale Y) parallèles, chacune d'entre elles étant constituée par un produit stratifié conforme à l'invention. On voit sur cette figure 8 que chaque membrane circonférentielle externe élémentaire (16a, 16b, 16c, 16d) est relativement étroite (largeur axiale égale par exemple à 40 mm, mesurée selon Y) par rapport à la largeur axiale totale de la roue (par exemple égale à 200 mm). La membrane circonférentielle interne (14), peu visible sur cette vue, peut être elle-même constituée d'une seule ou de plusieurs membranes circonférentielles internes élémentaires, par exemple au nombre de deux (par exemple chacune de largeur axiale égale à 80 mm) ou de quatre (par exemple chacune de largeur axiale égale à 40 mm).
Les bandes de cisaillement élémentaires sont ici disposées circonférentiellement l'une par rapport à l'autre de telle manière que leurs cylindres de connexion (15) (largeur axiale égale à 40 mm) soient sensiblement alignés d'une bande de cisaillement élémentaire à l'autre, dans la direction axiale Y. Une telle configuration confère à Ia roue une plus grande flexibilité axiale et peut fournir un découplage avantageux pour "absorber" plus efficacement un obstacle lors du roulage. Toutefois, selon un autre mode de réalisation possible, les bandes de cisaillement élémentaires pourraient être disposées de telle manière que leurs cylindres de connexion (15) soient disposés en quinconce dans Ia direction axiale Y, d'une bande de cisaillement élémentaire à l'autre.
Une bande de roulement, non représentée pour simplification sur les figures 6 à 8, pourrait être éventuellement ajoutée aux roues précédemment décrites, disposée radialement au dessus de la membrane circonférentielle externe (16) lorsque cette dernière n'est pas destinée à un contact direct avec le sol lors du roulage de la roue non pneumatique.
Cette bande de roulement peut être constituée de matériaux aussi divers que métal (ou alliages métalliques), polymères ou encore matériaux hybrides métal-polymère. A titre d'exemples de polymères, on peut citer par exemple des polyesters tels que PET, du PTFE, de la cellulose telle que de la rayonne, des caoutchoucs tels que des caoutchoucs diéniques ou des polyuréthanes. Pour une utilisation à très basse température, on préfère une bande de roulement en métal, ou en polymère autre que caoutchouc.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la bande de roulement se présente sous la forme d'un tissu tridimensionnel, notamment dans les matériaux précités, dont l'épaisseur est par exemple comprise entre 5 et 20 mm. Cette bande de roulement peut être fixée à la bande de cisaillement de la roue par divers moyens de fixation tels que décrits supra, par exemple par collage ou boulonnage, voire à l'aide de moyens d'assemblage tels que les inserts précédemment décrits. Selon un autre mode de réalisation possible, elle pourrait être incorporée directement à la membrane circonférentielle externe (16) pendant sa fabrication.

Claims

REVENDICATIONS
1. Produit stratifié (1) composite formant une structure cellulaire déformable, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :
o une bande supérieure (2) et une bande inférieure (3) orientées toutes deux selon une même direction principale (X) ; o entre les deux bandes et connectant ces dernières, une série s'étendant dans la direction X, de cylindres (4) dits cylindres de connexion, lesdits cylindres de connexion étant non jointifs selon la direction X et ayant leur génératrice orientée selon un axe Y perpendiculaire à la direction X,
et en ce que lesdits cylindres de connexion sont des cylindres composites comportant des fibres noyées dans une matrice de résine.
2. Produit stratifié selon la revendication 1, dans lequel les fibres des cylindres de connexion sont des fibres continues.
3. Produit stratifié selon Ia revendication 2, dans lequel les fibres sont unidirectionnelles, orientées circonférentiellement dans un plan perpendiculaire à l'axe Y.
4. Produit stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les fibres des cylindres de connexion sont des fibres de verre et/ou des fibres de carbone.
5. Produit stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les bandes supérieure et inférieure comportent également des fibres noyées dans une matrice de résine.
6. Produit stratifié selon la revendication 5, dans lequel les fibres des bandes sont des fibres continues.
7. Produit stratifié selon la revendication 6, dans lequel les fibres continues des bandes sont unidirectionnelles, orientées parallèlement à la direction X.
8. Produit stratifié selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel les fibres des bandes sont des fibres de verre et/ou des fibres de carbone.
9. Produit stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les cylindres de connexion ont un diamètre D sensiblement constant selon une direction Z normale à la direction X et à l'axe Y, de manière à maintenir les bandes supérieure et inférieure sensiblement équidistantes.
10. Produit stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la distance moyenne d, mesurée selon la direction X, entre deux cylindres de connexion consécutifs est telle que le rapport d/D est compris entre 0,10 et 0,50.
11. Produit stratifié selon l'une quelconque 1 à 10, dans lequel les cylindres de connexion, pour la totalité ou au moins une partie d'entre eux, sont renforcés par un élément de renforcement dit "renfort radial de cylindre" les traversant entièrement selon leur diamètre, parallèlement à une direction Z radiale qui est perpendiculaire à la direction principale X et à la génératrice Y des cylindres de connexion.
12. Produit stratifié selon la revendication 11, dans lequel le renfort radial de cylindre traverse entièrement, dans la direction Z, le cylindre de connexion de manière à être ancré dans les bandes supérieure et inférieure.
13. Produit stratifié selon la revendication 11, dans lequel le renfort radial de cylindre traverse entièrement, dans la direction Z, Ie cylindre de connexion, les bandes supérieure et inférieure, de manière à être ancré dans des pièces d'assemblage intermédiaires assemblant le cylindre avec les deux bandes.
14. Produit stratifié selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel Ie renfort radial de cylindre comporte des fibres continues unidirectionnelles noyées dans une matrice de résine.
15. Produit stratifié selon la revendication 14, dans lequel les fibres continues sont des fibres de verre et/ou des fibres de carbone.
16. Produit stratifié selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, dans lequel le renfort radial de cylindre est formé par une série de renforts radiaux discrets orientés parallèlement à la direction radiale Z, ladite série étant alignée suivant la génératrice Y des cylindres de connexion.
17. Produit stratifié selon la revendication 16, dans lequel les renforts radiaux discrets des cylindres de connexion consistent en des monofilaments.
18. Produit stratifié selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel la résine est une résine thermodurcissable.
19. Produit stratifié selon la revendication 18, dans lequel la résine thermodurcissable est une résine vinylester.
20. Produit fini comportant un produit stratifié selon l'une quelconque des revendications l à 19.
PCT/EP2008/007315 2007-09-14 2008-09-08 Produit stratifie composite WO2009033619A1 (fr)

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