CA2556145C - Structure multicouche textile pour la fabrication de materiaux composites - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une structure fibreuse comprenant au moins une couche de fibres de nature thermoplastique discontinues partiellement liées entre elles, lesquelles fibres qui peuvent être colorées sont transférées à travers une ou plusieurs structures de textile de renforcement de sorte à créer une liaison solide entre les couches tout en gardant une apparence feutrée continue en surface de l'assemblage ainsi réalisé. Cette structure peut être réalisée en continu. Lorsqu'elle est soumise à une pression et une température adéquate, elle permet d'obtenir des matériaux composites ne nécessitant pas de traitement ultérieur de finition de la surface
Description
STRUCTURE MULTICOUCHE TEXTILE POUR LA FABRICATION DE
MATÉRIAUX COMPOSITES
La présente invention a pour objet une structure qui permet de fabriquer des matériaux composites sans avoir besoin de recourir à des traitements de finition complexes. En général lorsque des pièces composites sont fabriquées en thermoformant des tissus qui allient des propriétés thermoplastiques ou thermodurcissables, et les produits obtenus après refroidissement conservent une marque due au relief du tissu.
Diverses méthodes de finition ont été développées pour contourner ces difficultés et faire en sorte que l'aspect des pièces ou des panneaux ainsi fabriqués soit esthétique.
Ainsi on peut ajouter un gel-coat d'époxy ou de polyester selon les méthodes connues dans l'industrie. Toutefois cette opération est complexe car le gel-coat doit être à un niveau de polymérisation avancé pour éviter les marques dues au tissu à travers le gel-coat. Par ailleurs un film fusible doit être interposé
entre le tissu et le gel-coat pour augmenter l'adhérence du gel-coat sur le tissu.
Par ailleurs on peut aussi appliquer de la peinture, mais ceci demande une préparation de la surface à peindre importante. En présence d'agents de démoulage il faut nettoyer et dégraisser le composite avant application de la peinture. Celle-ci adhérera mieux si l'on traite la surface par des méthodes mécaniques telles que le ponçage ou par des méthodes chimiques telles que le flambage, le traitement corona ou par l'application d'un primaire d'adhérence.
Finalement on applique la peinture. Ces opérations sont délicates et les étapes d'application et de polymérisation de l'apprêt ou de la peinture nécessitent de l'énergie et durent chacune près de 30 minutes.
MATÉRIAUX COMPOSITES
La présente invention a pour objet une structure qui permet de fabriquer des matériaux composites sans avoir besoin de recourir à des traitements de finition complexes. En général lorsque des pièces composites sont fabriquées en thermoformant des tissus qui allient des propriétés thermoplastiques ou thermodurcissables, et les produits obtenus après refroidissement conservent une marque due au relief du tissu.
Diverses méthodes de finition ont été développées pour contourner ces difficultés et faire en sorte que l'aspect des pièces ou des panneaux ainsi fabriqués soit esthétique.
Ainsi on peut ajouter un gel-coat d'époxy ou de polyester selon les méthodes connues dans l'industrie. Toutefois cette opération est complexe car le gel-coat doit être à un niveau de polymérisation avancé pour éviter les marques dues au tissu à travers le gel-coat. Par ailleurs un film fusible doit être interposé
entre le tissu et le gel-coat pour augmenter l'adhérence du gel-coat sur le tissu.
Par ailleurs on peut aussi appliquer de la peinture, mais ceci demande une préparation de la surface à peindre importante. En présence d'agents de démoulage il faut nettoyer et dégraisser le composite avant application de la peinture. Celle-ci adhérera mieux si l'on traite la surface par des méthodes mécaniques telles que le ponçage ou par des méthodes chimiques telles que le flambage, le traitement corona ou par l'application d'un primaire d'adhérence.
Finalement on applique la peinture. Ces opérations sont délicates et les étapes d'application et de polymérisation de l'apprêt ou de la peinture nécessitent de l'énergie et durent chacune près de 30 minutes.
2 Pour circonvenir à ces inconvénients des films thermoplastiques d'interface ou des colles ont été développés pour lier des films de couleur au composite, mais les résultats obtenus sont variables et selon l'épaisseur des films, le marquage du tissu peut être visible.
Des films plastiques ont été extrudés sur des composites, mais dans ce cas il y a des limitations de largeur et cette méthode ne s'applique qu'à des produits sous forme de panneaux.
Dans le brevet W02004/062893. Pardo et coll, décrivent une méthode qui consiste à appliquer de la poudre thermoplastique ou thermodurcissable de couleur en quantité importante sur la surface d'un substrat , les 2 composés étant chauffés ensemble puis calandrés de sorte à obtenir des feuilles rigides après refroidissement. Si cette méthode permet de résoudre en partie le problème, elle se limite à la fabrication de plaques rigides sur un équipement spécifique. Ainsi elle ne permet pas de fabriquer des pièces de formes non planes.
L'objet de la présente invention est d'apporter une réponse économique et industriellement pratique aux problèmes soulevés par l'application de revêtements à la surface de tissus pour leur conférer durabilité, esthétique, tout en simplifiant les procédés de fabrications de ces composites.
Plus précisément, l'invention telle que décrite de façon large a pour objet une structure fibreuse multicouche comprenant au moins une couche de fibres de nature thermoplastique discontinues partiellement liées entre elles, lesquelles sont transférées à travers une ou plusieurs structures de textile de renforcement de sorte à créer une liaison solide entre les couches tout en gardant une apparence feutrée continue en surface de l'assemblage ainsi réalisé.
Des films plastiques ont été extrudés sur des composites, mais dans ce cas il y a des limitations de largeur et cette méthode ne s'applique qu'à des produits sous forme de panneaux.
Dans le brevet W02004/062893. Pardo et coll, décrivent une méthode qui consiste à appliquer de la poudre thermoplastique ou thermodurcissable de couleur en quantité importante sur la surface d'un substrat , les 2 composés étant chauffés ensemble puis calandrés de sorte à obtenir des feuilles rigides après refroidissement. Si cette méthode permet de résoudre en partie le problème, elle se limite à la fabrication de plaques rigides sur un équipement spécifique. Ainsi elle ne permet pas de fabriquer des pièces de formes non planes.
L'objet de la présente invention est d'apporter une réponse économique et industriellement pratique aux problèmes soulevés par l'application de revêtements à la surface de tissus pour leur conférer durabilité, esthétique, tout en simplifiant les procédés de fabrications de ces composites.
Plus précisément, l'invention telle que décrite de façon large a pour objet une structure fibreuse multicouche comprenant au moins une couche de fibres de nature thermoplastique discontinues partiellement liées entre elles, lesquelles sont transférées à travers une ou plusieurs structures de textile de renforcement de sorte à créer une liaison solide entre les couches tout en gardant une apparence feutrée continue en surface de l'assemblage ainsi réalisé.
3 L'invention telle que décrite de façon large a également pour objet la méthode permettant de réalise cette structure fibreuse, laquelle comprend les étapes suivantes:
= On dépose un mat de fibres continues ou discontinues de nature thermoplastique et de couleur variable au dessus d'un ou plusieurs substrats de nature textile qui sont sous forme de tissu, tricot, non tissé
faits de fils continus ou discontinus avec une composante thermoplastique ou thermodurcissable et une composante de renforcement.
= Ces couches constituées par le mat de fibres et les substrats sont liées entre elles par le transfert des fibres du mat à travers le ou les substrats sous jacents par une liaison mécanique telle que l'aiguilletage.
= La structure textile multicouche ainsi obtenue est souple, peut être découpée en pièces de formes variées ou utilisée en rouleaux.
= La structure textile multicouche est soumise dans les appareillages appropriés à de la chaleur et de la pression pendant une durée déterminée afin d'assurer la fusion des composantes thermoplastiques du composite.
= Après refroidissement, le composite a la forme et la rigidité voulue et la couche de surface fondue a un aspect lisse et de couleur uniforme.
L'invention telle que revendiqué a toutefois plus précisément pour objet une méthode de fabrication d'un composite rigide présentant au moins une surface lisse et continue, caractérisée en ce que:
on lie une nappe de fibres thermoplastiques à un substrat composé
d'un mélange de fibres thermo-fusibles et d'autres fibres ne réagissant pas à
la même température de fusion des fibres en mélange, pour ainsi former une structure multicouche; et 3a on soumet la structure multicouche ainsi formée à un cycle de chauffage et de compression en mettant en contact la nappe de fibres thermoplastiques de cette structure avec une surface chauffante lisse et continue d'un système de chauffage pour ainsi former ledit composite rigide avec au moins une surface lisse et continue.
Le mat de fibres qui constitue la face thermo-fusible du multicouche est de préférence fabriqué au grammage désiré par cardage de fibres thermoplastiques de dimensions appropriées permettant de réaliser une bonne couverture visuelle du textile sous jacent.
Les polymères thermoplastiques constituant les fibres peuvent être choisis dans les familles des polypropylène, polyester, co-polyester, polyamides,
= On dépose un mat de fibres continues ou discontinues de nature thermoplastique et de couleur variable au dessus d'un ou plusieurs substrats de nature textile qui sont sous forme de tissu, tricot, non tissé
faits de fils continus ou discontinus avec une composante thermoplastique ou thermodurcissable et une composante de renforcement.
= Ces couches constituées par le mat de fibres et les substrats sont liées entre elles par le transfert des fibres du mat à travers le ou les substrats sous jacents par une liaison mécanique telle que l'aiguilletage.
= La structure textile multicouche ainsi obtenue est souple, peut être découpée en pièces de formes variées ou utilisée en rouleaux.
= La structure textile multicouche est soumise dans les appareillages appropriés à de la chaleur et de la pression pendant une durée déterminée afin d'assurer la fusion des composantes thermoplastiques du composite.
= Après refroidissement, le composite a la forme et la rigidité voulue et la couche de surface fondue a un aspect lisse et de couleur uniforme.
L'invention telle que revendiqué a toutefois plus précisément pour objet une méthode de fabrication d'un composite rigide présentant au moins une surface lisse et continue, caractérisée en ce que:
on lie une nappe de fibres thermoplastiques à un substrat composé
d'un mélange de fibres thermo-fusibles et d'autres fibres ne réagissant pas à
la même température de fusion des fibres en mélange, pour ainsi former une structure multicouche; et 3a on soumet la structure multicouche ainsi formée à un cycle de chauffage et de compression en mettant en contact la nappe de fibres thermoplastiques de cette structure avec une surface chauffante lisse et continue d'un système de chauffage pour ainsi former ledit composite rigide avec au moins une surface lisse et continue.
Le mat de fibres qui constitue la face thermo-fusible du multicouche est de préférence fabriqué au grammage désiré par cardage de fibres thermoplastiques de dimensions appropriées permettant de réaliser une bonne couverture visuelle du textile sous jacent.
Les polymères thermoplastiques constituant les fibres peuvent être choisis dans les familles des polypropylène, polyester, co-polyester, polyamides,
4 polyéthylène, polychlorure de vinyle, sulfure de polyphénylène ou d'autres matières qui pourraient être extrudées sans se limiter aux polymères nommés;
les fibres peuvent aussi être composées de polymères de nature dissemblable, sous forme cote à cote, de type Noyau écorce, île et mer. Couramment on retrouve des fibres constituées de polymères de point de fusion différents.
Le titre des fibres constituant la nappe variera entre 0.9 et 25 décitex, plus particulièrement entre 1.2 et 8 décitex , le nombre de fibres par unité de surface à masse donnée augmentant si le titre des fibres diminue et par conséquent on utilisera de préférence les fibres les plus fines possible pour avoir le meilleur taux de couverture possible.
La masse de fibres par unité de surface ou grammage exprimée en grammes par mètre carré g/mc pourra varier de 30 g/mc à 1000g/mc, plus particulièrement entre 200 et 500 g/mc . dans ce sens plus le grammage de ce mat est élevé, meilleure sera le taux de couverture et l'aspect du composite final. Il est possible que le mat soit composé de fibres de nature polymérique, de dimension ou de couleurs différentes.
Les fibres peuvent comprendre des additifs tels des anti-ultraviolets, des pigments de couleur, des antioxydants selon l'usage auquel le produit est destiné.
Le mat de fibres est fabriqué selon des méthodes usuelles dans l'industrie de fabrication des non tissés. Une des méthodes consiste à ouvrir des balles de fibres, carder celles-ci à travers une carde de fibres synthétiques afin de réaliser des voiles de fibres uniformes qui seront superposés à l'aide d'un étaleur -nappeur qui permettra d'obtenir le grammage du mat recherché. Cette nappe est pré- consolidée à l'aide d'aiguilles dans une aiguilleteuse. Le niveau de pré
les fibres peuvent aussi être composées de polymères de nature dissemblable, sous forme cote à cote, de type Noyau écorce, île et mer. Couramment on retrouve des fibres constituées de polymères de point de fusion différents.
Le titre des fibres constituant la nappe variera entre 0.9 et 25 décitex, plus particulièrement entre 1.2 et 8 décitex , le nombre de fibres par unité de surface à masse donnée augmentant si le titre des fibres diminue et par conséquent on utilisera de préférence les fibres les plus fines possible pour avoir le meilleur taux de couverture possible.
La masse de fibres par unité de surface ou grammage exprimée en grammes par mètre carré g/mc pourra varier de 30 g/mc à 1000g/mc, plus particulièrement entre 200 et 500 g/mc . dans ce sens plus le grammage de ce mat est élevé, meilleure sera le taux de couverture et l'aspect du composite final. Il est possible que le mat soit composé de fibres de nature polymérique, de dimension ou de couleurs différentes.
Les fibres peuvent comprendre des additifs tels des anti-ultraviolets, des pigments de couleur, des antioxydants selon l'usage auquel le produit est destiné.
Le mat de fibres est fabriqué selon des méthodes usuelles dans l'industrie de fabrication des non tissés. Une des méthodes consiste à ouvrir des balles de fibres, carder celles-ci à travers une carde de fibres synthétiques afin de réaliser des voiles de fibres uniformes qui seront superposés à l'aide d'un étaleur -nappeur qui permettra d'obtenir le grammage du mat recherché. Cette nappe est pré- consolidée à l'aide d'aiguilles dans une aiguilleteuse. Le niveau de pré
5 consolidation est peu élevé pour garder un nombre de fibres libres important pour l'opération de combinaison ultérieure avec les substrats du composite.
Le mat de fibres est amené en amont d'une seconde zone d'aiguilletage dans laquelle les fibres du mat seront insérées dans le substrat à l'aide des barbes des aiguilles qui traversent toutes les couches de textile. Cette opération permet d'une part de transférer une partie des fibres thermoplastiques dans le substrat où il contribuera à la consolidation du composite lors du chauffage et de comprimer le mat de surface pour en faire une couche cohérente et très fortement liée au substrat.
Le degré de consolidation souhaité peut être obtenu en variant la pénétration des aiguilles dans le substrat ou encore du nombre de perforations dans ce substrat. La pénétration des aiguilles détermine surtout la profondeur à
laquelle les fibres transportées par les barbes des aiguilles peuvent être acheminées.
Ainsi elle sera plus importante si l'on veut lier ensemble plusieurs couches de substrat, que ce soit des tissus, des tricots ou des non tissés. Le nombre de perforations par unité de surface permet d'augmenter le nombre de liens entre le non tissé du mat et du ou des substrats. Ainsi le nombre de fibres thermoplastiques transportées par les barbes des aiguilles dans les substrats augmente proportionnellement au taux de perforation utilisé, ce qui comparativement à toutes les méthodes de liaisons utilisées telles l'application de poudre ou d'un film, est un avantage majeur pour augmenter la cohésion du composite.
Après aiguilletage le textile multicouches obtenu peut être transformé comme un matériau souple textile usuel , soit sous forme de rouleau découpé à la largeur de travail voulu, coupé en feuilles ou en pièces de formats variés.
Le mat de fibres est amené en amont d'une seconde zone d'aiguilletage dans laquelle les fibres du mat seront insérées dans le substrat à l'aide des barbes des aiguilles qui traversent toutes les couches de textile. Cette opération permet d'une part de transférer une partie des fibres thermoplastiques dans le substrat où il contribuera à la consolidation du composite lors du chauffage et de comprimer le mat de surface pour en faire une couche cohérente et très fortement liée au substrat.
Le degré de consolidation souhaité peut être obtenu en variant la pénétration des aiguilles dans le substrat ou encore du nombre de perforations dans ce substrat. La pénétration des aiguilles détermine surtout la profondeur à
laquelle les fibres transportées par les barbes des aiguilles peuvent être acheminées.
Ainsi elle sera plus importante si l'on veut lier ensemble plusieurs couches de substrat, que ce soit des tissus, des tricots ou des non tissés. Le nombre de perforations par unité de surface permet d'augmenter le nombre de liens entre le non tissé du mat et du ou des substrats. Ainsi le nombre de fibres thermoplastiques transportées par les barbes des aiguilles dans les substrats augmente proportionnellement au taux de perforation utilisé, ce qui comparativement à toutes les méthodes de liaisons utilisées telles l'application de poudre ou d'un film, est un avantage majeur pour augmenter la cohésion du composite.
Après aiguilletage le textile multicouches obtenu peut être transformé comme un matériau souple textile usuel , soit sous forme de rouleau découpé à la largeur de travail voulu, coupé en feuilles ou en pièces de formats variés.
6 Les substrats peuvent être très variés selon l'usage du composite envisagé.
Ils peuvent se présenter sous forme de tissus, tricots, de fils continus ou discontinus entremêlés ou formés selon des structures variées à l'aide de méthodes textiles conventionnelles. Généralement les substrats sont destinés à
assurer le renforcement du composite pour une grande partie et peuvent donc être faits à partir par exemple de filaments de verre , de poly-aramides , poly-amides, de carbone . De même que les fibres de la nappe de fibres thermoplastiques peuvent être de nature mixtes , les fils de renforcement peuvent être eux aussi de cette nature et des fils de nature thermoplastique peuvent être mélangés ou non avec des fils de nature non thermoplastique.
Dans ce cas les matières thermoplastiques sont identiques à celles qui ont été
décrites pour la composition du mat à aiguilleter dans le substrat. Des produits tels le Twintex0 sont de bons exemples de structures représentatives de tissus faits à partir de fils co-mêlés.
Le substrat peut aussi contenir des matières thermodurcissables telles du polyvinyl ester, des résines phénoliques, polyester insaturé ou époxy, généralement sous forme de prépregs ou pré- imprégnés et recevoir le mat de fibres thermoplastiques par aiguilletage.
Les produits multicouches obtenus par la combinaison du mat et de l'un ou l'autre des substrats ci-dessus peuvent être transformés en matériau composite.
De nombreuses méthodes de fabrication peuvent être utilisées pour profiter avantageusement de la présente invention.
Le moulage sous vide peut être appliqué à des pièces de grande dimension. le moule peut être fait en matériau composite surtout à base de résines époxy, ou en aluminium coulé , et peut être soit mâle ou femelle. Ce moule est placé
dans une étuve ou un autoclave et une pompe à vide permet de conformer le produit multicouche aux formes désirées. Le tout est soumis à une température entre
Ils peuvent se présenter sous forme de tissus, tricots, de fils continus ou discontinus entremêlés ou formés selon des structures variées à l'aide de méthodes textiles conventionnelles. Généralement les substrats sont destinés à
assurer le renforcement du composite pour une grande partie et peuvent donc être faits à partir par exemple de filaments de verre , de poly-aramides , poly-amides, de carbone . De même que les fibres de la nappe de fibres thermoplastiques peuvent être de nature mixtes , les fils de renforcement peuvent être eux aussi de cette nature et des fils de nature thermoplastique peuvent être mélangés ou non avec des fils de nature non thermoplastique.
Dans ce cas les matières thermoplastiques sont identiques à celles qui ont été
décrites pour la composition du mat à aiguilleter dans le substrat. Des produits tels le Twintex0 sont de bons exemples de structures représentatives de tissus faits à partir de fils co-mêlés.
Le substrat peut aussi contenir des matières thermodurcissables telles du polyvinyl ester, des résines phénoliques, polyester insaturé ou époxy, généralement sous forme de prépregs ou pré- imprégnés et recevoir le mat de fibres thermoplastiques par aiguilletage.
Les produits multicouches obtenus par la combinaison du mat et de l'un ou l'autre des substrats ci-dessus peuvent être transformés en matériau composite.
De nombreuses méthodes de fabrication peuvent être utilisées pour profiter avantageusement de la présente invention.
Le moulage sous vide peut être appliqué à des pièces de grande dimension. le moule peut être fait en matériau composite surtout à base de résines époxy, ou en aluminium coulé , et peut être soit mâle ou femelle. Ce moule est placé
dans une étuve ou un autoclave et une pompe à vide permet de conformer le produit multicouche aux formes désirées. Le tout est soumis à une température entre
7 100 et 300 degrés Celsius, de préférence entre 150 et 250 degrés. On définit un cycle de chauffage qui peut durer de 20 à 120 minutes selon la dimension de la pièce, la nature du matériau utilisé pour le moule, ainsi que l'épaisseur du multicouche. Il est important que la température soit homogène dans le tissu afin de réaliser la consolidation adéquate du composite, l'élimination de l'air de la structure composite et que le mat de surface ait créé une peau uniforme et continue à l'extérieur du composite formé. Cette technique est appliquée par exemple à la fabrication de coques d'embarcations telles des canots, des barques ou des pièces de carrosserie.
Le thermoformage se distingue du moulage sous vide en ce sens que la pièce à
mouler est chauffée à la température requise pour le formage avec des appareils de chauffage qui peuvent être retirés lorsque cette température est atteinte. Si le mat de surface est fait à base de polypropylène, la température du mat doit être supérieure à 175 degrés. Le moule est ensuite mis en contact avec le matériau à former qui est recouvert d'une membrane étanche à l'air et l'on applique le vide sous le moule et le matériau se conforme au moule. Le thermoformage se fait donc par pression sous vide et/ou par un renfort mécanique. Lorsque la pièce est refroidie à une température suffisante, elle est retirée du moule et les excédents sont découpés.
La fabrication en continu de composite par chauffage et compression. Le produit multicouche assemblé par aiguilletage est placé entre 2 bandes d'une presse à
bande qui est fait soit en acier fabriqué par Sandwick par exemple , ou alors entre 2 bandes de tissu de verre ou d'aramide enduit de produit a base de fluorocarbone disponible chez Meyer. Dans tous les cas les équipements ont une zone de chauffage, un dispositif de compression puis une zone de refroidissement. Un préchauffage du mat de fibres thermo fusibles à l'aide de systèmes à infra rouge peut aider à augmenter la vitesse du procédé. Selon la
Le thermoformage se distingue du moulage sous vide en ce sens que la pièce à
mouler est chauffée à la température requise pour le formage avec des appareils de chauffage qui peuvent être retirés lorsque cette température est atteinte. Si le mat de surface est fait à base de polypropylène, la température du mat doit être supérieure à 175 degrés. Le moule est ensuite mis en contact avec le matériau à former qui est recouvert d'une membrane étanche à l'air et l'on applique le vide sous le moule et le matériau se conforme au moule. Le thermoformage se fait donc par pression sous vide et/ou par un renfort mécanique. Lorsque la pièce est refroidie à une température suffisante, elle est retirée du moule et les excédents sont découpés.
La fabrication en continu de composite par chauffage et compression. Le produit multicouche assemblé par aiguilletage est placé entre 2 bandes d'une presse à
bande qui est fait soit en acier fabriqué par Sandwick par exemple , ou alors entre 2 bandes de tissu de verre ou d'aramide enduit de produit a base de fluorocarbone disponible chez Meyer. Dans tous les cas les équipements ont une zone de chauffage, un dispositif de compression puis une zone de refroidissement. Un préchauffage du mat de fibres thermo fusibles à l'aide de systèmes à infra rouge peut aider à augmenter la vitesse du procédé. Selon la
8 construction de l'équipement, on peut appliquer une pression plus ou moins importante dans la zone de compression et ainsi réaliser un calibrage de l'épaisseur du composite. Après refroidissement le composite obtenu est coupé
en plaques avec des scies ou des systèmes de découpe par jet d'eau sous pression.
Les exemples ci-dessous illustrent divers produits obtenus avec cette structure.
Exemple 1 On fabrique un produit multicouches en combinant un mat de polypropylène de 200g/m.c fait de fibres de 3 deniers de titre et 75mm de longueur de couleur verte pré- aiguilleté avec des barbes de jauge 36 à 60 perforations par centimètre carré à une profondeur de 11millimètres, avec un tissu sergé 2 lie 2, de 745 g/m.c fabriqué à partir de fils co-mêlés de 1870 tex à 60% en poids de verre et 40% en poids de polypropylène de couleur noire teint dans la masse de largeur de 1.5m de largeur vendu par saint Gobain Vétrotex sous la marque Twintex0 Le mat de polypropylène est aiguilleté dans le Twintex0 à 60 perforations par centimètre carré à une profondeur de 9mm. Le complexe multicouches ainsi obtenu est posé dans un moule sous vide avec une paroi lisse d'aluminium du coté du mat de polypropylène de couleur ayant la forme d'une coque de canot en combinaison avec une autre couche de Twintex0 .
Après fermeture du moule, chauffage dans une étuve pendant 30 minutes à 205 degrés Celsius puis refroidissement , on démoule le canot. Au démoulage , le canot présente une peau lisse et uniforme de fibres fondues avec un aspect présentant une alternance de zones uniformes vertes et noires. Cet effet était recherché par le fabricant du canot.
en plaques avec des scies ou des systèmes de découpe par jet d'eau sous pression.
Les exemples ci-dessous illustrent divers produits obtenus avec cette structure.
Exemple 1 On fabrique un produit multicouches en combinant un mat de polypropylène de 200g/m.c fait de fibres de 3 deniers de titre et 75mm de longueur de couleur verte pré- aiguilleté avec des barbes de jauge 36 à 60 perforations par centimètre carré à une profondeur de 11millimètres, avec un tissu sergé 2 lie 2, de 745 g/m.c fabriqué à partir de fils co-mêlés de 1870 tex à 60% en poids de verre et 40% en poids de polypropylène de couleur noire teint dans la masse de largeur de 1.5m de largeur vendu par saint Gobain Vétrotex sous la marque Twintex0 Le mat de polypropylène est aiguilleté dans le Twintex0 à 60 perforations par centimètre carré à une profondeur de 9mm. Le complexe multicouches ainsi obtenu est posé dans un moule sous vide avec une paroi lisse d'aluminium du coté du mat de polypropylène de couleur ayant la forme d'une coque de canot en combinaison avec une autre couche de Twintex0 .
Après fermeture du moule, chauffage dans une étuve pendant 30 minutes à 205 degrés Celsius puis refroidissement , on démoule le canot. Au démoulage , le canot présente une peau lisse et uniforme de fibres fondues avec un aspect présentant une alternance de zones uniformes vertes et noires. Cet effet était recherché par le fabricant du canot.
9 Exemple 2 On procède selon les conditions de l'exemple 1, en remplaçant les fibres de polypropylène du mat de surface de 400 g/m.c par des fibres de polyester et co-polyester de type âme - écorce de 2 deniers de titre et 51mm de longueur. Le moule utilisé est sous forme de plaque d'aluminium de 50cm x 50cm de cotés.
Après démoulage le coté du mat est lisse et uniforme, et la couleur noire des fil de polypropylène du Twintex ne ressort pas à travers le mat de surface fondu.
Exemple 3 Un réalise un complexe multicouche en fabricant un mat de polypropylène de couleur verte de même composition que dans l'exemple 1 . Ce mat est aiguilleté
à travers un autre mat de fibres courtes de 200g/m.c faites de Kevlar de 2.2 denier de titre et de 51mm de longueur et simultanément un Twintex de couleur blanche de même caractéristiques que le produit décrit dans l'exemple hormis la couleur. Les conditions opératoires sont semblables à celles de l'exemple 1 sauf la profondeur de pénétration qui est portée à 11mm pour transférer les fibres de polypropylène à travers la couche de Kevlar et celle de Twintex Ce complexe multicouche est moulé par thermoformage en utilisant le cycle suivant : chauffage du multicouche à 180 degrés Celsius pendant xx secondes , application de la pression par le vide sous le moule en forme de casque pendant )oc secondes , démoulage lorsque la température atteint 50 degrés Celsius. Le casque ainsi fabriqué a la rigidité recherchée, la résistance à
l'impact requise et une couleur verte uniforme et lisse sans marquage du tissu.
Exemple 4 On réalise un complexe multi- couches en fabriquant un mat de polyester ¨co-polyester selon les conditions de l'exemple 2. Ce mat est aiguilleté à travers un tissu de 270g/m.c fait de filaments continus de 1100deniers de Kevlar et à
Après démoulage le coté du mat est lisse et uniforme, et la couleur noire des fil de polypropylène du Twintex ne ressort pas à travers le mat de surface fondu.
Exemple 3 Un réalise un complexe multicouche en fabricant un mat de polypropylène de couleur verte de même composition que dans l'exemple 1 . Ce mat est aiguilleté
à travers un autre mat de fibres courtes de 200g/m.c faites de Kevlar de 2.2 denier de titre et de 51mm de longueur et simultanément un Twintex de couleur blanche de même caractéristiques que le produit décrit dans l'exemple hormis la couleur. Les conditions opératoires sont semblables à celles de l'exemple 1 sauf la profondeur de pénétration qui est portée à 11mm pour transférer les fibres de polypropylène à travers la couche de Kevlar et celle de Twintex Ce complexe multicouche est moulé par thermoformage en utilisant le cycle suivant : chauffage du multicouche à 180 degrés Celsius pendant xx secondes , application de la pression par le vide sous le moule en forme de casque pendant )oc secondes , démoulage lorsque la température atteint 50 degrés Celsius. Le casque ainsi fabriqué a la rigidité recherchée, la résistance à
l'impact requise et une couleur verte uniforme et lisse sans marquage du tissu.
Exemple 4 On réalise un complexe multi- couches en fabriquant un mat de polyester ¨co-polyester selon les conditions de l'exemple 2. Ce mat est aiguilleté à travers un tissu de 270g/m.c fait de filaments continus de 1100deniers de Kevlar et à
10 travers un mat de fibres de Nomex de 300g/m.c selon les conditions d'aiguilletage de l'exemple 3. Le complexe est passé entre deux bandes .transporteuses de tissu de verre enduit de Téflon d'une largeur de 50 centimètres de largeur à une vitesse de 3mètres par minute, une zone de chauffage de 1 mètre linéaire est portée à 215 degrés Celsius, le composite est écrasé entre 2 cylindres sous une pression de 10N puis passe dans une zone de refroidissement.
Le composite obtenu a une épaisseur de 2mm.
Exemple 5 On réalise un complexe fait multi couches fait d'un mat de fibres de polyester ¨
co polyester selon l'exemple 2 et l'on combine ce mat avec un tissu de verre de 270g/m.c pré imprégné de résine de vinyle polyester pré- polymérisé à raison de 100g/m.c . Les conditions d'aiguilletage du mat dans le tissu pré imprégné
sont celle de l'exemple 1.le complexe multicouche est porté dans un moule sous vide placé dans une étuve et soumis pendant 15 minutes à une température de 190 Degrés Celsius . Après refroidissement, le composite de 1.5mm est démoulé et il présente une surface lisse et de couleur uniforme avec une rigidité telle qu'attendue.
Le composite obtenu a une épaisseur de 2mm.
Exemple 5 On réalise un complexe fait multi couches fait d'un mat de fibres de polyester ¨
co polyester selon l'exemple 2 et l'on combine ce mat avec un tissu de verre de 270g/m.c pré imprégné de résine de vinyle polyester pré- polymérisé à raison de 100g/m.c . Les conditions d'aiguilletage du mat dans le tissu pré imprégné
sont celle de l'exemple 1.le complexe multicouche est porté dans un moule sous vide placé dans une étuve et soumis pendant 15 minutes à une température de 190 Degrés Celsius . Après refroidissement, le composite de 1.5mm est démoulé et il présente une surface lisse et de couleur uniforme avec une rigidité telle qu'attendue.
Claims (14)
1. Méthode de fabrication d'un composite rigide présentant au moins une surface lisse et continue, caractérisée en ce que :
on lie une nappe de fibres thermoplastiques à un substrat composé d'un mélange de fibres thermo-fusibles et d'autres fibres ne réagissant pas à la même température de fusion des fibres en mélange, pour ainsi former une structure multicouche; et on soumet la structure multicouche ainsi formée à un cycle de chauffage et de compression en mettant en contact la nappe de fibres thermoplastiques de cette structure avec une surface chauffante lisse et continue d'un système de chauffage pour ainsi former ledit composite rigide avec au moins une surface lisse et continue.
on lie une nappe de fibres thermoplastiques à un substrat composé d'un mélange de fibres thermo-fusibles et d'autres fibres ne réagissant pas à la même température de fusion des fibres en mélange, pour ainsi former une structure multicouche; et on soumet la structure multicouche ainsi formée à un cycle de chauffage et de compression en mettant en contact la nappe de fibres thermoplastiques de cette structure avec une surface chauffante lisse et continue d'un système de chauffage pour ainsi former ledit composite rigide avec au moins une surface lisse et continue.
2. Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que la nappe de fibres thermoplastiques est choisie parmi les polypropylènes, les polyesters et co-polyesters, les polyamides, le polyéthylène, le polychlorure de vinyle, le sulfure de polyphénylène et des fibres de type noyau écorce.
3. Méthode selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que la nappe de fibres thermoplastiques a un grammage variant de 30 à 1000 grammes par mètre carré.
4. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les fibres thermoplastiques comprennent des pigments de couleur.
5. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les fibres thermoplastiques comprennent des agents anti-ultraviolets.
6. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la nappe de fibres thermoplastiques est liée au substrat par aiguilletage.
7. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que les autres fibres du substrat comprennent également des fibres thermoplastiques.
8. Méthode selon la revendication 7 caractérisée en ce que les autres fibres thermoplastiques du substrat sont choisies dans les polypropylènes, les polyesters et co-polyester, les polyamides, le polyéthylène, le polychlorure de vinyle, le sulfure de polyphénylène et des fibres de type noyau écorce.
9. Méthode selon la revendication 7 ou 8 caractérisée en ce que les fibres non thermo-fusibles du substrat sont choisies parmi le verre, les aramides, les polyamides et le carbone.
10. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que le substrat contient des matières thermodurcissables choisies parmi le polyvinyl ester, des résines phénoliques, des polyesters insaturés et des époxy.
11. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que le substrat est choisi parmi les tissus , les tricots , les ensembles de fibres entrelacées et les assemblages de fils continus non entrelacés.
12. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle est mise en oeuvre au moyen d'un dispositif de chauffage de la structure textile, d'un dispositif de compression présentant une face lisse en contact avec la nappe de fibres thermoplastiques, et d'un dispositif de refroidissement du composite dont la nappe de fibres thermoplastique a été
fondue sous pression.
fondue sous pression.
13. Méthode selon la revendication 12, caractérisée en ce que le dispositif de compression est une presse en continu ou en discontinu, une presse de thermoformage, ou un système de moulage sous vide ayant tous au moins une surface lisse en contact avec la nappe de fibres thermo-fusibles.
14. Un composite rigide de forme plane ou courbe obtenu par la méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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