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EP0659922B1 - Armature textile utilisable pour la réalisation de matériaux composites - Google Patents

Armature textile utilisable pour la réalisation de matériaux composites Download PDF

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EP0659922B1
EP0659922B1 EP94420367A EP94420367A EP0659922B1 EP 0659922 B1 EP0659922 B1 EP 0659922B1 EP 94420367 A EP94420367 A EP 94420367A EP 94420367 A EP94420367 A EP 94420367A EP 0659922 B1 EP0659922 B1 EP 0659922B1
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European Patent Office
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layer
textile
fibres
layers
reinforcing
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André Fourezon
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Fils dAuguste Chomarat et Cie SA
Original Assignee
Fils dAuguste Chomarat et Cie SA
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Publication date
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    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/498—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres entanglement of layered webs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H13/00—Other non-woven fabrics

Definitions

  • the invention relates to an improvement made to the textile reinforcements used for the production of composite materials, that is to say articles based on resin (polyester or other) reinforced with a textile reinforcement ply.
  • the reinforcing structures used in the field of composites are for example fabrics, textile grids, nonwovens or a combination of such elements.
  • a textile reinforcement which is particularly suitable for producing thick reinforcements, a characteristic necessary when it is desired to produce elements such as vehicle bodywork, pleasure boats, tanks, etc., which must have great rigidity.
  • Such a frame is constituted by at least two layers of textile reinforcement proper, arranged on either side of a central layer giving the thickness to said material, and it is characterized in that said central layer consists of a ply based on synthetic fibers, with a high unitary titer, and which have received a treatment prior to their tablecloths form giving them an undulation with permanent crimps, the different layers being linked together by sewing / knitting.
  • the invention therefore relates to a new type of textile reinforcement which can be used for the production of a composite material, this reinforcement being constituted if it is considered in place inside said composite material after production, by two textile reinforcement layers proper, arranged on either side of a central layer giving the thickness to said material, said central layer being constituted by a sheet based on synthetic fibers, of high unit strength, and which have previously received when they are placed in the form of a sheet, a treatment communicating to them a permanent undulation (or crimp), and it is characterized in that at least one of the textile reinforcement layers is covered with a fibrous veil based on chemical fibers, lower than that of the fibers constituting the internal layer and which have also received a treatment imparting to them a permanent waving or crimping, the different layers hes being linked together by needling.
  • said textile reinforcement consists of a central layer trapped between two textile reinforcements, at least one of which is covered with a fibrous web.
  • the reinforcement consists of a layer based on fibers of high unitary strength, intended to give thickness to the final material, covered on one of its faces with a textile reinforcement itself covered with a fibrous web, said material being, during the production of the composite structure, folded back on itself so that there is, in the final structure, a central layer giving the thickness on either side of which is arranged a textile reinforcement associated with a fibrous web.
  • the internal layer will preferably be produced from a nonwoven web, obtained for example by carding, based on synthetic fibers such as polyester, polypropylene, polyamide, polyethylene fibers having a high titer and which have received a treatment. texturing, for example by stuffing, giving them a permanent crimp.
  • high titer is meant fibers whose titer is generally between 20 and 200 dtex and whose cutting length is generally between 40 and 120 mm. It is obvious that the use of finer fibers can possibly be envisaged, but then the density of the structure is increased, thus disturbing the path of the resin during the production of the composite material and making the manufacture of the latter more difficult, if not impossible. .
  • the fibrous web which covers at least one of the textile reinforcement layers can be produced from chemical fibers, of the same nature or of a different nature from that constituting the internal layer, said fibers having also received treatment communicating them a crimp and being much finer.
  • polyester, polyamide, polypropylene, polyethylene fibers having a titer between 1.5 dtex and 10 dtex and which are normally used for conventional textile applications, such as clothing, furnishing, filtration, etc. are perfectly suitable for make this or these surface layers.
  • connection of the different layers to each other is advantageously carried out by mechanical needling, using needles having barbs oriented in opposition and making it possible to obtain the entrainment of the surface fibers as well as on the way in and out of said needles through the stack of fibrous layers constituting the complex.
  • the basic structure making it possible to produce a material in accordance with the invention consists only of a fibrous sheet of high titer, one side of which is covered with a textile reinforcement itself covered with a fibrous web based on fine and crimped fibers, needling can be carried out with needles which have barbs oriented in the same direction and which penetrate into the stack of textile materials from the surface layer based on fine fibers.
  • connection of the different layers together by using a needling treatment by means of jets of fluid, and more particularly of water jets.
  • a fibrous web is also arranged, made by carding from crimped polyester fibers having a count of 3.3 dtex and a length 40 mm cutting; this fibrous sheet weighs 60 g / m2.
  • Example 1 is repeated except that the stack of textile plies consists only of an internal layer covered with a textile reinforcing ply and a fibrous web having the same characteristics and the same composition. than the materials of Example 1.
  • Needling is carried out under the same conditions except that the needles have barbs oriented in the same direction and that their action on the stack of textile webs is exerted from the fibrous web of fine fibers.
  • the structure obtained is folded back on itself so that the fibrous webs are on the outside and the nonwoven based on high titer fibers is on the inside.
  • a reinforcement having a thickness of approximately 9 mm is obtained.
  • the materials according to the invention are perfectly suited for making articles molded by press with injection or by vacuum molding.
  • the composite articles thus produced are very homogeneous, and moreover have a perfectly regular surface appearance.
  • connection of the different layers could possibly be carried out by performing double-sided needling or by means of an installation using water jets.

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Description

  • L'invention concerne un perfectionnement apporté aux armatures textiles utilisées pour la réalisation de matériaux composites, c'est-à-dire d'articles à base de résine (polyester ou autres) armés d'une nappe textile de renforcement.
  • A ce jour, en fonction des applications et des caractéristiques recherchées, les structures de renforcement utilisées dans le domaine des composites, sont par exemple des tissus, grilles textiles, non tissés ou combinaison de tels éléments.
  • Dans son brevet français 2 646 442, le Demandeur a proposé une armature textile particulièrement adaptée pour réaliser des renforts de forte épaisseur, caractéristique nécessaire lorsque l'on souhaite réaliser des éléments tels que carrosserie de véhicules, bateaux de plaisance, citernes.., qui doivent présenter une grande rigidité. Une telle armature est constituée par au moins deux couches de renfort textile proprement dites, disposées de part et d'autre d'une couche centrale donnat l'épaisseur audit matériau, et elle se caractérise en ce que ladite couche centrale est constituée par une nappe à base de fibres synthétiques, de titre unitaire élevé, et qui ont reçu préalablement à leur mise sous forme de nappes un traitement leur communiquant une ondulation aux frisures permanentes, les différentes couches étant liées entre elles par couture/tricotage.
  • Un tel complexe donne entière satisfaction en ce qui a trait aux caractéristiques mécaniques que présente la structure composite qu'il permet de réaliser.
  • Par ailleurs, il est particulièrement adapté pour réaliser des structures de forme complexe obtenues par moulage, par exemple selon les techniques dites par "moulage à la presse avec injection" ou "moulage sous vide". L'un des inconvénients qu'il présente cependant, réside dans le fait que les coutures de liaison des différentes couches entre elles limitent cependant les capacités de déformation et surtout, conduisent à des défauts d'aspect de surface.
  • Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement à un tel type de matériau textile qui non seulement permet de conserver les avantages que présente une telle structure, à savoir la possibilité de déformation, forte épaisseur et surtout une très grande homogénéité du matériau composite obtenu, résultant du fait que grâce à la structure particulière de la nappe fibreuse interne (fibres présentant un effet de ressort), on obtient une répartition de la résine très homogène sur toute l'épaisseur et toutes les directions dudit matériau et un aspect de surface parfaitement régulier.
  • D'une manière générale, l'invention concerne donc un nouveau type d'armature textile utilisable pour la réalisation d'un matériau composite, cette armature étant constituée si on la considère en place à l'intérieur dudit matériau composite après réalisation, par deux couches de renfort textile proprement dites, disposées de part et d'autre d'une couche centrale donnant l'épaisseur audit matériau, ladite couche centrale étant constituée par une nappe à base de fibres synthétiques, de titre unitaire élevé, et qui ont reçu préalablement à leur mise sous forme de nappe, un traitement leur communiquant une ondulation (ou frisure) permanente, et elle se caractérise en ce que au moins une des couches de renfort textile est recouverte d'un voile fibreux à base de fibres chimiques, de titre inférieur à celui des fibres constituant la couche interne et qui ont également reçu un traitement leur communiquant une ondulation ou frisure permanente, les différentes couches étant liées entre elles par aiguilletage.
  • Dans une forme de réalisation conforme à l'invention, ladite armature textile est constituée d'une couche centrale emprisonnée entre deux renforts textiles dont au moins un est recouvert d'un voile fibreux.
  • Selon une variante, l'armature est constituée par une couche à base de fibres de titre unitaire élevé, destinée à donner l'épaisseur au matériau final, recouvert sur une seule de ses faces d'un renfort textile lui-même recouvert d'un voile fibreux, ledit matériau étant, lors de la réalisation de la structure composite, replié sur lui-même de manière à ce que l'on retrouve, dans la structure finale, une couche centrale donnant l'épaisseur de part et d'autre de laquelle est disposé un renfort textile associé à un voile fibreux.
  • Par rapport aux armatures telles que décrites dans le brevet 2 646 442, un tel matériau présente des possibilités de déformation et de moulage améliorées compte-tenu de l'absence des coutures pour lier les différentes couches entre elles, conserve les mêmes caractéristiques de bonne répartition de la résine et surtout, permet d'obtenir des articles dont l'état de surface extérieur est parfaitement régulier.
  • Comme matériau entrant dans la réalisation d'un tel complexe, on peut utiliser des matériaux similaires à ceux faisant l'objet du brevet FR-A-2 646 442 pour réaliser la couche interne ainsi que les deux couches de renfort textile disposées de part et d'autre de cette couche centrale.
  • Ainsi, la couche interne sera de préférence réalisée à partir d'une nappe non tissée, obtenue par exemple par cardage, à base de fibres synthétiques telles que fibres de polyester, polypropylène, polyamide, polyéthylène ayant un titre élevé et qui ont reçu un traitement de texturation, par exemple par bourrage, leur communiquant une frisure permanente. Par titre élevé, on entend des fibres dont le titre est en général compris entre 20 et 200 dtex et dont la longueur de coupe est en général comprise entre 40 et 120 mm. Il est évident que l'utilisation de fibres plus fines est éventuellement envisageable, mais alors on augmente la densité de la structure perturbant ainsi le cheminement de la résine lors de la réalisation du matériau composite et rendant la fabrication de ce dernier plus difficile, voire impossible.
  • Comme renforts textiles proprement dits disposés de part et d'autre de la couche interne précitée, on utilisera tous types de renforts conventionnels tels que fils parallèles jointifs ou espacés les uns des autres, nappes bidirectionnelles, nappes fibreuses, tissus pouvant être utilisés seuls ou en combinaison. De tels renforts pouvant être à base de toute matière normalement utilisée pour réaliser des articles composites, tels que par exemple fibres de verre.
  • Le voile fibreux qui recouvre au moins l'une des couches de renfort textile, peut être réalisé à partir de fibres chimiques, de même nature ou d'une nature différente de celle constituant la couche interne, lesdites fibres ayant également reçu de traitement leur communiquant une frisure et étant beaucoup plus fines. A titre indicatif, des fibres de polyester, polyamide, polypropylène, polyéthylène ayant un titre compris entre 1,5 dtex et 10 dtex et qui sont normalement utilisées pour des applications textiles conventionnelles, tel que habillement, ameublement, filtration .., conviennent parfaitement pour réaliser cette ou ces couches de surface.
  • La liaison des différentes couches entre elles est avantageusement réalisée par aiguilletage mécanique, mettant en oeuvre des aiguilles comportant des barbes orientées en opposition et permettant d'obtenir l'entraînement des fibres de surface aussi bien qu'à l'aller qu'au retour desdites aiguilles au travers de l'empilement des couches fibreuses constituant le complexe.
  • Dans le cas où la structure de base permettant de réaliser un matériau conforme à l'invention est constitué seulement d'une nappe fibreuse de titre élevé, dont une seule face est recouverte d'un renfort textile lui-même recouvert d'un voile fibreux à base de fibres fines et frisées, l'aiguilletage peut être réalisé avec des aiguilles qui comportent des barbes orientées dans le même sens et qui pénètrent dans l'empilement de matières textiles depuis la couche superficielle à base de fibres fine.
  • Eventuellement, il pourrait être envisagé de réaliser la liaison des différentes couches entre elles en faisant appel à un traitement d'aiguilletage au moyen de jets de fluide, et plus particulièrement de jets d'eau.
  • L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif.
    • Exemple
  • Sur une machine conventionnelle d'aiguilletage, équipée d'aiguilles comportant des barbes orientées en opposition, on réalise une armature conforme à l'invention en introduisant dans ladite aiguilleteuse une superposition de nappes textiles préalablement réalisées, et qui se compose :
    • d'une couche interne constituée par une nappe non tissée réalisée par cardage, à partir de fibres de polypropylène ayant un titre unitaire de 70 dtex et une longueur de coupe de 90 mm, les fibres ayant été préalablement frisées avant coupe de manière à présenter des ondulations permanentes (dans le cas présent, 2,3 ondulations/centimètre) ; cette nappe pèse environ 250 g/m2 et a une épaisseur d'environ 4 mm ;
    • de deux nappes de renfort textile proprement dites disposées de part et d'autre de la couche interne précitée, ces nappes de renfort textile étant constituées toutes les deux par un mat de verre pesant 450 g/m2, obtenu par découpe de fibres de verre et nappage conventionnel par voie sèche ; ces fibres de verre ont un titre de 25 tex, la longueur de coupe étant de 50 mm.
  • De part et d'autre de l'ensemble précité, contre les deux faces externes des couches de renfort textile, est disposé un voile fibreux réalisé également par cardage à partir de fibres de polyester frisées ayant un titre de 3,3 dtex et une longueur de coupe de 40 mm ; cette nappe fibreuse pèse 60 g/m2.
  • L'opération d'aiguilletage est réalisée dans les conditions suivantes :
    • vitesse de passage de la matière : 4 mètres/minute
    • amplitude de déplacement des aiguilles : 60 mm
    • densité d'aiguilletage : 45/50 coups par cm2.
  • Après aiguilletage, on obtient une structure ayant une épaisseur d'environ 4,5 mm, les différentes nappes étant parfaitement liées les unes aux autres.
    • Exemple 2:
  • On répète l'exemple 1 si ce n'est que l'empilement de nappes textiles n'est constitué que d'une couche interne recouverte d'une nappe de renfort textile et d'un voile fibreux ayant les mêmes caractéristiques et la même composition que les matières de l'exemple 1.
  • L'aiguilletage est réalisé dans les mêmes conditions si ce n'est que les aiguilles comportent des barbes orientées dans le même sens et que leur action sur l'empilement de nappes textiles s'exerce à partir du voile fibreux en fibres fines.
  • Lors de l'utilisation, la structure obtenue est repliée sur elle-même de telle sorte que les voiles fibreux se trouvent à l'extérieur et que le non tissé à base de fibres de titre élevé soit à l'intérieur. On obtient par exemple à l'exemple précédent un renfort ayant une épaisseur d'environ 9 mm.
  • Les matériaux conformes à l'invention sont parfaitement adaptés pour réaliser des articles moulés à la presse avec injection ou par moulage sous vide. Les articles composites ainsi produits sont très homogènes, et présentent par ailleurs un aspect de surface parfaitement régulier.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit.
  • Ainsi, la liaison des différentes couches pourrait être éventuellement réalisée en effectuant un aiguilletage double face ou au moyen d'une installation mettant en oeuvre des jets d'eau.
  • De même, s'il est avantageux de réaliser la liaison de l'ensemble des couches constituant le matériau conforme à l'invention en une seule opération, il pourrait être envisagé de rapporter les deux faces externes après avoir réalisé la structure interne (couche centrale et renfort associé à cette couche) préalablement.

Claims (5)

  1. Armature textile utilisable pour la réalisation d'un matériau composite, constituée si on la considère en place à l'intérieur dudit matériau composite après réalisation, par deux couches de renfort textile proprement dites, disposées de part et d'autre d'une couche centrale donnant l'épaisseur audit matériau, ladite couche centrale étant constituée par une nappe à base de fibres synthétiques, de titre unitaire élevé, et qui ont reçu, préalablement à leur mise sous forme de nappes, un traitement leur communiquant une ondulation (ou frisure) permanente, caractérisée en ce que au moins une des couches de renfort textile est recouverte d'un voile fibreux à base de fibres chimiques, de titre inférieur à celui des fibres constituant la couche interne et qui ont également reçu un traitement leur communiquant une ondulation ou frisure permanente, les différentes couches étant liées entre elles par aiguilletage.
  2. Armature selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée, avant réalisation du matériau composite, d'une couche centrale emprisonnée entre deux renforts textiles dont au moins un est recouvert d'un voile fibreux.
  3. Armature selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée, avant réalisation du matériau composite, par une couche à base de fibres de titre unitaire élevé, destinée à donner l'épaisseur au matériau final, recouvert sur une seule de ses faces d'un renfort textile lui-même recouverte d'un voile fibreux, ledit matériau étant, lors de la réalisation de la structure composite, replié sur lui-même de manière à ce que l'on retrouve dans la structure finale une couche centrale donnant de l'épaisseur de part et d'autre de laquelle est disposé un renfort textile associé à un voile fibreux.
  4. Armature selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la ou les couches de renfort textile sont constituées de mats fibreux éventuellement associés à d'autres renforts textiles.
  5. Armature selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche donnant l'épaisseur au matériau et le ou les voiles fibreux formant la ou les faces externes, sont à base de fibres polyester, polyamide, polypropylène, polyéthylène, des éléments de renforcement interposés entre ces couches étant à base de fibres de verre.
EP94420367A 1993-12-24 1994-12-20 Armature textile utilisable pour la réalisation de matériaux composites Expired - Lifetime EP0659922B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9315843 1993-12-24
FR9315843A FR2714397B1 (fr) 1993-12-24 1993-12-24 Armature textile utilisable pour la réalisation de matériaux composites.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0659922A1 EP0659922A1 (fr) 1995-06-28
EP0659922B1 true EP0659922B1 (fr) 1996-04-10

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP94420367A Expired - Lifetime EP0659922B1 (fr) 1993-12-24 1994-12-20 Armature textile utilisable pour la réalisation de matériaux composites

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP0659922B1 (fr)
AT (1) ATE136596T1 (fr)
CZ (1) CZ284528B6 (fr)
DE (1) DE69400134T2 (fr)
DK (1) DK0659922T3 (fr)
ES (1) ES2085819T3 (fr)
FR (1) FR2714397B1 (fr)

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