CH645842A5 - PROCESS FOR PRODUCING WOVEN LAMINATES. - Google Patents

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Description

La présente invention se rapporte à un procédé de production de laminés thermoplastiques renforcés par des tissus, sous forme de panneaux plats ou de pièces courbes. The present invention relates to a method for producing thermoplastic laminates reinforced by fabrics, in the form of flat panels or curved parts.

Selon des procédés connus, des laminés du type indiqué ci-dessus ont été produits en assemblant des pièces de tissu avec une matière thermoplastique sous forme de feuille ou de particules et en chauffant le laminé sous pression. According to known methods, laminates of the type indicated above have been produced by assembling pieces of fabric with a thermoplastic material in the form of sheets or particles and by heating the laminate under pressure.

Ces procédés présentent le désavantage que les feuilles ou particules thermoplastiques sont difficiles à manier et peuvent être difficiles à produire. En plus, si on désire produire un laminé contenant une couche discontinue de matière thermoplastique, la production du laminé devient très compliquée. These methods have the disadvantage that the thermoplastic sheets or particles are difficult to handle and can be difficult to produce. In addition, if it is desired to produce a laminate containing a discontinuous layer of thermoplastic material, the production of the laminate becomes very complicated.

L'invention a pour but l'élimination de ces inconvénients. The invention aims to eliminate these drawbacks.

Ce but est atteint, conformément à l'invention, par un procédé de production de laminés tissés comprenant le tissage de pièces de tissu de fibres de carbone, d'aramide ou de verre, conjointement avec des fibres thermoplastiques, l'assemblage d'une pluralité de ces pièces pour former un laminé, et le chauffage du laminé sous pression pour produire un laminé moulable, les fibres thermoplastiques servant à lier les pièces entre elles et à améliorer les propriétés du laminé. This object is achieved, in accordance with the invention, by a process for producing woven laminates comprising weaving pieces of fabric of carbon fibers, aramid or glass, together with thermoplastic fibers, assembling a plurality of these parts to form a laminate, and heating the pressure laminate to produce a moldable laminate, the thermoplastic fibers serving to bond the parts together and to improve the properties of the laminate.

Comme fibres thermoplastiques, on utilise de préférence des fibres de polyoléfine, polyester, polyamide, polyéthersulfone ou polyétheréthercétone. As thermoplastic fibers, use is preferably made of polyolefin, polyester, polyamide, polyethersulfone or polyetheretherketone fibers.

Le nombre de pièces de tissu utilisées dans la production du laminé peut être choisi en fonction des exigences de performance dans l'utilisation finale. The number of pieces of fabric used in the production of the laminate can be chosen according to the performance requirements in the end use.

Des formes d'exécution de l'invention vont être décrites ci-après, à titre d'exemple, en se référant au dessin d'accompagnement: Embodiments of the invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawing:

la fig. 1 montre une armure ayant 75% de chaîne a et de trame b en fibres thermoplastiques comme le polythène d'un côté, et 25% sur le côté opposé, avec emploi de chaînes a et de trames d'aramide b; fig. 1 shows a weave having 75% of warp a and weft b of thermoplastic fibers such as polythene on one side, and 25% on the opposite side, with the use of warps a and aramid wefts b;

la fig. 2 montre une armure dans laquelle les fibres de chaîne thermoplastiques sont distribuées de manière égale des deux côtés avec le fil d'aramide de trame; fig. 2 shows a weave in which the thermoplastic warp fibers are distributed equally on both sides with the weft aramid yarn;

la fig. 3 montre un tissu unidirectionnel avec filés de chaîne thermoplastiques et d'aramide et filés de trame d'aramide; fig. 3 shows a unidirectional fabric with thermoplastic warp and aramid yarns and aramid weft yarns;

la fig. 4 montre une armure de satin permettant une perméabilité et un armement plus grands qu'une armure unie, comportant des fils de chaîne en aramide et thermoplastiques et des fils de chaînes renforçatrices a et des fils de trames thermoplastiques b. fig. 4 shows a satin weave allowing greater permeability and armouring than a plain weave, comprising warp threads of aramid and thermoplastic and threads of reinforcing chains a and threads of thermoplastic wefts b.

Un tissu d'aramide couramment utilisé pour le renforcement des matières plastiques est un tissu à armure unie avec 67 fils par 100 mm dans les directions à la fois de la chaîne et de la trame, consistant en fibre d'aramide 158 tex et des fils de chaîne thermoplastiques a (fig. 1). An aramid fabric commonly used for reinforcing plastics is a plain weave fabric with 67 threads per 100 mm in both the warp and the weft directions, consisting of aramid fiber 158 tex and threads of thermoplastic chain a (fig. 1).

Pour la production d'un laminé d'une épaisseur de 25 mm consistant en 15% en poids de polythène et 85% en poids de fibre aramide, le mode opératoire est le suivant: For the production of a laminate with a thickness of 25 mm consisting of 15% by weight of polythene and 85% by weight of aramid fiber, the procedure is as follows:

Question d'économie, il convient d'introduire le polythène comme chaîne a, fil à fil, avec la fibre aramide de chaîne et de trame. Question of economy, it is advisable to introduce polythene like chain has, wire to wire, with the aramid fiber of warp and weft.

La densité linéaire de la chaîne et de la trame de polythène est donc de 30% de celle de l'aramide dans la chaîne a et la trame b du tissu de base sont égaux. Un filé de ce genre est un monofilament de polythène haute densité de 0,25 mm et il peut être introduit dans le tissu, bien qu'il existe de nombreuses variations possibles de tissage. The linear density of the warp and the weft of polythene is therefore 30% of that of the aramid in the warp a and the weft b of the base fabric are equal. One such yarn is a 0.25mm high density polythene monofilament and can be introduced into the fabric, although there are many possible variations in weaving.

Pour produire un laminé d'une épaisseur de 25 mm à partir du tissu de la fig. 2, on place 85 épaisseurs les unes sur les autres et on les met dans une presse avec plateaux de pressage chauffés à 150°C, ou à une température supérieure lorsqu'on a affaire à un autre matériau. Lorsque le polythène a fondu, une pression d'environ 1 MPa (10,5 kg/cm2) consolidera le laminé à 25 mm d'épaisseur, ou bien on peut utiliser dans la presse des butoirs à 25 mm d'écartement. Après pressage, le laminé est refroidi dans la presse ou en dehors d'elle. To produce a laminate with a thickness of 25 mm from the fabric of FIG. 2, 85 thicknesses are placed on top of each other and are placed in a press with pressing plates heated to 150 ° C., or to a higher temperature when dealing with another material. When the polythene has melted, a pressure of approximately 1 MPa (10.5 kg / cm2) will consolidate the laminate to 25 mm thick, or else bumpers 25 mm apart can be used in the press. After pressing, the laminate is cooled in the press or outside of it.

Le choix de la fibre et de la matrice thermoplastique et des conditions de pressage dépend de l'usage final auquel le laminé est destiné, tout comme le rapport de la fibre à la matrice. The choice of fiber and thermoplastic matrix and the pressing conditions depend on the end use for which the laminate is intended, as well as the ratio of the fiber to the matrix.

Les fibres non fusibles de carbone, d'aramide ou de verre ont une résistance élevée et un module élevé. Non-fusible carbon, aramid or glass fibers have a high resistance and a high modulus.

Similairement, les matrices sont des polyoléfines, polyesters, polyamides, polyéthersulfone et polyétheréthercétone. Similarly, the matrices are polyolefins, polyesters, polyamides, polyethersulfone and polyetheretherketone.

On peut toutefois utiliser d'autres fibres et matrices. However, other fibers and dies can be used.

Les laminés tels qu'ils sont décrits peuvent être fabriqués en in-terfoliant le tissu tissé et la matrice thermoplastique sous forme de film ou de particules et en chauffant par la suite l'ensemble sous pression. Les désavantages de cette méthode sont que les films ou particules thermoplastiques sont difficiles à manipuler et qu'ils peuvent être difficiles à manufacturer. Dans des laminés où une couche discontinue de matériau thermoplastique est souhaitable, la manufacture devient très complexe. The laminates as described can be produced by applying the woven fabric and the thermoplastic matrix in the form of films or particles and subsequently heating the assembly under pressure. The disadvantages of this method are that the thermoplastic films or particles are difficult to handle and that they can be difficult to manufacture. In laminates where a discontinuous layer of thermoplastic material is desirable, manufacturing becomes very complex.

Toutefois, les matériaux thermoplastiques en question sont aisément obtenus sous forme de fibres textiles. However, the thermoplastic materials in question are easily obtained in the form of textile fibers.

La présente invention décrit le tissage d'un tissu simple qui comporte à la fois la fibre de renforcement et la matrice thermoplastique sous forme fibreuse. The present invention describes the weaving of a simple fabric which comprises both the reinforcing fiber and the thermoplastic matrix in fibrous form.

Dans la conception d'un tel tissu, il existe une multitude de tissus de base qui peuvent être choisis conformément à l'application finale visée. Le choix du tissu de renforcement est fait en fonction de la résistance mécanique, thermique, de la résistance chimique, électrique et autres propriétés de ce genre demandées dans le produit final. Des considérations similaires interviennent dans la sélection du type, de la quantité et de la distribution de la fibre thermoplastique. Lorsque ces paramètres ont été établis, les deux sont mis ensemble pour fournir un tissu qui est essentiellement composé de tissu de renforcement et de fils supplémentaires consistant en le matériau de matrice sous forme filamentaire. In the design of such a fabric, there are a multitude of basic fabrics which can be chosen in accordance with the intended end application. The choice of reinforcement fabric is made according to the mechanical, thermal, chemical, electrical and other properties required in the final product. Similar considerations come into play in the selection of the type, quantity and distribution of the thermoplastic fiber. When these parameters have been established, the two are put together to provide a fabric which is essentially composed of reinforcing fabric and additional yarns consisting of the matrix material in filamentary form.

Ces fils supplémentaires thermoplastiques peuvent être des fils de chaîne ou de trame, ou les deux à la fois. Les épaisseurs de tissu simple sont alors chauffées sous pression pour fondre les filaments thermoplastiques, lesquels, au refroidissement, vont lier ensemble les couches de tissu de renforcement. These additional thermoplastic yarns can be warp or weft yarns, or both. The layers of single fabric are then heated under pressure to melt the thermoplastic filaments, which, upon cooling, will bind together the layers of reinforcing fabric.

Il est possible également de produire un tissu dans lequel la chaîne consiste entièrement en fibres renforçatrices et la trame entièrement en fibres thermoplastiques ou vice versa. Les épaisseurs d'un tel tissu, lorsqu'elles sont superposées les unes aux autres suivant la même orientation, produiront un laminé unidirectionnel qui possède toutes les fibres renforçatrices dans une seule direction. Un tel tissu peut aussi être utilisé dans des laminés multidirectionnels en orientant les fibres renforçatrices comme il faut au cours de la préparation du laminé. L'avantage de ces épaisseurs est qu'il est possible de manufacturer des laminés sans crêpage dans les fibres de renforcement. It is also possible to produce a fabric in which the warp consists entirely of reinforcing fibers and the weft entirely of thermoplastic fibers or vice versa. The thicknesses of such a fabric, when layered on top of each other in the same orientation, will produce a unidirectional laminate which has all of the reinforcing fibers in one direction. Such a fabric can also be used in multidirectional laminates by orienting the reinforcing fibers as required during the preparation of the laminate. The advantage of these thicknesses is that it is possible to manufacture laminates without creping in the reinforcing fibers.

Un autre avantage est que la production de laminés incurvés est facilitée. Des courbures simples peuvent être faites en les moulant à partir d'un laminé plat avant que le matériau thermoplastique se solidifie. Des courbures plus complexes peuvent être réalisées en sélectionnant une épaisseur de tissu telle que du satin (fig. 4) capable de se draper autour d'un moule incurvé avant le pressage. Another advantage is that the production of curved laminates is facilitated. Simple bends can be made by molding them from a flat laminate before the thermoplastic material solidifies. More complex curvatures can be achieved by selecting a thickness of fabric such as satin (fig. 4) capable of draping itself around a curved mold before pressing.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

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65 65

3 3

645 842 645,842

Un autre avantage est que les laminés à forte teneur en fibres renforçatrices sont produits aisément et économiquement et qu'il est possible, par l'utilisation de machines textiles normales, de fondre les filaments thermoplastiques partiellement ou complètement. Cela a pour effet que le matériau thermoplastique est non seulement 5 entretissé avec le tissu de renforcement, mais qu'il est aussi lié à celui-ci. Another advantage is that laminates with a high content of reinforcing fibers are produced easily and economically and that it is possible, by the use of normal textile machines, to melt the thermoplastic filaments partially or completely. This results in the thermoplastic material not only being interwoven with the reinforcing fabric, but also being bonded to it.

Cela peut constituer un avantage dans la préparation du laminé entassé avant moulage, en ce qu'il réduit le risque d'effilochage du tissu de renforcement au cours de l'opération de façonnage. De même, si l'on utilise des méthodes de coupage par les techniques aux ultrasons ou au laser, lesquelles produisent de la chaleur, les fils thermoplastiques qui sont coupés ont tendance à fondre et à sceller de nouveau les bords. This can be an advantage in the preparation of the laminate piled up before molding, in that it reduces the risk of fraying of the reinforcing fabric during the shaping operation. Likewise, if ultrasonic or laser cutting methods are used, which produce heat, the thermoplastic yarns which are cut tend to melt and re-seal the edges.

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims (2)

645 842 2 REVENDICATIONS645 842 2 CLAIMS 1. Procédé de production de laminés tissés, comprenant le tissage de pièces de tissu de fibres de carbone, d'aramide ou de verre, conjointement avec des fibres thermoplastiques, l'assemblage d'une pluralité de ces pièces pour former un laminé, et le chauffage du laminé sous pression pour produire un laminé moulable, les fibres thermoplastiques servant à lier les pièces entre elles et à améliorer les propriétés du laminé. 1. A method of producing woven laminates, comprising weaving pieces of fabric of carbon fibers, aramid or glass, together with thermoplastic fibers, assembling a plurality of these pieces to form a laminate, and heating the laminate under pressure to produce a moldable laminate, the thermoplastic fibers serving to bond the parts together and to improve the properties of the laminate. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, comme fibres thermoplastiques, des fibres de polyoléfine, polyester, polyamide, polyéthersulfone ou polyétheréthercétone. 2. Method according to claim 1, characterized in that polyolefin, polyester, polyamide, polyethersulfone or polyetheretherketone fibers are used as thermoplastic fibers.
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