WO2013160596A1 - Complexe textile de renforcement pour pièces composites et procédé de fabrication - Google Patents

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WO2013160596A1
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synthetic
layer
yarns
layers
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PCT/FR2013/050880
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Inventor
Philippe Sanial
Original Assignee
Chomarat Textiles Industries
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B29C70/202—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres arranged in parallel planes or structures of fibres crossing at substantial angles, e.g. cross-moulding compound [XMC]
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    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding

Definitions

  • the invention relates to the field of technical textiles, and more particularly to textiles intended to serve as reinforcing reinforcements for composite parts.
  • reinforcement textile reinforcements which are formed of a textile complex comprising one or more layers. These layers have yarns oriented in the directions for which it is desired to enhance the mechanical properties of the composite part.
  • complexes which comprise several reinforcement layers with different individual orientations.
  • the layers of this multiaxial complex are generally assembled by sewing or the like.
  • this web must be as permeable as possible, so as not to oppose the creep of the resin, and in particular must not interfere with the passage of the resin from one layer to the other of the reinforcement.
  • This factor just like the weight of the veil pushes the contrary to the choice of a veil the finest and the lightest possible.
  • the choice of a fine veil also results in a reduction of the risks of delamination between layers.
  • the invention therefore relates to a composite textile reinforcement complex, comprising at least one layer of high tenacity son formed of a sheet of parallel son in a rectilinear configuration without embossing.
  • this complex is characterized in that it comprises at least one thin layer of synthetic son in contact with the layer of high tenacity son. These synthetic son are arranged parallel and rectilinear without mechanical connection, or even contact between them.
  • the invention consists in replacing the existing sails with layers of very small thickness, formed of layers of son deposited on the layer of high tenacity son.
  • these high tenacity son are in a configuration known abbreviation NCF for "Non Crimped Fabrics", in which they are arranged without ripple in their longitudinal direction.
  • the layers of high tenacity son are covered with a set of parallel son whose spacing and properties can be chosen to give much better performance than those observed with two-dimensional sails, in particular because they have a very low density.
  • the density of the synthetic yarn layer is at least a factor of at least 10, and even 20 to 50 times the density of the reinforcement layers on which it rests.
  • the very low density of the layer of synthetic threads due to the type of threads used low title, and ⁇ choice of spacing son allows to adjust the permeability resin that can flow perpendicular to the layers, during operations of molding.
  • the use of the web of synthetic threads can be applied in combination with one or more layers of reinforcement son.
  • the layer of synthetic threads is found on the surface of the complex.
  • the invention can also be applied to complexes comprising several layers of superlative superimposed yarns between which are interposed one or more thin layers of synthetic yarns.
  • orientations of the layers of high-tenacity son are different from one layer to another, so as to form a multiaxial reinforcement.
  • the synthetic yarns may be chosen from the group comprising polyester, polyamide, phenoxy, polypropylene and polyethylene yarns, taken alone or in combination. It may also be multicomponent son, made of several materials, for example with regard to the core and the sheath of the son.
  • the layer of synthetic yarns may have a basis weight of between 0.5 and 20 g / m 2 , that is to say a density much lower than that which can be obtained with fiber webs, with equivalent economic conditions.
  • these synthetic threads may be based on a hot-melt material, which may undergo a calendering operation or more generally heating associated with the application of pressure, which allows for reinforcing complexes free of son of binding or sewing.
  • the synthetic threads which are textured yarns, making it possible to give a certain thickness to the layer interposed between the reinforcement layers, because of the swelling of the threads used, as well as a certain capacity to deform without increasing the density of this intermediate layer. This also makes it possible not to disturb the passage of the impregnating resin from one reinforcing layer to another, when using the complex for the manufacture of composite parts.
  • the invention also relates to a process for manufacturing a textile composite reinforcement complex, in which:
  • ⁇ is deposited in contact with one of these high tenacity son layers, a layer of synthetic son, these synthetic son being deposited as a ply of parallel son.
  • the synthetic threads are deposited in an orientation forming a non-zero angle with the orientation of the son of the high tenacity layer on which these son are deposited.
  • the formed assembly can be subjected to high-tenacity layers and layers of synthetic threads. exposure to a source of heat and application of pressure, such as by calendering, to obtain a complex without strands of binding or sewing.
  • FIGS. 1 to 4 are brief perspective views of textile complexes according to four different embodiments, in which some of the layers have been partially removed to reveal the underlying layers;
  • FIG. 5 is a schematic summary perspective view of a machine for carrying out the invention.
  • the invention can be achieved in different ways, respecting the general principle of the establishment of a layer of parallel synthetic son, coming into contact with a layer of reinforcing son.
  • the reinforcement 1 comprises a first layer 2 made from carbon threads, having a number of filaments from 12K to 50K, having undergone a spreading operation such as a unitary thread 3 present a width of the order of a few millimeters to a few hundred millimeters.
  • the used carbon wires may have different levels of toughness, having higher or lower Young's moduli, depending on the applications.
  • These threads 3 are arranged in parallel and in a contiguous manner without having any encapsulation, that is to say without undulation around the main plane of the layer 2.
  • This sheet of carbon son has an overall surface density of the order of a few tens to a few hundreds of g / m 2 , typically from 30 g / m 2 to 300 g / m 2 .
  • this reinforcing layer 2 receives an additional layer 4, formed by a sheet of parallel synthetic threads.
  • the nature, density (or spacing between wires) and the angle made by these wires can vary depending on the applications. Thus, it is possible to space at will these son, so as to form a perforated layer and even lighter. Indeed, it is important that this layer has virtually no mechanical influence on the rigidity of the stack, and does not interfere in any way the mechanical properties attributable to the reinforcing son.
  • the wires 5 form an angle ⁇ of 45 ° with respect to the axis 6 corresponding to the direction of the wires 3 of the reinforcing layer 2, but this angle can of course vary according to the applications.
  • the son 5 are arranged perpendicularly to the son 3 chain 2 with an angle of 90 °. It should be noted that this angle, combined with the number of threads per unit length, makes it possible to adjust the density of the sheet 4, which it is advantageous to reduce, as far as possible, so as not to modify the permeability of the complex 1 vis-à-vis the resin. However, it will seek to deposit a sufficient amount of son so that the post-impact compressive strength is sufficient.
  • polyester and polyamide or phenoxy yarns which have a titre of between 11 and 167 dtex which are deposited by a framer in a proportion of 2 to 10 threads per cm, making it possible to obtain densities for the sheet 4 of the order of a few g / m 2 .
  • the choice of fiber material is essentially determined by the chemical nature of the resin that will impregnate the reinforcing yarns.
  • the complex is reduced in terms of reinforcement to a single layer of parallel threads and the sheet of threads 4 can advantageously be used as a means of joining the reinforcement threads to one another, and to get rid of conventional means such as an additional sewing thread.
  • the assembly illustrated in FIG. 1 will be subjected to a calendering operation by which the material of the wires 5 is raised to a temperature above its softening temperature.
  • the application of pressure makes it possible to penetrate a portion of these son 5 on the surface of the reinforcing son and thus ensuring relative blocking.
  • the reinforcement 21 comprises, as for that of FIG. 1, a reinforcement layer 22 composed of parallel threads 23, as well as a layer of synthetic thread 24.
  • This complex 21 also comprises an additional layer 32 reconstituted reinforcing son 33, arranged in an orientation different from that of the web 22.
  • the relative directions of the two layers of reinforcing son 22,32 may vary depending on the applications, and go from a few 90 ° degrees, as shown in Figure 2.
  • the nature of the son of the two layers of reinforcement may be different, depending on the properties that are desired.
  • These two reinforcing layers 22, 32 may thus have similar properties in terms of yarn natures and density. They can also be different by using son of different natures, or of different densities.
  • the reinforcing complex 51 comprises a layer 52 of reinforcing threads on which a layer 54 of synthetic threads rests.
  • a layer of reinforcing threads 62 in a different orientation than that of the threads of the layers 52 is deposited.
  • This layer 62 receives a layer 64 of synthetic son on which is deposited another layer of reinforcing son 72, with a third orientation different from that of the layers of reinforcement son 62 62 underlying.
  • the choice of the number of layers and their orientation can be very wide depending on the applications.
  • the reinforcing layer 82 receives two sheets of synthetic son 84,87 which are directly in contact with one another.
  • the two layers 84,87 can be made from yarns of different types to combine several properties. It is thus possible to use a first ply formed of thermofusible threads which will allow the layers to be joined together after calendering, with another ply whose threads have been chosen to improve the compressive strength after impact.
  • the orientations a and ⁇ of the son of layers 84, 87 may be different. In this way, the mechanical properties of the complex may be similar to those obtained by employing grid structures between the reinforcing layers 82, 92.
  • the invention also covers variants in which the number of layers of synthetic son is even higher and their number in kind would of course be suitable for applications.
  • the reinforcements illustrated in FIGS. 1 to 4 can be made on a machine as illustrated in FIG. 5.
  • a machine 100 comprises several separate stations.
  • a first entry station 101 comprises a creel 102 from which the son 104 are unwound reels or slabs 103 to form the warp son.
  • This post 101 therefore delivers the son of one of the layers of reinforcement to a conveyor belt 108.
  • a creel 111 allows the delivery of synthetic threads 114, from rolls 113.
  • These threads 114 are passed through a framer 115, which comprises a suitable mechanism to allow depositing a sheet of yarn with a predetermined width over the entire width of the conveyor belt 108.
  • the son deposition station 110 may be adapted to adjust the inclination of the synthetic son 114 relative to the warp direction. Similarly, the station 110 can be multiplied as many times as it is desired to superpose layers of synthetic son between two reinforcing layers.
  • a creel 121 allows the deposition of reinforcing son 124 in a direction different from the direction of advance of the conveyor belt, and which in the illustrated form is substantially perpendicular.
  • the direction of the reinforcing son 124 can be adjusted depending on the type of reinforcement that one wishes to achieve and its multiaxial nature.
  • the machine 100 comprises an assembly station 140, which comprises heating means 141 which can be constituted for example by a heating ramp, making it possible to raise the temperature of all the layers circulating on the conveyor belt, and soften, in particular, synthetic threads.
  • the calendering station also comprises means for applying pressure and in particular press rollers 142, 143 which make it possible to deform the previously heated synthetic threads. It is obvious that the heating means can be integrated with the pressure rollers 142,143.
  • the calendering station 140 may be replaced by a traditional sewing station, with if necessary a change in the stack of layers to take into account the type of seam. More particularly, in this case, the son in the warp direction or 0 ° are introduced last station, before sewing.
  • the reinforcing complex according to the invention has many advantages, in particular that of allowing an improvement in the compressive strength after impact with a very small amount of synthetic material, to be compared with the solutions existing ones using fiber sails. It also eliminates in some cases a sewing thread that can be detrimental in some applications

Abstract

Complexe textile de renforcement pour pièces composites, comportant au moins une couche de fils de haute ténacité disposée parallèlement, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche de fils synthétique,pouvant être ajourée ou non, au contact de la couche de fils de haute ténacité, lesdits fils synthétiques étant disposés parallèlement et rectilignes, sans liaison mécanique entre eux.

Description

COMPLEXE TEXTILE DE RENFORCEMENT POUR PIECES COMPOSITES ET PROCEDE DE FABRICATION
Domaine technique
L'invention se rattache au domaine des textiles techniques, et plus particulièrement des textiles destinés à servir d'armatures de renforcement pour les pièces composites.
Elle vise plus spécifiquement des complexes de haute performance, c'est-à- dire intégrant des fils de haute ténacité tel que du verre, du carbone ou analogue. Elle concerne plus particulièrement des agencements permettant d'augmenter la résistance des pièces composites obtenue à partir de ce renfort, à des phénomènes de compression après impact. Techniques antérieures
De façon générale, dans le domaine des pièces composites, il est connu d'utiliser des armatures textiles de renforcement qui sont formées d'un complexe textile comportant une ou plusieurs couches. Ces couches possèdent des fils orientés dans les directions pour lesquelles on souhaite renforcer les propriétés mécaniques de la pièce composite.
De manière générale, lorsque l'on souhaite avoir un renforcement isotrope ou quasi isotrope, on emploie des complexes qui comportent plusieurs couches de renforcement avec des orientations individuelles différentes. Les couches de ce complexe multiaxial sont généralement assemblées par couture ou analogue.
Parmi les propriétés requises pour de tels complexes, on note la résistance à la compression après impact de la pièce composite, qui est donc mesurée après que le complexe ait été imprégné avec la résine bloquant les fils de haute ténacité. Pour améliorer cette résistance à la compression après impact, il est connu d'interposer entre les différentes couches de fils de haute ténacité, des voiles de fibres synthétiques qui se déforment lors des impacts exercés sur la pièce composite. Le choix de ce voile de fibres synthétiques est essentiel pour conserver des propriétés satisfaisantes au niveau de la pièce composite. On conçoit qu'une forte densité et/ou une forte épaisseur du voile intercalé entre les couches de renfort permet d'augmenter la résistance à la compression après impact, puisque l'énergie reçue lors d'un impact se dissipe à l'intérieur de la matière du voile. A l'inverse, ce voile doit être le plus perméable possible, pour ne pas s'opposer au fluage de la résine, et en particulier ne doit pas gêner le passage de la résine d'une couche à l'autre du renfort. Ce facteur, tout comme le poids du voile pousse au contraire au choix d'un voile le plus fin et le plus léger possible. Le choix d'un voile fin se traduit également par une diminution des risques de délamination entre couches.
La diminution de l'épaisseur ou du poids du voile conduit inévitablement à des difficultés de manipulation du voile, ainsi qu'à des problèmes de fabrication, puisque l'on conçoit qu'il est délicat de fabriquer un voile donc la densité est très faible, puisque cela oblige à employer des filaments de titre très faible, ou à avoir des jonctions entre filaments qui sont en trop faible nombre.
Il existe donc un besoin de remplacer les voiles existants par des couches dont la densité est inférieure à celle observée avec les voiles employés à ce jour.
Exposé de l'invention
L'invention concerne donc un complexe textile de renforcement pour pièces composites, comportant au moins une couche de fils de haute ténacité formée d'une nappe de fils parallèles dans une configuration rectiligne sans embuvage. Conformément à l'invention, ce complexe se caractérise en ce qu'il comporte au moins une fine couche de fils synthétiques au contact de la couche de fils de haute ténacité. Ces fils synthétiques sont disposées parallèlement et rectilignes sans liaison mécanique, voire même de contact entre eux.
Autrement dit, l'invention consiste à remplacer les voiles existants par des couches de très faible épaisseur, formées de nappes de fils déposées sur la couche de fils de haute ténacité. On notera que ces fils de haute ténacité sont dans une configuration connue sous l'abréviation NCF pour « Non Crimped Fabrics », dans lequel ils sont disposés sans ondulation dans leur direction longitudinale.
En d'autres termes, les couches de fils de haute ténacité sont recouvertes d'un ensemble de fils parallèles dont l'écartement ainsi que les propriétés peuvent être choisis pour donner des performances nettement supérieures à celles observées avec des voiles bidimensionnels, en particulier car ils présentent une très faible densité. On notera que la densité de la couche de fils synthétique est inférieure d'un facteur au moins 10, et même 20 voire 50 à la densité des couches de renfort sur lesquelles elle repose. La très faible densité de la couche de fils synthétiques, due au type de fils employés de faible titre, et Γ choix de l'espacement entre fils permet d'ajuster la perméabilité à la résine qui peut fluer perpendiculairement aux couches, lors des opérations de moulage.
Par ailleurs, l'emploi de la nappe de fils synthétiques peut s'appliquer en combinaison avec une seule ou plusieurs couches de fils de renfort. Dans le cas d'une couche de renfort unique, la couche de fils synthétiques se retrouve à la surface du complexe.
L'invention peut également s'appliquer à des complexes incluant plusieurs couches de fils de haute ténacité superposées entre lesquelles sont interposées une ou plusieurs fines couches de fils synthétiques. Dans ce cas, il peut être avantageux que les orientations des couches des fils de haute ténacité soient différentes d'une couche à l'autre, de manière à former un renfort multiaxial.
En pratique, les fils synthétiques peuvent être choisis dans le groupe comprenant les fils de polyester, de polyamide, de phénoxy, de polypropylène, de polyéthylène, pris seuls ou en combinaison. Il peut également s'agir de fils multi- composants, constitués de plusieurs matériaux, par exemple en ce qui concerne l'âme et la gaine des fils. En pratique, la couche de fils synthétiques peut présenter une masse surfacique comprise entre 0,5 et 20 g/m2, c'est-à-dire une densité nettement inférieure à celle que l'on peut obtenir avec des voiles de fibres, à conditions économiques équivalentes. En pratique, ces fils synthétiques peuvent être à base d'un matériau thermofusible, qui peut subir une opération de calandrage ou plus généralement de chauffage associé à une application d'une pression, ce qui permet de réaliser des complexes de renfort exempts de fils de liage ou de couture. Selon différentes variantes, il est possible d'utiliser les fils synthétiques qui sont des fils texturés, permettant de donner une certaine épaisseur à la couche interposée entre les couches de renfort, du fait du gonflant des fils utilisés, ainsi qu'une certaine capacité à se déformer sans augmenter la densité de cette couche intermédiaire. Cela permet également de ne pas perturber le passage de la résine d'imprégnation d'une couche de renfort à l'autre, lors de l'emploi du complexe pour la fabrication de pièces composites.
Il est également possible d'utiliser des fibres synthétiques constituées de mono-filaments, qui du fait de l'incompressibilité de ces mono-filaments, permet de former des espaces à l'intérieur duquel la résine peut plus facilement fluer lors de son infusion ou son injection, entre les fils synthétiques disjoints et séparés les uns des autres.
En pratique, il est possible d'utiliser plusieurs couches de fils synthétiques directement superposées avec des orientations de fils différentes d'une couche à l'autre. Une telle combinaison permet d'améliorer l'épaisseur interposée entre couches de renfort, et joue favorablement en ce qui concerne le fluage de la résine
Il est également possible de cette manière de combiner des couches de fils synthétiques de nature différente. L'emploi de plusieurs couches de fils synthétiques superposées permet également de diminuer la densité de fils synthétiques de chacune des couches, tout en conservant des propriétés globales satisfaisantes, et en particulier une bonne adhésion lorsqu'on utilise des fils synthétiques thermofusibles
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un complexe textile de renforcement aux pièces composites, dans lequel :
■ on dépose au moins une couche de fils de haute ténacité parallèlement, et préférentiellement dans une configuration rectiligne sans embuvage ;
■ on dépose au contact d'une de ces couches de fils de haute ténacité, une couche de fils synthétiques, ces fils synthétiques étant déposés sous forme de nappe de fils parallèles. Préférentiellement, les fils synthétiques sont déposés selon une orientation formant un angle non nul avec l'orientation des fils de la couche de haute ténacité sur laquelle ces fils sont déposés.
Dans une forme particulière de réalisation, on peut faire subir à l'ensemble formé des couches de haute ténacité et des couches de fils synthétiques une étape d'exposition à une source de chaleur et d'application d'une pression, comme par exemple par calandrage, pour obtenir un complexe sans fils de liage ou de couture.
Description sommaire des figures
La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l'appui des figures annexées dans lesquelles :
- les figures 1 à 4 sont des vues en perspective sommaire de complexes textiles selon quatre modes de réalisation différents, dans lesquels certaines des couches ont été partiellement supprimées pour laisser apparaître les couches sous- jacentes ;
- la figure 5 est une vue en perspective sommaire schématique d'une machine permettant de réaliser l'invention.
Bien entendu, les dimensions et les proportions des différents éléments constituant le complexe de l'invention sont données à titre indicatif afin de permettre de comprendre l'invention, de différer de la réalité. Manière de réaliser l'invention
Comme déjà évoqué, l'invention peut être réalisée de différentes manières, en respectant le principe général de la mise en place d'une couche de fils synthétiques parallèles, venant au contact d'une couche de fils de renfort.
Ainsi, comme illustré à la figure 1, le renfort 1 comporte une première couche 2 réalisée à partir de fils de carbone, présentant un nombre de filaments de 12K à 50K, ayant subi une opération d'étalement tel qu'un fil unitaire 3 présente une largeur de l'ordre de quelques millimètres à quelques centaines de millimètres. Les fils de carbones employés peuvent présenter différents niveau de ténacité, ayant des modules d'Young plus ou moins élevé, en fonction des applications. Ces fils 3 sont disposés parallèlement et de façon jointive sans présenter d'embuvage c'est-à- dire sans ondulation autour du plan principal de la couche 2. Cette nappe de fils de carbone présente une masse surfacique globale de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de g/m2, typiquement de 30 g/m2 à 300 g/m2.
Complémentairement, cette couche de renfort 2 reçoit une couche supplémentaire 4, formée par une nappe de fils synthétiques 5 parallèles. La nature, la densité (ou l'espacement entre fils) et l'angle fait par ces fils peuvent varier en fonction des applications. Ainsi, il est possible d'espacer à volonté ces fils, de manière à former une couche ajourée et d'autant plus légère. En effet, il importe que cette couche n'ait quasiment aucune influence mécanique sur la rigidité de l'empilement, et ne perturbe pour ainsi dire aucunement les propriétés mécaniques attribuables aux fils de renfort. Dans l'exemple illustré la figure 1, les fils 5 forment un angle a de 45° par rapport à l'axe 6 correspondant à la direction des fils 3 de la couche de renfort 2, mais cet angle peut bien entendu varier en fonction des applications.
Il est ainsi possible de prévoir que les fils 5 soient disposés perpendiculairement aux fils 3 de chaîne 2 avec un angle a de 90°. Il est à noter que cet angle, combiné au nombre de fils par unité de longueur, permet de régler la densité de la nappe 4, qu'il est intéressant de réduire, autant que faire se peut, pour ne pas modifier la perméabilité du complexe 1 vis-à-vis de la résine. On cherchera toutefois à déposer une quantité suffisante de fils pour que la résistance à la compression après impact soit suffisante.
A titre d'exemple, on peut utiliser des fils de polyester et de polyamide ou de phénoxy qui présentent un titre compris entre 1 1 et 167 dtex qui sont déposés par un trameur à proportion de 2 à 10 fils par cm, permettant d'obtenir des densités pour la nappe 4 de l'ordre de quelques g/m2. Le choix du matériau des fibres 5 est essentiellement déterminé par la nature chimique de la résine qui imprégnera les fils de renfort.
Dans l'exemple particulier de la figure 1, le complexe se réduit en termes de renfort à une seule couche de fils parallèle et la nappe de fils 4 peut avantageusement être utilisée comme moyen de solidarisation des fils de renfort entre eux, et s'affranchir de moyens conventionnels tels qu'un fil de couture supplémentaire. Dans ce cas, on fera subir à l'ensemble illustré à la figure 1 une opération de calandrage par laquelle la matière des fils 5 est portée à une température supérieure à sa température de ramollissement. L'application d'une pression permet de faire pénétrer une partie de ces fils 5 sur la surface des fils de renfort et en assurant ainsi le blocage relatif. Bien entendu, il est également possible d'assurer la solidarisation de la nappe de fils synthétiques 4 à la couche de fils de renfort 2 par des moyens traditionnels, en particulier par un mécanisme de couture ou tricotage classique.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, le renfort 21 comporte, tout comme pour celui de la figure 1, une couche de renfort 22 composée de fils parallèles 23, ainsi qu'une couche de fils synthétique 24. Ce complexe 21 comporte également une couche supplémentaire 32 reconstituée de fils de renfort 33, disposés selon une orientation différente de celle de la nappe 22. Bien entendu, les directions relatives des deux nappes de fils de renfort 22,32 peuvent varier en fonction des applications, et aller de quelques degrés à 90°, comme illustré sur la figure 2. De même, la nature des fils des deux couches de renfort peut être différente, en fonction des propriétés que l'on souhaite obtenir. Ces deux couches de renfort 22,32 peuvent ainsi avoir des propriétés similaires en termes de natures de fils et de densité. Elles peuvent également être différentes en employant des fils de natures différentes, ou de densités distinctes. On conçoit également que l'empilement tel qu'illustré à la figure 2 peut se décliner en augmentant le nombre de couches, et en prévoyant autant de couches de fils de renfort que nécessaire, séparées chacune par une couche de fils synthétiques. Ainsi, comme illustré à la figure 3, le complexe de renfort 51 comporte une couche 52 de fils de renfort sur laquelle repose une couche 54 de fils synthétiques. Par-dessus, une couche de fils de renfort 62 dans une orientation différente de celle des fils des couches 52 est déposée. Cette couche 62 reçoit une couche 64 de fils synthétiques sur laquelle est déposée une autre couche de fils de renfort 72, avec une troisième orientation différente de celle des couches de fils de renfort sous- jacente 62,52. Bien entendu, le choix du nombre de couches et leur orientation peut se décliner de façon très large en fonction des applications.
Dans la variante illustrée à la figure 4, la couche de renfort 82 reçoit deux nappes de fils synthétiques 84,87 qui sont directement en contact l'une de l'autre. Les deux nappes 84,87 peuvent être réalisées à partir de fils de nature différente pour combiner plusieurs propriétés. Il est ainsi possible d'utiliser une première nappe formée de fils thermofusibles qui permettront la solidarisation des couches entre elles après calandrage, avec une autre nappe dont les fils auront été choisis pour améliorer la résistance à la compression après impact. Avantageusement, les orientations a et β des fils des couches 84,87 peuvent être différentes. De cette manière, les propriétés mécaniques du complexe peuvent s'apparenter à celles obtenues en employant des structures de grille entre les couches de renfort 82,92. Bien entendu, l'invention couvre également les variantes dans lesquelles le nombre de couches de fils synthétiques est encore supérieur et leur nombre en nature serait bien entendu adapté aux applications.
A titre d'exemple, les renforts illustrés aux figures 1 à 4 peuvent être réalisés sur une machine telle qu'illustrée à la figure 5. Une telle machine 100 comporte plusieurs postes distincts. Ainsi, un premier poste d'entrée 101 comporte un cantre 102 à partir duquel les fils 104 sont dévidés de bobines ou galettes 103 pour former les fils de chaîne. Ce poste 101 délivre donc les fils d'une des couches de renfort à une bande transporteuse 108. Au niveau d'un second poste 110, un cantre 111 permet la délivrance de fils synthétiques 114, à partir de bobines 113. Ces fils 114 sont passés dans un trameur 115, qui comporte un mécanisme approprié pour permettre le dépôt d'une nappe de fil d'une largeur prédéterminée sur l'entière largeur de la bande transporteuse 108. Différentes solutions techniques peuvent être employées de façon équivalente, dès lors qu'elles permettent de réaliser le dépôt des fils synthétiques 114. Il est ainsi possible d'utiliser un trameur qui emploie un mécanisme de pinces pour permettre le dépôt de nappes de fils coupés ou encore des mécanismes utilisant des ergots en bord de nappes de fils de chaîne pour maintenir les différents fils synthétiques qui restent alors continus.
Bien entendu, le poste de dépôt de fils 110 peut être adapté pour régler l'inclinaison des fils synthétiques 114 par rapport à la direction chaîne. De même, le poste 110 peut être multiplié autant de fois que l'on souhaite superposer des nappes de fils synthétiques entre deux couches de renfort.
Dans un troisième poste 120, un cantre 121 permet le dépôt de fils de renfort 124 selon une direction différente de la direction d'avancement de la bande transporteuse, et qui dans la forme illustrée est sensiblement perpendiculaire.
Bien entendu, la direction des fils de renfort 124 peut être réglée en fonction du type de renfort que l'on souhaite réaliser et de son caractère multiaxial. Dans la forme illustrée, seule une seconde couche de fils de renfort est déposée mais il est bien évident que la machine peut être modifiée à souhait pour déposer autant de couches de renfort et de couches de fils synthétiques que nécessaire. Dans la forme illustrée à la figure 5, la machine 100 comporte un poste d'assemblage 140, qui comporte des moyens de chauffage 141 qui peuvent être constitués par exemple par une rampe chauffante, permettant d'élever la température de l'ensemble des couches circulant sur la bande transporteuse, et de ramollir, en particulier, les fils synthétiques. Le poste de calandrage comporte également des moyens pour appliquer une pression et en particulier des rouleaux presseurs 142,143 qui permettent de déformer les fils synthétiques préalablement chauffés. Il est bien évident que les moyens de chauffage peuvent être intégrés aux rouleaux presseurs 142,143.
Dans une variante, non illustrée, le poste de calandrage 140 peut être remplacé par un poste de couture traditionnel, avec si nécessaire une modification de l'empilement des couches pour tenir compte du type de couture. Plus particulièrement, dans ce cas, les fils dans la direction chaîne ou à 0° sont introduits en dernier poste, avant couture.
Il ressort de ce qui précède que le complexe de renfort conforme à l'invention présente de multiples avantages, en particulier celui de permettre une amélioration de la résistance à la compression après impact avec une très faible quantité de matière synthétique, à comparer avec les solutions existantes utilisant des voiles de fibres. Il permet également de s'affranchir dans certains cas d'un fil de couture qui peut s'avérer préjudiciable dans certaines applications

Claims

REVENDICATIONS
1/ Complexe textile de renforcement (1) pour pièces composites, comportant au moins une couche (2) de fils de haute ténacité formée d'une nappe de fils (3) 5 parallèles dans une configuration rectiligne sans embuvage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche (4) de fils synthétiques (5), au contact de la couche (2) de fils de haute ténacité, lesdits fils synthétiques (5) étant disjoints et disposés parallèlement et rectilignes, sans liaison mécanique entre eux.
10 21 Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'orientation des fils (5) de la couche synthétique forme un angle (a) non nul avec l'orientation des fils (3) de la couche (2) de fils de haute ténacité au contact de laquelle viennent les fils synthétiques.
15 3/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fils de haute ténacité sont choisis dans le groupe comprenant les fils de carbone, les fils de verre, les fils de basalte, les fils d'aramide, les fils à base de fibres naturelles et en particulier de lin, pris isolément ou en combinaison. 0 4/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche de fils synthétiques est composée de fils de nature différente.
5/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche de fils de haute ténacité présente une masse surfacique comprise entre 30 g/m2 et 600 g/m2. 5
6/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs couches (22,32) de fils de haute ténacité superposées, entre lesquelles est interposée au moins une couche (24) de fils synthétiques. 7/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que les orientations des fils des couches (22,32) de fils de haute ténacité sont différentes d'une couche à l'autre.
5 8/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fils synthétiques sont choisis dans le groupe comprenant les fils de polyester, de polyamide, de phénoxy, de polypropylène, de polyéthylène, pris seul ou en combinaison.
91 Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche de fils 10 synthétiques présente une masse surfacique comprise entre 0.5 et 20 g/m2.
10/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fils synthétiques sont à base d'un matériau thermofusible.
15 1 1/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est exempt de fils de liage ou de couture.
12/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fils synthétiques sont des fils texturés.
0
13/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fils synthétiques sont des mono filaments.
14/ Complexe selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs 5 couches (84,87) de fils synthétiques directement superposées, les orientations des fils synthétiques desdites couches étant différentes d'une couche à l'autre. 15/ Procédé de fabrication d'un complexe textile de renforcement pour pièces composites, dans lequel :
■ on dépose au moins une couche de fils (103) de haute ténacité parallèlement et dans une configuration rectiligne sans embuvage ;
" on dépose au contact de l'une desdites couches de fils de haute ténacité une couche de fils synthétiques (1 15), lesdits fils synthétiques étant déposés sous forme de nappes de fils parallèles disjoints.
16/ Procédé selon la revendication 15 dans lequel les fils synthétiques (1 15) sont déposés selon une orientation formant un angle non nul avec l'orientation des fils (103) de la couche de fils de haute ténacité sur laquelle ils sont déposés.
17/ Procédé selon la revendication 15 dans lequel on fait subir à l'ensemble formé les couches de haute ténacité et des couches de fils synthétiques une étape d'exposition à une source de chaleur et d'application d'une pression.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11753754B2 (en) 2018-08-21 2023-09-12 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Multiaxial reinforcing fabric with a stitching yarn for improved fabric infusion
US11913148B2 (en) 2018-08-21 2024-02-27 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Hybrid reinforcement fabric

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998010128A1 (fr) * 1996-09-03 1998-03-12 Mcdonnell Douglas Corporation Tissu industriel tricot chaine perfectionne et a propriete structurelle renforcee
EP1072711A1 (fr) * 1999-07-28 2001-01-31 Mermet S.A. Renfort textile complexe
EP1145841A1 (fr) * 1998-10-12 2001-10-17 Nitto Boseki Co., Ltd. Base de fibres d'armature pour matiere composite
EP1175998A1 (fr) * 1999-04-08 2002-01-30 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Preforme destinee a un materiau composite et un tel materiau
WO2007015706A1 (fr) * 2004-10-27 2007-02-08 The Boeing Company Procede et preformes destines a former des elements composites a couches intermediaires formes a partir de matieres non tissees continues

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998010128A1 (fr) * 1996-09-03 1998-03-12 Mcdonnell Douglas Corporation Tissu industriel tricot chaine perfectionne et a propriete structurelle renforcee
EP1145841A1 (fr) * 1998-10-12 2001-10-17 Nitto Boseki Co., Ltd. Base de fibres d'armature pour matiere composite
EP1175998A1 (fr) * 1999-04-08 2002-01-30 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Preforme destinee a un materiau composite et un tel materiau
EP1072711A1 (fr) * 1999-07-28 2001-01-31 Mermet S.A. Renfort textile complexe
WO2007015706A1 (fr) * 2004-10-27 2007-02-08 The Boeing Company Procede et preformes destines a former des elements composites a couches intermediaires formes a partir de matieres non tissees continues

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11753754B2 (en) 2018-08-21 2023-09-12 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Multiaxial reinforcing fabric with a stitching yarn for improved fabric infusion
US11913148B2 (en) 2018-08-21 2024-02-27 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Hybrid reinforcement fabric

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