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ETOFFE THERMO-PLASTIQUE
La présente invention concerne les étoffes thermo-plastiques,
pouvant être façonnées et travaillées directement par action de la chaleur,
pour obtenir divers objets ou pièces rigides présentant une surface dévelop-
5 pée relativement importante, par exemple des objets creux.
Selon l'état de la technique, une telle étoffe comprend de
manière générale des fils thermo-plastiques, et des fils de renfort, intégrés
dans l'épaisseur et distribués régulièrement selon la surface de l'étoffe.
Cette dernière est obtenue en général selon des procédés traditionnels
10 de tissage, même si bien entendu il s'agit d'un tissage technique.
Après découpe appropriée d'une telle étoffe, celle-ci peut
etre travaillée directement de différentes manières, notarmment:
- après ramollissement des fils thermo-plastiques, par estom-
page, à la manière du travail des métaux en feuilles
- par moulage sous presse, en moule ouvert ou fermé, avec
action de la chaleur
- par moulage en autoclave
Par ailleurs, conformément au document EP-A-0 229 309,
on a décrit une étoffe comprenant au moins deux tissus superposés,
20 composés chacun de fils rigides, jouant un rôle de renfort, et de fils
de liaison des fils rigides, de nature thermo-plastique, tous ces fils étant
tissés selon au moins deux tissus superposés. Ces derniers sont liés l'un
à l'autre par des fils de liage, indépendants des tissus assemblés, ou pris
sur l'un et/ou l'autre desdits tissus. Des fils de fourrure relativement
25 rigides, indépendants des deux tissus, sont intercalés en trame entre
ces derniers, et assurent un remplissage de l'interstice entre les deux
tissus.
Ces étoffes sont travaillées et façonnées en plusieurs étapes,
d'abord par découpe et mise en forme iimitée par la rigidité des fils
30 de fourrure, puis par imprégnation avec une matière plastique thermo-
durcissable, rapportée de part et d'autre sur l'étoffe découpée et main-
tenue en forme.
Quoique composée pour partie de fils thermo-plastiques, par
la nature du matériau plastique retenu, une telle étoffe n'est pas une
35 étoffe thermo-plastique telle que définie précédemment, au sens où elle
ne peut être travaillée et façonnée directement par la chaleur. D'ailleurs,
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la proportion pondérale des fils en matériau thermo-plas-tique est bien
insuffisante pour faire jouer à ces derniers par fusion, un rôle de matrice,
c'est à dire de liant en volume des fils rigides.
En définitive, I'étoffe selon le document EP-A-0 229 309
ne peut servir que de support superficiel, et non en épaisseur, à l'enduction
avec une résine thermo-durcissable, avec ou sans moulage.
Conformément au document EP-A-0 229 309, on a proposé
un complexe rigide, dont l'âme ou noyau central est consti-tué par une
étoffe comprenant deux tissus superposés, solidarisés entre eux par des
fils rigides, conférant à l'ensemble une résistance à l'écrasement. Les
deux tissus sont revêtus sur leurs faces extérieures respectives par une
résine thermo-durcissable, éventuellement chargée ou renforcée par un
mat de fibres, par exemple de fibres de verre.
Comme déjà décrit dans le document EP-A-0 229 309, on
retrouve une étoffe constituée par un double tissu, servant à l'enduction
avec une résine thermo-durcissable, et en aucun cas, il ne s'agit d'une
étoffe thermo-plastique, au sens défini précédemment, c'est-à-dire d'une
étoffe pouvant être faconnée directement avec l'action de la chaleur,
pour aboutir à toutes sortes d'objets ou structures rigides, creux en général.
La présente invention a pour objet une étoffe thermo-plastique
renforcée présentant une conformabilité améliorée en termes de souplesse
et déformabilité, permettant de draper ou épouser des formes relativement
complexes.
La présente invention a également pour objet une étoffe
thermo-plastique permettant de localiser et varier, de manière précise,
pratiquement sans limite, la quantité de résine thermo-plastique appor tée
par unité de surface.
La présente invention a également pour objet une étoffe
thermo-plastique, dont la technique d'obtention reste traditionnelle, ou
classique, et ressort essentiellement des processus de production de l'indus-
trie textile.
Selon la présente invention, on part d'une structure textile
traditionnelle, composée d'au moins deux tissus superposés, voire beaucoup
plus, ces tissus étant solidarisés l'un à l'autre ou les uns aux autres,
35 par des moyens classiques, tels que fils de liage, couture, etcMais,
de manière déterminante selon l'invention, les fils thermo-plastiques
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et de renfort sont distribués dans l'étoffe de la manière suivante:
- au rnoins l'un des tissus superposés est affecté au renfort,
et comprend à cette fin, majoritairement des fils de renfort
- et au moins un autre des -tissus superposés es-t affecté à
5I'obtention de la matrice therrno-plastique, et comprend à cette fin,
majoritairement des fils en résine thermo-plastique.
Et, I'interstice entre un tissu de renfort et un tissu thermo-
plastique adjacent et superposé, appartenant à la même étoffe, est libre
de tout matériau intercalaire, tel qu'un matériau ou cles fils de fourrure,
10autre que celui servant à solidariser les deux tissus adjacents entre eux.
Le fait qu'un tissu soit affecté au renfort, n'exclut pas qu'il
puisse comporter de manière hybride, mais en proportion minoritaire,
des fils en résine thermo-plastique.
Le fait qu'un tissu soit affecté à l'obtention de la matrice
15thermo-plastique n'exclut pas qu'il puisse comporter, de manière hybride,
mais en proportion minoritaire, des fils de renfort.
La solidarisation des tissus les uns aux autres peut être obtenue
par tous moyens de liage ou accrochage approprié, par exemple selon
des techniques de tissage ou tricotage. En particulier, le fil de liaison
20peut être distinct des tissus, rapporté en quelque sorte, ou appartenir
à l'un et/ou l'autre des tissus. L'accrochage peut être obtenu par couture
des tissus entre eux.
Pour l'interprétation et la compréhension de la présente inven-
tion, il convient de donner les définitions suivantes.
25Par "fil", on entend aussi bien un fil continu qu'un assemblage
de grande longueur de fibres discontinues, maintenues entre elles par
tout moyen approprié, tel que torsion.
Par "comprenant majoritairement", on entend le fait que
l'unité de surface du tissu considéré contient un pourcentage pondéral
30majoritaire des fils du matériau considéré.
Par "tissu", on désigne un entrelas de fils de chaine et de
fils de trame, quelles que soient les orientations relatives de ces fils.
A titre de résine thermo-plastique pouvant être utilisée selon
l'invention, on peut citer, à titre d'exemple, les matières suivantes:
35- polyétherimides (en abrégé PEI)
- polyéther-éthercétones ten abrégé PEEK)
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- polycarbonate
- polymères à cristaux liquides (en abrégé LCP)
- polysulfures de phénylène (en abrégé PPS)
- polyéthersulfures (en abrégé PES)
Par "renfort", on entend pour le rnatériau, le fil ou le tissu
considéré, la propriété selon laquelle ce dernier dispose d'une résistance
mécanique supérieure à celle du matériau, du fil, ou du tissu thermo-
plastique adjacent.
Il peut s'a~ir d'un matériau de renfort usuel, non thermo-
plastique, tel que:
- verre
- aramide
- carbone
- silice.
11 peut s'agir aussi d"ln matériau thermo-plastique différant
de celui adjacent, par ses propriétés mécaniques ou de résistance à la
chaleur.
Par "matrice thermo-plastique", on entend une masse cl'un
matériau plastique, noyant ou intégrant après chauffage les fils de renfort,
et donnant à l'ensemble cohérence, cohésion et rigidité.
La présente invention apporte les avantages déterminants
suivants.
L'affectation des fonctions de renfort et de matrice thermo-
plastique, à au moins deux tissus respectivement, permet si on le désire
de distribuer et répartir la résine thermo-plastique de manière régulière
et homogène, sur toute la surface et dans l'épaisseur de l'étoffe, lors
de son façonnage par la chaleur. Il suffit pour cela d'appliquer la pression
voulue sur les deux faces de l'étoffe, lors de son façonnage par la chaleur,
avec ou sans moulage.
Mais inversement, I'invention permet aussi de Iccaliser et
apporter la résine thermo-plastique de manière différenciée et contrôlée,
et ce par un tissage approprié du tissu thermo-plastique par rapport
au tissu de renfort. Ainsi, si l'on désire accroître la quantité de résine
thermo-plastique dans une zone donnée de la surface de l'objet fini,
il suffit de prévoir dans la zone correspondante (avant façonnage) du
tissu thermo-plastique, une plus grande densité ou surplus de fils thermo-
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plastique. Ceci peut permettre par exemple d'obtenir des nervures locales
sur certaines pièces comme les boîtes à bagage pour cabines d'avions.
De la même manière, I'invention permet aussi de localiser
et apporter un renfort différencié et contrôlé, par un tissage approprié
5du tissu de renfort par rapport au tissu thermo-plastique.
Pour terminer, en déterminant l'armure du tissu de renfor-t,
en correspondance avec l'armure du tissu de matrice, on peut obtenir
et maîtriser l'aspect de surface des pièces ou objets fa~onnés.
Les tissus thermo-plastiques ou de matrice, et de renfort
10peuvent être obtenus ensemble en une seule étape de fabrication, de
manière continue, selon les techniques usuelles de tissage. En particulier,
on se réfèrera utilement aux ouvra~es suivants, dont le contenu est intégré
en tant que de besoin à la présente description:
- "Le tissage et ses armures", par H. DUQUESNE, publié
15par l'lnstitut Textile de France en 1976, pages 74 à 78.
- "Anciens tissus de la fabrique, de la soierie et du tissage
Iyonnais, Manuel de théorie du tissage", Tome I - tissus unis, par Claude
VILLARD, pages 187 à 202.
- "Cours de théorie de tissage, la soie, tissus unis, armures
20classiques", par Félix GUICHEE?D, pages 248 à 255.
Les accrocha~es entre tissus superposés peuvent être réalisés
par points de liage obtenus par:
- chaînes du tissu de matrice et/ou du tissu de renfort,
- trames du tissu de~matrice et/ou du tissu de renfort,
25- chaînes supplémentaires, distinctes du tissu de matrice
et du tissu de renfort,
- trames supplémentaires, distinctes du tissu de matrice et
du tissu de renfort,
- et toutes combinaisons appropriées des points de liage ci-
30dessus.
La figure I du dessin annexé ilJustre de manière schématique
la structure d'un tissu conforme à l'invention. Un tel tissu comporte:
- un tissu de renfort I composé de fils de chaîne 2 et de
fils de trame 3
35- un tissu de matrice 4, thermo-plastique, composé de fils
de chaînes 5 et de fils de trame 6.
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L'accrochage des deux tissus est obtenu par liage avec certains
fils 7 de trame, appartenant au tissu 4 de matrice thermo-plastique.
Un tableau ci-apri~s illustre l'invention par l'exposé de quatre
exemples.
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Conformément à la Eigure 2, I'étoffe comprend deux -tissus
I l et 12 extérieurs, therrno-plastiques, et un tissu 4 intérieur et interca-
laire de renfort. Les fils de liage 711, 712 appartiennent respectivement
aux deux tissus thermo-plastiques 11 et 12, de manière à ne pas perturber
S la rectitude des fils de renfort 5 et 6.
A titre d'exmple, une étoffe triple -tissu conforme à la figure
2, comprend:
- un tissu thermo-plastique 11 à armure toile
- un tissu de renfort 4 en Eibres de carbone, à 280 g/m2,
10 en satin de 5
- un tissu thermo-plastique 12 à armure toile
Une étoffe conforme à la figure 2 a pour effet de donner
aux pièces obtenues un aspect de surface lisse et définitif.
A titre de variante du mode d'exécution selon la figure 2:
- le premier tissu thermo-plastique 11, par exemple en PEKK
ou polycarbonate, peut servir à consolider le tissu de renfort 4, pour
obtenir uns stratifié structural
- le second tissu thermo-plastique 12, par exemple en PPS
ou PES, peut servir à coller un matériau alvéolaire à cellules tubulaires,
20 par exemple en nid d'abeille.
Le second tissu thermo-plastique 12 peu-t être ajouté unique-
ment aux endroits où doit avoir lieu le collage. Ceci permet de faire
en une seule opération une pièce comportant des parties "monolithiques"
et des parties "sandwich".
Conformément à la figure 3, on a représenté une étoffe thermo-
plastique selon I'invention consistant en la superposition de plusieurs
tissus thermo-plastiques 1 a à 1 d, et de plusieurs tissus de renfort 4a
à 4c, un tissu de renfort é-tant intercalé entre deux tissus thermo-
plastiques. Le façonnage d'une telle étoffe s'effectue par action de la
30 chaleur, avec une pression appliquée de part et d'autre de l'étoffe, dans
les directions 50 et 51 en sens inverse.
Conformément à la figure 4, on a représenté un tissu de
renfort 4, constitué de fils 5 et 6 de renfort, liés les uns aux autres
par un fil thermo-plastique 41, reliant les différents fils 5 et 6 par une
35 technique de tricotage trame. Ce tissu de renfort peut être associé à
un tissu thermo-plastique pour obtenir une étoffe selon l'invention.
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Conformément à la figure 5, on a représenté une é-toffe selon
l'inventiont et selon le mode d'exécution de la figure 2, dans laquelle
les différents tissus 4, 11, et 1 sont liés les uns aux autres par la tech-
nique dite RASCHEL ou MALI.
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