EP0687315B1 - Multiaxial three-dimensional fabric and process for its manufacture - Google Patents

Multiaxial three-dimensional fabric and process for its manufacture Download PDF

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EP0687315B1
EP0687315B1 EP94908392A EP94908392A EP0687315B1 EP 0687315 B1 EP0687315 B1 EP 0687315B1 EP 94908392 A EP94908392 A EP 94908392A EP 94908392 A EP94908392 A EP 94908392A EP 0687315 B1 EP0687315 B1 EP 0687315B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
threads
fabric
oblique
plies
dimensional
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94908392A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0687315A1 (en
Inventor
Jean-Marc Ruzand
Gérard GUENOT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ctmi Cotton Textiles Pour Materiaux Innovants
Original Assignee
Ctmi Cotton Textiles Pour Materiaux Innovants
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ctmi Cotton Textiles Pour Materiaux Innovants filed Critical Ctmi Cotton Textiles Pour Materiaux Innovants
Publication of EP0687315A1 publication Critical patent/EP0687315A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0687315B1 publication Critical patent/EP0687315B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D41/00—Looms not otherwise provided for, e.g. for weaving chenille yarn; Details peculiar to these looms
    • D03D41/004—Looms for three-dimensional fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D25/00—Woven fabrics not otherwise provided for
    • D03D25/005—Three-dimensional woven fabrics

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional multiaxial fabric, for technical uses, of a new and advantageous constitution, as well as to a process for its manufacture.
  • This three-dimensional fabric with multiple reinforcement directions, more particularly with oblique reinforcements, is especially intended, in its industrial applications, to constitute the reinforcement of composite materials with high structural characteristics.
  • the composite materials in question consist of a reinforcement made up of reinforcements and a matrix which coats the reinforcement.
  • the reinforcement is generally based on fibers with high mechanical resistance, such as: glass fibers, carbon, silicon carbide, aramid, etc.
  • the matrix is organic, inorganic or metallic in nature; it is obtained from a binder, such as a resin in the case of an organic matrix, the framework of which is impregnated, a heat treatment producing the polymerization of the resin and obtaining the final, hardened composite material .
  • Another important advantage of these composite materials lies in the possibility of placing the reinforcements in the directions of the forces to which the structure is subjected, which makes it possible to obtain the maximum resistance and incomparable characteristics. in these directions, and thus the best adaptation of the material to the requested use.
  • composite materials for structural use are produced with reinforcements in the form of long or continuous oriented fibers, the reinforcements in the form of short or cut fibers, dispersed in the matrix, being generally reserved for uses not requiring very high mechanical resistance.
  • the "3D” and “2.5D” reinforcements described above generally have good mechanical characteristics along the directions of the reinforcing fibers and good delamination resistance properties, they may have insufficient characteristics for certain cases of stress. by efforts encountered on structures in service.
  • conventional “3D” or “2.5D” type reinforcements as described above may have insufficient strengths and stiffnesses in the directions in which torsional stresses are exerted.
  • European patent No. 0426878 (or the corresponding international patent application No. WO 90/14454) describes a three-dimensional fabric which essentially consists of a reinforcement of the "3D orthogonal" type, further comprising threads arranged obliquely in symmetrical directions.
  • This three-dimensional fabric has threads which extend in the vertical direction, that is to say in the direction of the thickness of the fabric, in thus connecting the two extreme layers of the fabric; damage to these "vertical" threads thus causes delamination of the fabric, which loses its cohesion and its mechanical strength.
  • the object of the present invention is to provide a new three-dimensional fabric composed of a three-dimensional base frame which is indelaminable of an intermediate nature between a "2D" frame and a "3D" frame, and groups of so-called oblique reinforcing threads arranged in accordance with directions forming various non-right angles, with the longitudinal direction of the fabric, the groups of oblique threads and the basic reinforcement forming an inseparable whole, this three-dimensional fabric making it possible to produce reinforcements having increased resistance to 'efforts of various orientations.
  • Another objective of the invention is to propose an industrial process for the manufacture of this three-dimensional fabric which allows an automated and reproducible production in great lengths.
  • the three-dimensional multiaxial fabric comprises oblique threads arranged in two pairs or groups of pairs of symmetrical plies of oblique threads, at least one pair of plies being disposed on the side of an external face of the fabric , and at least one other pair of plies being disposed on the side of the opposite external face of the fabric, the plies of oblique threads disposed respectively on the two sides of the fabric being covered, each by an outer layer of weft threads.
  • the weaving of warp and weft threads, both present in several layers, is achievable in any weave, always retaining the essential characteristic of the invention that none of the warp threads connects the two extreme layers of the fabric, so that in the event of local damage to the surface, the fabric retains its cohesion and its mechanical resistance.
  • the structure of the three-dimensional fabric according to the invention also proves to be advantageous compared to known multiaxial fabrics comprising plies of oblique threads, but using binding threads which constitute points of weakness.
  • the three-dimensional multiaxial fabric object of the invention advantageously comprises oblique threads arranged in symmetrical layers whose directions form an angle of + 45 ° and symmetrically of -45 °, with the longitudinal direction fabric.
  • Weft threads, warp threads and oblique threads can be based on carbon fibers, glass, silicon carbide, silica, quartz, boron or ceramic, or other fibers of mineral nature , natural or synthetic organic fibers such as aramid fibers, metallic fibers or threads, said warp, weft and oblique threads being made up of fibers of the same kind and of the same fibers or of combinations of fibers of different natures or of fibers different or a combination of these two possibilities.
  • this multiaxial three-dimensional fabric makes it possible to constitute a textile article of shape comprising one or more webs and wings or ribs, the number of warp threads in each layer as well as the number and the length of the weft threads being adapted according to the effective section to be given to the fabric at a given level.
  • the method according to the invention for the manufacture of the three-dimensional multiaxial fabric defined above, in which the warp threads for all the layers of the fabric form several plies arranged in a longitudinal direction and woven with the weft threads, which extend in a transverse direction, perpendicular to the direction of the warp threads, provides that the oblique threads constituting the pair or pairs of upper plies of oblique threads are arranged to reach the warp threads above them and downstream of the heald frames in the crowd formation area, that the oblique threads constituting the pair or pairs of lower plies of oblique threads are arranged to reach the warp threads from below them and downstream of the heald frames in the crowd formation area, that the oblique threads of each of the upper plies of oblique threads are engaged in bars upper runners, the number of which is equal to the number of upper plies of oblique threads, arranged above the warp threads and downstream from the heald frames, these guide bars can take an active
  • the method according to the invention for manufacturing a three-dimensional multiaxial fabric use is made of guide bars for the oblique threads produced in several parts, which comprise the same number of oblique threads engaged.
  • the number of oblique threads of a tablecloth necessary to cover the width of the three-dimensional fabric is provided by the number of parts of a pass bar reduced by one, and the total number of oblique threads engaged in a pass bar for a tablecloth exceeds the number of threads required for the width of the fabric by the amount of threads mounted on a part of a pass bar.
  • the guide bars can be produced in two parts, the total number of oblique threads of a sheet being, in this case, twice the number of threads necessary to cover the width of the three-dimensional fabric.
  • FIGS. 1 and 2 A nonlimiting example of the constitution of a three-dimensional multiaxial fabric according to the invention is represented by FIGS. 1 and 2.
  • the three-dimensional fabric which is seen in plan in FIG. 1 consists of warp threads 1 which are arranged in a so-called longitudinal direction of the three-dimensional fabric, of weft threads 2 arranged in a so-called transverse direction three-dimensional fabric, this direction being perpendicular to the longitudinal direction, and oblique threads 3a, 3b, 3c, 3d.
  • the oblique threads here form four layers. Are visible in Figure 1, the sheet formed by the oblique son 3a parallel and the sheet formed by the oblique son 3b parallel.
  • the two plies of oblique threads 3a, 3b are symmetrical with respect to the longitudinal direction of the fabric and form an angle of 45 degrees with this direction. These two plies of oblique threads 3a, 3b are arranged on the side of the upper face of the fabric, while the other two plies of oblique threads 3c, 3d are arranged on the side of the underside of the fabric. Assuming that FIG. 1 is a plan view of the fabric from above, the plies of oblique threads 3c, 3d situated on the side of the lower face cannot be seen, but, if a plan view from below was shown fabric, the lower oblique plies of yarn would appear in exactly the same way as shown in FIG. 1 for the upper plies.
  • the weft threads 2 are arranged in several superposed planes in the thickness direction of the fabric, so as to obtain a three-dimensional fabric.
  • the warp threads 1 are intertwined with weft threads 2 located in different planes and thus run in the thickness direction of the three-dimensional fabric.
  • FIG. 2 shows the arrangement of the different warp 1, weft 2, and oblique 3a, 3b, 3c, 3d wires in the thickness of the fabric.
  • the warp threads 1 connect different weft son planes 2 but without completely crossing the thickness of the fabric, that is to say that the weft son layers 2 of the upper and lower end faces of the fabric are not directly connected by the same warp thread.
  • the basic fabric produced by the warp and weft threads thus constitutes an intermediate reinforcement between a "2D" reinforcement and a "3D" reinforcement.
  • FIGS. 1 and 2 the constituent threads of the fabric are shown in the form of threads of round and solid section, this to facilitate understanding of the geometry of the structure of the fabric.
  • the threads are almost never massive, but consist of a multitude of filaments.
  • the section of these threads varies according to the places of the fabric and the real product has a density of threads greater than what Figures 1 and 2 show.
  • the oblique threads 3a, 3b, 3c, 3d which are shown seen in section in FIG. 2 constitute two symmetrical plies on the side of the upper face of the three-dimensional fabric (threads 3a, 3b) and two other symmetrical plies on the side of the lower face of said tissue (yarns 3c, 3d).
  • the upper oblique threads 3a and 3b are covered by the weft threads 2 of the upper plane, and are thus located between the aforementioned weft threads and the other weft threads and warp threads of the three-dimensional fabric.
  • the lower oblique threads 3c and 3d are located between the weft threads 2 of the lower plane which are then below the threads 3c, 3d, and the other weft threads and warp threads of the three-dimensional fabric.
  • Figures 1 and 2 show the basic pattern of the weave of the fabric. In reality this pattern will be repeated both in the longitudinal direction (warp direction) and in the transverse direction (width or weft direction), depending on the dimensions of the fabric.
  • warp threads 1 and weft threads 2 are here defined on 12 rows of warp threads and 12 rows of weft threads and constitutes a twill weave of 2 ties 1.
  • This type of weave is given by way of example and the three-dimensional fabric can be produced from other types of weave of different ratios without departing from the scope of the invention.
  • Figures 3 and 4 schematically show the structure of a loom for weaving a three-dimensional fabric according to the invention.
  • the warp threads 1 which form superimposed plies 4 come from wire feeders 8 which consist either of beams or of creels. These devices which are analogous to those commonly used are not detailed here.
  • the oblique wires 3a, 3b, 3c, 3d are supplied by similar devices 9a, 9b, 9c, 9d.
  • the mechanical tension of the warp threads and the oblique threads is adjusted by regulating systems (not shown) produced by any known apparatus.
  • the warp threads 1 coming from the feeding devices 8 then pass between guide bars or rollers 10, then are engaged in the healds of heald frames 5.
  • the number of heald frames 5, the number of healds and the arrangement of the warp threads 1 in the heddles are determined by the weave to be obtained and the dimensions of the fabric to be manufactured as any person skilled in the art knows how to do.
  • one of the frames 5 is shown in the raised position, showing the crowd thus formed.
  • a lance 11 inserts the weft 2 into the crowd.
  • the lance 11 can be replaced by any other known device ensuring the same function.
  • the oblique threads 3a, 3b of the upper layers arrive at the height of the warp threads 1 from above and in front of the heald frames 5 (to the left of these in FIG. 3) in the crowd formation zone .
  • the oblique threads 3a, 3b are engaged, for each of them, in the eye of a passette.
  • the passettes are mounted on upper pass bars 6a, 6b at the rate of one bar per sheet of oblique wires.
  • the passettes can take an active position in which the threads and the threads which are introduced therein are at the height of the plies of warp threads in the formation zone of the crowd, and an inactive position in which the threads and the threads introduced therein find distant above the warp threads and out of the crowd.
  • the bars supporting the passettes are mobile, in particular, being able to pivot around a transverse axis perpendicular to the passettes.
  • the passettes are active; in the raised position they are inactive.
  • the movement of the guide bars can be obtained by any other means, for example by sliding in a vertical plane.
  • the upper guide bars 6a, 6b are shown in the active (lowered) position.
  • the oblique threads 3c, 3d of the lower layers arrive at the height of the warp threads 1 from below and in front of the heald frames 5, in the crowd formation zone.
  • the oblique wires 3c, 3d are engaged, for each of them, in the eye of a passette.
  • the passettes are mounted on lower pass bars 6c, 6d, at the rate of one bar per sheet of oblique wires.
  • the passettes can take an active position in which the threads and the threads which are introduced therein are at the height of the plies 4 of warp threads in the area of formation of the crowd, and an inactive position in which the threads and the threads introduced are located far below the warp threads and outside the crowd.
  • the lower pass bars 6c, 6d are movable like the upper pass bars 6a, 6b.
  • the passettes are active and in the lowered position, they are inactive.
  • the lower guide bars 6c, 6d are shown inactive (lowered position).
  • Each of the upper or lower guide bars 6a, 6b, 6c, 6d can move in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the fabric and parallel to its transverse direction.
  • the movements are made step by step from left to right or from right to left when we look at the loom from the front ( Figure 4), the direction of movement depends on each guide bar.
  • the pass bars are made in two or more parts which are generally integral, but which can be separated and moved for certain weaving operations, as described in detail below.
  • a comb 7 is arranged between the frames 5 and the guide bars 6a, 6b, 6c, 6d.
  • the comb 7 can be animated by a forward movement of the fabric (either from right to left in FIG. 3) to effect the tightening of the fabric.
  • the finished three-dimensional fabric is extracted from the front of the loom (that is to the left in FIG. 3) using known devices used in traditional looms.
  • FIGS. 3 and 4 the loom is shown with the warp threads 1 in substantially horizontal planes and consequently with vertical heald frames 5. While retaining the same functions, the loom can also be designed with the warp threads in vertical planes and the horizontal heald frames, without departing from the scope of the invention. In this design the oblique threads will arrive horizontally in the weaving area.
  • a first step the crowd is formed for the weaving of the upper outer layer.
  • the first heald frame 5 is lifted and with it are lifted all the warp threads 1 which correspond to the leftmost warp thread in FIG. 1 representing the fabric seen in plan (the weave pattern shown is repeated a number of times across the width of the fabric in depending on the expected size of the fabric).
  • the upper guide bars 6a, 6b which are then in the inactive position (raised) are moved one step in the transverse direction of the fabric. In the example considered, this step is equivalent to the size of four warp threads.
  • the guide bar 6a is moved one step from left to right (with reference to Figures 1 and 4).
  • the bar 6b is moved one step from right to left, in order to obtain the plies of oblique son 3a and 3b symmetrical.
  • the two guide bars 6a, 6b are then lowered to come into the active position and bring the oblique threads 3a, 3b substantially at the level of the warped threads 1 not lifted. This configuration is illustrated in Figure 5.
  • a weft thread 2 is passed through the crowd by the movement of the lance 11. This thread corresponds to the thread 2 at the bottom of Figure 1.
  • the passage of the weft thread 2 is done so as to cover the oblique wires 3a, 3b.
  • the oblique threads 3a, 3b are thus located between the weft thread 2 and the warp threads 1 not lifted, as can be seen in FIG. 1.
  • a third step, illustrated in FIG. 7 the guide bars 6a, 6b are raised to come into the inactive position, so as to bring the oblique wires 3a, 3b out of the crowd.
  • a fourth step illustrated by FIG. 8, the comb 7 is struck, which ensures the positioning and tightening in the fabric of the weft 2 and oblique threads 3a, 3b.
  • the guide bars 6a, 6b having been raised during the previous step, the movement of the comb 7 can be carried out without hindrance.
  • the internal layers are woven which constitute the part of three-dimensional fabric of intermediate structure between a "2D” and a "3D” type.
  • this step only warp 1 and weft 2 threads are used.
  • the first heald frame 5 remains raised and the second, fifth and ninth frames are lifted, these frames respectively corresponding to the second, fifth and ninth warp threads 1 seen from the left in FIG. 1
  • the second weft thread 2 of the operation described here is then inserted by actuating the lance 11.
  • This thread corresponds to the second weft thread 2 seen from the bottom in FIG. 1; it passes under the first, second, fifth and ninth warp threads 1, under the upper oblique threads 3a, 3b and on the other warp threads 1 and lower oblique threads 3c, 3d.
  • the comb 7 is actuated at this time to tighten the weft thread 2 which has just been inserted.
  • the necessary movement of the heald frames 5 is carried out for the weaving of the third layer.
  • the crowd is formed for weaving the lower outer layer.
  • all the heald frames 5 are lifted except for the fourth, which corresponds to the fourth warp thread 1 counted from the left in FIG. 1 which remains the only thread chain not lifted.
  • the lower guide bars 6c, 6d which are then in the inactive position (lowered) are moved one step in the transverse direction of the fabric. This step has the same value as that used to move the upper guide bars 6a, 6b.
  • the guide bar 6c is moved one step from left to right.
  • the guide bar 6d is moved one step from right to left, this in order to obtain the plies of oblique son 3c, 3d symmetrical.
  • the two guide bars 6c, 6d are then raised to come into the active position and bring the oblique wires 3a, 3b inside the crowd substantially at the level of the wires chain lifted to form the crowd. This situation is illustrated in FIG. 10. To simplify the diagrams, the guide bars 6c and 6d are not shown in FIGS. 5 to 9 where they are not in operation.
  • a weft thread 2 is inserted by actuating the lance 11 so that the oblique threads 3c, 3d are located between the aforementioned weft thread and the group of threads of chain 1 lifted.
  • the weft thread 2 in question thus passes below the oblique threads 3c, 3d.
  • this weft thread corresponds to the fourth thread 2 from the bottom of the drawing.
  • the guide bars 6c, 6d are lowered to come to the inactive position, so as to bring the oblique wires 3c, 3d out of the crowd.
  • a ninth step illustrated by FIG. 13, the comb 7 is struck in a manner analogous to the operation of the fourth step.
  • the orders for lifting the heald frames and other operations described above correspond to the definition of the fabric shown in FIG. 1 and are given by way of non-limiting example.
  • the movement sequences of the heddle frames and frame passage may be different to correspond to any type of armor used in accordance with the invention. These sequences can be determined by methods known to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
  • each guide bar 6a, 6b, 6c or 6d is driven in a transverse shift movement step by step, either from left to right, either from right to left, but always in the same direction for a given pass bar. If we use guide bars before a number of oblique threads for a tablecloth just equal to the number of oblique threads of this tablecloth that we meet across the width of the three-dimensional fabric, after each shift of the bars a growing part of the surface of the fabric will no longer be covered by oblique threads. Ultimately, if the guide bars are offset by a number of steps equal to the number of oblique threads of a web crossed over a width of the fabric, there will no longer be oblique threads in the three-dimensional fabric.
  • the guide bars are produced in several parts and have a number of oblique threads engaged greater than the number of oblique threads of a sheet which are found on a three-dimensional fabric width.
  • each pass bar in two equal parts. So that the oblique threads always cover the three-dimensional fabric, it is necessary that, when a half (or a part) of the pass bar is entirely offset outside the fabric, to the left or to the right depending on the pass bar considered, the other half of the pass bar still completely covers the fabric.
  • the number of oblique threads engaged in the entire pass bar must therefore be double the number of oblique threads necessary to cover the width of the three-dimensional fabric, which is also the number of oblique threads of a tablecloth encountered on the width of the fabric.
  • Each guide bar can also be made in three equal parts, this remaining within the scope of the invention.
  • the other two thirds (or the other two parts) of the pass bar should completely cover the fabric.
  • the number of oblique threads engaged in the entire guide bar must then be equal to one and a half times the number of oblique threads of a tablecloth necessary to cover the width of the fabric, or even in other words, equal to 3 / 2 of the latter number.
  • the guide bars can also be produced in four equal parts; the number of oblique threads engaged in an entire guide bar will then be 4/3 of the number of oblique threads of a tablecloth necessary to cover the width of the fabric.
  • the guide bars may, for each of them, be produced in n equal parts, each part comprising the same number of oblique wires (an embodiment in unequal parts not presenting 'practical interest).
  • the number n will be at least equal to 2 and at most equal to N + 1, N being the number of oblique threads of a tablecloth encountered on a width of fabric.
  • the number of oblique threads of a tablecloth necessary to cover the width of the three-dimensional fabric will be equal to the number of oblique threads engaged on n-1 parts of the guide bar.
  • the number of oblique threads engaged in an entire guide bar is equal to the number of oblique threads of a sheet necessary to cover the width of the three-dimensional fabric multiplied by the ratio n / (n-1).
  • the two parts 6a1 and 6a2 of a guide bar are normally integral with one another during the weaving operations.
  • the guide bar is at a time in the situation shown in Figure 14.
  • the part 6a2 is located completely outside the fabric.
  • This part is then separated from the other part 6a1 of the pass bar, the oblique threads engaged in this part 6a2 are cut at their exit from the three-dimensional fabric and remain in place in the passers of the bar part 6a2 as illustrated. in Figure 15.
  • Part 6a2 is then moved to the left (see Figure 16).
  • the oblique threads 3a of a pass-bar are supplied on two different planes as can be seen in FIG. 3, each plane comprising the oblique threads a part of a guide bar 6a1 or 6a2.
  • the part 6a2 of the guide bar is finally secured again with the part 6a1 as shown in FIG. 17, but the part 6a2 is now at the left of the part 6a1 and no longer on its right as at the beginning of the operation.
  • FIG. 18 Another example of the type of multiaxial three-dimensional fabric and of the process for its manufacture in accordance with the invention, is illustrated in FIG. 18.
  • the loom shown in FIG. 18 is arranged to manufacture a three-dimensional fabric comprising two symmetrical layers of oblique threads of the side of one side. Leaving aside the pair of plies of oblique threads on one face, this kind of three-dimensional fabric has a structure similar to that of the three-dimensional fabric of the first example defined by FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 20 represents a three-dimensional fabric in accordance with the invention produced in the shape of a "C".
  • This shaped fabric has two wings and a core.
  • the wings consist of plies of oblique threads on their external faces and a weaving of warp 1 and weft 2 threads according to the invention in the thickness of the wings, the number of warp and weft threads being adjusted. depending on the desired thickness of the wings.
  • the core which connects the two wings is produced by weaving warp 1 and weft 2 yarns according to the invention.
  • This genre shaped fabric can be made simply on a loom such as that described above, shown in Figures 3 and 4. It suffices to reduce the number of warp threads 1 in the area between the two wings and not to keep in this area only the warp threads needed to make the core.
  • a three-dimensional fabric having substantially the same external shape, here designated as a "U”, can also be produced, while remaining within the scope of the invention, according to FIG. 21.
  • the core consists of plies of oblique threads 3a, 3b on its outer face (which in FIG. 21 is shown on the upper face as it would come out of the loom) and of a weaving of warp 1 and weft 2 threads according to the invention in the thickness of blade.
  • the wings are produced by weaving warp 1 and weft 2 yarns according to the invention.
  • This type of shaped fabric can be produced on a loom such as that shown in FIG. 18. The number of warp threads 1 will be reduced by eliminating the warp threads in the recessed area between the two wings and below the soul.
  • the loom is equipped with two lances, or equivalent weft passage devices, symmetrical, in order to insert weft son 2 independent in the wings.
  • the movement of one of the two lances is adjustable so that it ensures the passage of the weft threads over the entire width of the core in the weaving area thereof.
  • the three-dimensional fabric according to the invention makes it possible to constitute a textile article of shape comprising one or more webs and wings or ribs, the number of warp threads in each sheet as well as the number and the length of the weft threads being adapted as a function of the effective section of fabric at a given level.
  • the three-dimensional fabric which is the subject of the present invention is more particularly intended to constitute the reinforcements of composite parts for structural use.
  • the fabric constituting the reinforcement is impregnated and densified by substances forming the matrix (organic resins, carbon, ceramics, metals) according to known methods not detailed here.
  • This three-dimensional fabric can be made from fibers or yarns of any kind, but will advantageously be made from high performance fibers such as: carbon, aramid, glass, silicon carbide, ceramic known under the name Nextel (registered trademark) , etc., the fibers used being of the same nature or of different natures, the yarns and fibers being able to have identical or different titles, dimensions, textures.
  • high performance fibers such as: carbon, aramid, glass, silicon carbide, ceramic known under the name Nextel (registered trademark) , etc.
  • the three-dimensional fabric that is the subject of the invention by virtue of its greater number of reinforcement directions, makes it possible to produce parts of various shapes and dimensions, having increased resistance to efforts of multiple orientations.
  • such a fabric can be obtained in significant lengths under good conditions of productivity and reproducibility.

Abstract

Three-dimensional fabric with oblique reinforcements comprising warp yarns (1), weft yarns (2) and oblique yarns (3a, 3b). The warp yarns (1) form at least two layers and run over different layer planes, with none of these yarns linking the two outermost fabric layers. The weft yarns (2) comprise at least two layers, disposed in superimposed planes, and are interlaced and woven with the warp yarns (1). The oblique yarns (3a, 3b) are disposed in layers of parallel yarns, forming one or more pairs, the directions of each layer of oblique yarns of one pair being symmetrical with one another in relation to the longitudinal fabric direction, and forming a non-right angle in relation to said longitudinal direction. The layers of oblique yarns (3a, 3b) are covered with at least one layer of non-oblique yarns. Application in the production of reinforcing elements for composite materials.

Description

La présente invention est relative à un tissu tridimensionnel multiaxial, à usages techniques, d'une constitution nouvelle et avantageuse,ainsi qu'à un procédé pour sa fabrication. Ce tissu tridimensionnel à directions de renforts multiples, plus particulièrement à renforts obliques, est notamment destiné, dans ses applications industrielles, à constituer le renfort de matériaux composites à hautes caractéristiques structurales.The present invention relates to a three-dimensional multiaxial fabric, for technical uses, of a new and advantageous constitution, as well as to a process for its manufacture. This three-dimensional fabric with multiple reinforcement directions, more particularly with oblique reinforcements, is especially intended, in its industrial applications, to constitute the reinforcement of composite materials with high structural characteristics.

Les matériaux composites en question sont constitués d'une armature composée par les renforts et d'une matrice qui enrobe l'armature. L'armature est généralement à base de fibres à haute résistance mécanique, telles que : fibres de verre, de carbone, de carbure de silicium, d'aramide, etc. La matrice est de nature organique, inorganique ou métallique ; elle est obtenue à partir d'un liant, tel qu'une résine dans le cas d'une matrice organique, dont on imprègne l'armature, un traitement thermique produisant la polymérisation de la résine et l'obtention du matériau composite final, durci.The composite materials in question consist of a reinforcement made up of reinforcements and a matrix which coats the reinforcement. The reinforcement is generally based on fibers with high mechanical resistance, such as: glass fibers, carbon, silicon carbide, aramid, etc. The matrix is organic, inorganic or metallic in nature; it is obtained from a binder, such as a resin in the case of an organic matrix, the framework of which is impregnated, a heat treatment producing the polymerization of the resin and obtaining the final, hardened composite material .

Ces matériaux se caractérisent notamment par des propriétés de résistance mécanique excellentes combinées à une faible densité. Aussi, ces matériaux sont très employés pour de nombreuses applications dans lesquelles des résistances mécaniques élevées sont recherchées : constructions aéronautique et spatiale ; industrie des moyens de transports : automobile, construction navale ; articles de sport ; véhicules et bateaux de compétition ; etc...These materials are characterized in particular by excellent mechanical resistance properties combined with a low density. Also, these materials are widely used for many applications in which high mechanical strengths are sought: aeronautical and space constructions; transportation industry: automobile, shipbuilding; sport stuff ; competition vehicles and boats; etc ...

Un autre avantage important de ces matériaux composites réside dans la possibilité de disposer les renforts suivant les directions des efforts auxquels la structure est soumise, ce qui permet d'obtenir la résistance maximale et des caractéristiques incomparables dans ces directions, et ainsi la meilleure adaptation du matériau à l'usage demandé.Another important advantage of these composite materials lies in the possibility of placing the reinforcements in the directions of the forces to which the structure is subjected, which makes it possible to obtain the maximum resistance and incomparable characteristics. in these directions, and thus the best adaptation of the material to the requested use.

La plupart du temps, les matériaux composites à usage structural sont réalisés avec des renforts sous forme de fibres longues ou continues orientées, les renforts sous forme de fibres courtes ou coupées, dispersées dans la matrice, étant en général réservés aux usages ne nécessitant pas des résistances mécaniques très élevées.Most of the time, composite materials for structural use are produced with reinforcements in the form of long or continuous oriented fibers, the reinforcements in the form of short or cut fibers, dispersed in the matrix, being generally reserved for uses not requiring very high mechanical resistance.

Pour les armatures de renfort à directions d'orientation prédéfinie, on connaît différentes dispositions :

  • Armatures à renforts dans une seule direction (dites aussi unidirectionnelles ou uniaxiales) : Les renforts y sont disposés sous forme de fibres longues alignées parallèlement les unes aux autres. On conçoit que ces armatures sont surtout réservées à des structures soumises à des sollicitations suivant essentiellement une seule direction, et de forme longue, c'est-à-dire ayant une section faible par rapport à leur longueur. Ces armatures unidirectionnelles sont souvent utilisées en association avec des armatures plus complexes, leur utilisation seule étant limitée par leur faible résistance mécanique dans toutes les directions non parallèles à celle des renforts, cette résistance étant alors seulement celle de la matrice et de la liaison fibre-matrice qui est pratiquement toujours bien inférieure à la résistance des fibres.
  • Armatures à renforts dans deux directions, aussi désignées par l'abréviation "2D" : Pour la réalisation des matériaux composites, ces armatures se présentent le plus souvent sous la forme de tissus. Pour obtenir l'épaisseur désirée, on dispose plusieurs couches de tissu superposées. Les pièces ainsi obtenues présentent de très bonnes caractéristiques mécaniques suivant les deux directions des fils des tissus, mais pour les autres directions et notamment dans la direction perpendiculaire aux deux directions précédentes (soit encore le sens de l'épaisseur), ainsi que pour des directions intermédiaires, que l'on qualifiera d'obliques par rapport aux deux directions principales des tissus, les propriétés mécaniques sont nettement moins bonnes. En pratique cela peut se traduire par des "décohésions" ou "délaminages" entre les couches de tissus, sous l'action de sollicitations qui n'atteignent pas, par ailleurs, la limite de résistance des fibres de renfort des tissus. Les matériaux ne sont donc pas utilisés au mieux de leurs propriétés potentielles. D'autre part, la mise en place des couches superposées de tissus est une opération souvent peu rapide et donc coûteuse, présentant en outre des risques d'erreurs dans les quantités et dispositions des couches, ce qui est nuisible à la qualité des pièces produites.
  • Armatures tridimensionnelles à renforts dans trois directions, aussi désignées par l'abréviation "3D" :
    Pour pallier les défauts précités, divers types d'armatures tissées présentant des fibres de renfort dans les trois dimensions de l'espace ont été proposées. Il peut s'agir de renforts disposés suivant trois directions perpendiculaires ("3D orthogonal"), dont il existe de nombreux procédés de réalisation, ou suivant des directions axiales, radiales et circonférentielles ("3D polaire") tel que décrit dans le brevet français N° 2643657. Ces armatures ont d'excellentes caractéristiques dans les trois directions des renforts et en particulier si on réalise une pièce épaisse avec un tissu du type "3D orthogonal", les risques de délaminage entre différentes couches de fils de renfort sont très nettement réduits. De plus, dans la mesure où ces armatures tridimensionnelles peuvent être réalisées sur machine automatiquement, on obtient directement la composition voulue de l'armature de renfort prête à être imprégnée pour obtenir la pièce composite finie. Ceci est un gage d'une meilleure productivité et d'une qualité accrue dans l'obtention des pièces.
    Toutefois, ces types d'armatures "3D" ont pour inconvénient de ne pas se prêter aisément à la réalisation de toutes les géométries de pièces. C'est évidemment le cas pour les armatures du type "3D polaire" réservées aux formes de révolution. Quant aux armatures du type "3D orthogonal", leur inconvénient est qu'elles sont mal adaptées à la réalisation de structures ayant des épaisseurs relativement faibles. Il est notamment difficile de les mettre en forme pour réaliser des pièces de forme incurvée.
    Des tissus tridimensionnels susceptibles d'être mis en forme, par exemple par pliage, sont connus et l'on peut ici citer, à titre d'exemple, le tissu décrit dans le brevet français N° 2497839. Dans ce cas, toutefois, les fils de tissage réalisant la troisième direction sont des fils de liage en général fins dont les caractéristiques mécaniques sont limitées.
  • Armatures tridimensionnelles non délaminables : D'autres types d'armatures tissées existent qui ne sont pas des armatures "3D" (à trois directions) et qui possèdent cependant une bonne résistance au délaminage dans le sens de l'épaisseur. Un exemple d'armature de ce type est décrit dans le brevet français N° 2610951. Dans ce genre d'armatures, on réalise un tissu tridimensionnel comportant plusieurs couches de fils de trame et de fils de chaîne et dont les fils de chaîne courent dans des plans différents et sont entrecroisés avec des fils de trame de couches différentes. Les fils de chaîne ainsi disposés assurent des liaisons entre les différentes couches matérialisées par les fils de trame. On obtient ainsi une structure indélaminable comme une structure "3D" sans fibres qui traversent l'épaisseur du tissu. Cette armature peut être considérée comme intermédiaire entre une armature "2D" et une armature "3D", d'où la dénomination de "2,5D" donnée à cette armature. Ce type d'armature est bien adapté à la fabrication de pièces minces.
For reinforcements of reinforcement with predefined orientation directions, various arrangements are known:
  • Reinforcements with reinforcements in one direction (also called unidirectional or uniaxial): Reinforcements are arranged in the form of long fibers aligned parallel to each other. It is understood that these frames are mainly reserved for structures subjected to stresses in essentially only one direction, and of long shape, that is to say having a small cross section relative to their length. These unidirectional reinforcements are often used in combination with more complex reinforcements, their use alone being limited by their low mechanical resistance in all directions not parallel to that of the reinforcements, this resistance then being only that of the matrix and of the fiber-bond. matrix which is almost always much lower than the resistance of the fibers.
  • Reinforcements in two directions, also designated by the abbreviation "2D": For the production of composite materials, these reinforcements are most often in the form of fabrics. To obtain the desired thickness, several layers of fabric are placed on top of each other. The parts thus obtained have very good mechanical characteristics along the two directions of the threads of the fabrics, but for the others directions and in particular in the direction perpendicular to the two previous directions (ie again the direction of the thickness), as well as for intermediate directions, which will be described as oblique with respect to the two main directions of the fabrics, the mechanical properties are significantly worse. In practice, this can result in "decohesions" or "delaminations" between the layers of tissue, under the action of stresses which do not, moreover, reach the limit of resistance of the reinforcing fibers of the tissues. Materials are therefore not used to the best of their potential properties. On the other hand, the establishment of the superimposed layers of fabrics is an operation which is often not very rapid and therefore costly, further presenting risks of errors in the quantities and arrangements of the layers, which is detrimental to the quality of the parts produced. .
  • Three-dimensional reinforcements with reinforcements in three directions, also designated by the abbreviation "3D":
    To overcome the aforementioned defects, various types of woven reinforcement having reinforcing fibers in the three dimensions of the space have been proposed. It may be reinforcements arranged in three perpendicular directions ("3D orthogonal"), of which there are many methods of making, or in axial, radial and circumferential directions ("polar 3D") as described in the French patent N ° 2643657. These reinforcements have excellent characteristics in the three directions of the reinforcements and in particular if a thick piece is produced with a fabric of the "3D orthogonal" type, the risks of delamination between different layers of reinforcing threads are very clearly reduced. In addition, insofar as these three-dimensional reinforcements can be produced on a machine automatically, the desired composition of the reinforcing reinforcement is immediately obtained, ready to be impregnated to obtain the part. composite finished. This is a guarantee of better productivity and increased quality in obtaining parts.
    However, these types of "3D" reinforcements have the drawback of not easily lending themselves to the production of all the geometries of parts. This is obviously the case for "3D polar" type armatures reserved for forms of revolution. As for reinforcements of the "3D orthogonal" type, their drawback is that they are ill-suited to the production of structures having relatively small thicknesses. It is particularly difficult to shape them to produce parts of curved shape.
    Three-dimensional fabrics capable of being shaped, for example by folding, are known and we can here cite, by way of example, the fabric described in French patent No. 2497839. In this case, however, weaving yarns performing the third direction are generally fine binding yarns whose mechanical characteristics are limited.
  • Non delaminable three-dimensional reinforcements: Other types of woven reinforcements exist which are not "3D" reinforcements (three-way) and which however have good resistance to delamination in the thickness direction. An example of reinforcement of this type is described in French patent No. 2610951. In this type of reinforcement, a three-dimensional fabric is produced comprising several layers of weft yarns and warp yarns, the warp yarns of which run through different planes and are crisscrossed with weft threads of different layers. The warp threads thus arranged provide connections between the different layers materialized by the weft threads. An indelaminable structure is thus obtained as a "3D" structure without fibers which pass through the thickness of the fabric. This frame can be considered as an intermediary between a "2D" frame and a "3D" frame, hence the name "2.5D" given to this frame. This type of reinforcement is well suited to the manufacture of thin parts.

Cependant, si les armatures "3D" et "2,5D" décrites précédemment possèdent en général de bonnes caractéristiques mécaniques suivant les directions des fibres de renfort et de bonnes propriétés de résistance au délaminage, elles peuvent présenter des caractéristiques insuffisantes pour certains cas de sollicitations par des efforts rencontrés sur des structures en service. Ainsi par exemple, dans le cas d'une structure du type plaque qui est amenée à subir des sollicitations de vrillage ou de gauchissement, c'est-à-dire des efforts induisant un couple de torsion de la plaque qui tend à faire tourner les deux extrémités opposées de la plaque autour d'un axé perpendiculaire à ces deux extrémités dans des sens opposés, des armatures du type "3D" ou "2,5D" classiques telles que décrites ci-dessus peuvent présenter des résistances et rigidités insuffisantes dans les directions où s'exerçent les sollicitations de torsion. Il faut alors disposer d'une armature ayant plus de trois directions de renforts et notamment disposant de fibres de renfort suivant des directions inclinées par rapport à la direction longitudinale de l'armature (renforts obliques), et symétriques entre elles par rapport à cette direction longitudinale. On obtient ainsi une armature à cinq directions, aussi appelée "5D".However, if the "3D" and "2.5D" reinforcements described above generally have good mechanical characteristics along the directions of the reinforcing fibers and good delamination resistance properties, they may have insufficient characteristics for certain cases of stress. by efforts encountered on structures in service. Thus, for example, in the case of a plate-type structure which is subjected to twisting or warping stresses, that is to say forces inducing a torsional torque of the plate which tends to rotate the two opposite ends of the plate around an axis perpendicular to these two ends in opposite directions, conventional “3D” or “2.5D” type reinforcements as described above may have insufficient strengths and stiffnesses in the directions in which torsional stresses are exerted. It is then necessary to have a reinforcement having more than three reinforcing directions and in particular having reinforcing fibers in directions inclined with respect to the longitudinal direction of the reinforcement (oblique reinforcements), and symmetrical with respect to this direction. longitudinal. This gives a five-directional frame, also called "5D".

Le brevet européen N° 0426878 (ou la demande de brevet internationale correspondante N° WO 90/14454) décrit un tissu tridimensionnel qui consiste essentiellement en une armature du type "3D orthogonal", comportant en outre des fils disposés obliquement suivant des directions symétriques. Ce tissu tridimensionnel comporte des fils qui s'étendent dans le sens vertical, c'est-à-dire dans le sens de l'épaisseur du tissu, en reliant ainsi les deux couches extrêmes du tissu ; l'endommagement de ces fils "verticaux" entraîne ainsi un délaminage du tissu, qui perd sa cohésion et sa résistance mécanique. Comme il apparaîtra plus bas, ceci distingue fondamentalement le document précité de l'objet de la présente invention.European patent No. 0426878 (or the corresponding international patent application No. WO 90/14454) describes a three-dimensional fabric which essentially consists of a reinforcement of the "3D orthogonal" type, further comprising threads arranged obliquely in symmetrical directions. This three-dimensional fabric has threads which extend in the vertical direction, that is to say in the direction of the thickness of the fabric, in thus connecting the two extreme layers of the fabric; damage to these "vertical" threads thus causes delamination of the fabric, which loses its cohesion and its mechanical strength. As will appear below, this fundamentally distinguishes the aforementioned document from the subject of the present invention.

Il existe aussi d'autres types d'armatures plus complexes : "4D", "5D" ou plus ("9D", "11D"). Elles présentent d'excellentes qualités, mais sont pratiquement toujours destinées à des utilisations très spécifiques et nécessitent le plus souvent des machines spéciales pour chaque modèle de structure à réaliser.There are also other more complex types of reinforcement: "4D", "5D" or more ("9D", "11D"). They have excellent qualities, but are almost always intended for very specific uses and most often require special machines for each model of structure to be produced.

Le but de la présente invention est de proposer un tissu tridimensionnel nouveau composé d'une armature de base tridimensionnelle indélaminable de nature intermédiaire entre une armature "2D" et une armature "3D", et de groupes de fils de renforts dits obliques disposés suivant des directions formant des angles non droits, divers, avec la direction longitudinale du tissu, les groupes de fils obliques et l'armature de base formant un ensemble indissociable, ce tissu tridimensionnel permettant de réaliser des armatures présentant une résistance accrue vis-à-vis d'efforts d'orientations diverses. Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé industriel pour la fabrication de ce tissu tridimensionnel qui permet une production automatisée et reproductible en grandes longueurs.The object of the present invention is to provide a new three-dimensional fabric composed of a three-dimensional base frame which is indelaminable of an intermediate nature between a "2D" frame and a "3D" frame, and groups of so-called oblique reinforcing threads arranged in accordance with directions forming various non-right angles, with the longitudinal direction of the fabric, the groups of oblique threads and the basic reinforcement forming an inseparable whole, this three-dimensional fabric making it possible to produce reinforcements having increased resistance to 'efforts of various orientations. Another objective of the invention is to propose an industrial process for the manufacture of this three-dimensional fabric which allows an automated and reproducible production in great lengths.

A cet effet, le tissu tridimensionnel multiaxial à renforts obliques selon la présente invention est constitué par :

  • des fils de chaîne qui s'étendent suivant une direction du tissu dite longitudinale,
  • des fils de trame qui s'étendent suivant une direction du tissu dite transversale, perpendiculaire à la direction des fils de chaîne, les fils de chaîne comportant au moins deux couches de fils de chaîne et constituant un réseau de fils courant sur des plans de couches différentes, tandis que les fils de trame, comportant également au moins deux couches, sont disposés dans plusieurs plans superposés dans le sens de l'épaisseur du tissu de façon que soit obtenu un tissu à plusieurs couches à trois dimensions, dans lequel les fils de chaîne sont entrecroisés et tissés avec des fils de trame de plans différents, sans qu'aucun de ces fils de chaîne ne relie deux couches extrêmes du tissu, ce tissu étant caractérisé en ce qu'il n'existe pas de fils s'étendant dans le sens de l'épaisseur du tissu, en reliant les couches extrêmes de ce tissu, et en ce que, de manière à constituer un tissu tridimensionnel multiaxial à renforts obliques, ce tissu comprend encore des fils dits obliques disposés en nappes de fils parallèles entre eux, formant une ou plusieurs paires de nappes de fils obliques, les directions de chaque nappe de fils obliques d'une paire étant de préférence symétriques l'une de l'autre par rapport à la direction longitudinale du tissu et formant un angle non droit avec la direction longitudinale précitée, les nappes de fils obliques étant disposées de façon à être recouvertes par au moins une couche de fils non obliques, c'est-à-dire de fils de chaîne et/ou de trame.
To this end, the multiaxial three-dimensional fabric with oblique reinforcements according to the present invention consists of:
  • warp threads which extend in a direction of the so-called longitudinal fabric,
  • weft threads which extend in a direction of the so-called transverse fabric, perpendicular to the direction of the warp threads, the warp threads comprising at least two layers of warp threads and constituting a network of threads running on planes of different layers, while the weft threads, also comprising at least two layers, are arranged in several planes superimposed in the thickness direction of the fabric so that a fabric with several three-dimensional layers, in which the warp threads are intertwined and woven with weft threads of different planes, without any of these warp threads joining two extreme layers of the fabric, this fabric being characterized in that there are no threads extending in the thickness direction of the fabric, connecting the extreme layers of this fabric, and in that, so as to constitute a three-dimensional multiaxial fabric with oblique reinforcements, this fabric still comprises so-called oblique wires arranged in layers of wires parallel to each other, forming one or more pairs of layers of oblique wires, the directions of each layer of oblique wires of a pair being preferably e symmetrical to each other with respect to the longitudinal direction of the fabric and forming a non-right angle with the abovementioned longitudinal direction, the plies of oblique threads being arranged so as to be covered by at least one layer of non-oblique threads , that is to say warp and / or weft yarns.

Dans une forme de réalisation de l'invention, le tissu tridimensionnel multiaxial comprend des fils obliques disposés en deux paires ou groupes de paires de nappes symétriques de fils obliques, au moins une paire de nappes étant disposée du côté d'une face externe du tissu, et au moins une autre paire de nappes étant disposée du côté de la face externe opposée du tissu, les nappes de fils obliques disposées respectivement des deux côtés du tissu étant recouvertes, chacune, par une couche externe de fils de trame.In one embodiment of the invention, the three-dimensional multiaxial fabric comprises oblique threads arranged in two pairs or groups of pairs of symmetrical plies of oblique threads, at least one pair of plies being disposed on the side of an external face of the fabric , and at least one other pair of plies being disposed on the side of the opposite external face of the fabric, the plies of oblique threads disposed respectively on the two sides of the fabric being covered, each by an outer layer of weft threads.

Le tissage des fils de chaîne et des fils de trame, présents les uns et les autres en plusieurs couches, est réalisable suivant toute armure, en conservant toujours la caractéristique essentielle de l'invention selon laquelle aucun des fils de chaîne ne relie les deux couches extrêmes du tissu, si bien qu'en cas d'endommagement local en surface, le tissu conserve sa cohésion et sa résistance mécanique. Dans le même ordre d'idées, la structure du tissu tridimensionnel selon l'invention s'avère aussi avantageuse par rapport à des tissus multiaxiaux connus comportant des nappes de fils obliques, mais utilisant des fils de liage qui constituent des points de faiblesse.The weaving of warp and weft threads, both present in several layers, is achievable in any weave, always retaining the essential characteristic of the invention that none of the warp threads connects the two extreme layers of the fabric, so that in the event of local damage to the surface, the fabric retains its cohesion and its mechanical resistance. In the same vein, the structure of the three-dimensional fabric according to the invention also proves to be advantageous compared to known multiaxial fabrics comprising plies of oblique threads, but using binding threads which constitute points of weakness.

Selon un autre aspect de l'invention, le tissu tridimensionnel multiaxial objet de l'invention comprend, avantageusement, des fils obliques disposés en nappes symétriques dont les directions forment un angle de +45° et symétriquement de -45°, avec la direction longitudinale du tissu.According to another aspect of the invention, the three-dimensional multiaxial fabric object of the invention advantageously comprises oblique threads arranged in symmetrical layers whose directions form an angle of + 45 ° and symmetrically of -45 °, with the longitudinal direction fabric.

Les fils de trame, les fils de chaîne et les fils obliques peuvent être à base de fibres de carbone, de verre, de carbure de silicium, de silice, de quartz, de bore ou de céramique, ou d'autres fibres de nature minérale, de fibres organiques naturelles ou synthétiques telles que fibres aramide, de fibres ou fils métalliques, lesdits fils de chaîne, de trame et obliques étant constitués de fibres de même nature et de même titres ou d'associations de fibres de natures différentes ou de titres différents ou de la combinaison de ces deux possibilités.Weft threads, warp threads and oblique threads can be based on carbon fibers, glass, silicon carbide, silica, quartz, boron or ceramic, or other fibers of mineral nature , natural or synthetic organic fibers such as aramid fibers, metallic fibers or threads, said warp, weft and oblique threads being made up of fibers of the same kind and of the same fibers or of combinations of fibers of different natures or of fibers different or a combination of these two possibilities.

Selon encore un autre aspect de l'invention, ce tissu tridimensionnel multiaxial permet de constituer un article textile de forme comportant une ou plusieurs âmes et des ailes ou nervures, le nombre de fils de chaîne dans chaque couche ainsi que le nombre et la longueur des fils de trame étant adaptés en fonction de la section effective à donner au tissu à un niveau donné.According to yet another aspect of the invention, this multiaxial three-dimensional fabric makes it possible to constitute a textile article of shape comprising one or more webs and wings or ribs, the number of warp threads in each layer as well as the number and the length of the weft threads being adapted according to the effective section to be given to the fabric at a given level.

Le procédé selon l'invention, pour la fabrication du tissu tridimensionnel multiaxial défini ci-dessus, dans lequel les fils de chaîne pour l'ensemble des couches du tissu forment plusieurs nappes disposées suivant une direction longitudinale et tissées avec les fils de trame, qui s'étendent suivant une direction transversale, perpendiculaire à la direction des fils de chaîne, prévoit que les fils obliques constituant la ou les paires de nappes supérieures de fils obliques sont disposés pour arriver à hauteur des fils de chaîne par le dessus de ceux-ci et à l'aval des cadres de lisses dans la zone de formation de la foule, que les fils obliques constituant la ou les paires de nappes inférieures de fils obliques sont disposés pour arriver à hauteur des fils de chaîne par le dessous de ceux-ci et à l'aval des cadres de lisses dans la zone de formation de la foule, que les fils obliques de chacune des nappes supérieures de fils obliques sont engagés dans des barres à passettes supérieures dont le nombre est égal au nombre de nappes supérieures de fils obliques, disposées au-dessus des fils de chaîne et à l'aval des cadres de lisses, ces barres à passettes pouvant prendre une position active, abaissée, ou une position inactive, relevée, que les fils obliques de chacune des nappes inférieures de fils obliques sont engagés dans des barres à passettes inférieures dont le nombre est égal au nombre de nappes inférieures de fils obliques, disposées au-dessous des fils de chaîne et à l'aval des cadres de lisses, ces barres à passettes pouvant prendre une position active, levée, ou une position inactive abaissée, chacune des barres à passettes supérieures ou inférieures précitées étant déplaçable suivant une direction perpendiculaire à la direction longitudinale du tissu et parallèle à la direction transversale du tissu.The method according to the invention, for the manufacture of the three-dimensional multiaxial fabric defined above, in which the warp threads for all the layers of the fabric form several plies arranged in a longitudinal direction and woven with the weft threads, which extend in a transverse direction, perpendicular to the direction of the warp threads, provides that the oblique threads constituting the pair or pairs of upper plies of oblique threads are arranged to reach the warp threads above them and downstream of the heald frames in the crowd formation area, that the oblique threads constituting the pair or pairs of lower plies of oblique threads are arranged to reach the warp threads from below them and downstream of the heald frames in the crowd formation area, that the oblique threads of each of the upper plies of oblique threads are engaged in bars upper runners, the number of which is equal to the number of upper plies of oblique threads, arranged above the warp threads and downstream from the heald frames, these guide bars can take an active, lowered or inactive position , noted, that the oblique threads of each of the lower plies of oblique threads are engaged in lower guide bars, the number of which is equal to the number of lower plies of oblique threads, arranged below the warp threads and downstream heald frames, these guide bars being able to take an active, raised, or a lowered inactive position, each of the above or below pass bars being movable in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the fabric and parallel to the transverse direction fabric.

Le mode opératoire est plus particulièrement le suivant :

  • Dans une première étape, la foule étant formée pour le tissage de la couche externe supérieure, les barres à passettes supérieures sont déplacées d'un pas dans la direction transversale du tissu, dans un sens pour les barres à passettes des nappes supérieures de fils obliques d'une orientation et dans le sens opposé pour les barres à passettes des nappes supérieures de fils obliques de l'autre orientation, puis abaissées en position active de façon à ce que les nappes inférieures de fils obliques soient sensiblement au niveau des fils de chaîne.
  • Dans une deuxième étape, un fil de trame est inséré de façon à ce que les fils obliques des nappes supérieures soient situés entre ce fil de trame et les fils de chaîne non levés.
  • Dans une troisième étape, les barres à passettes supérieures sont relevées en position inactive de façon à amener les fils obliques en dehors de la foule.
  • Dans une quatrième étape, il est procédé à la frappe du peigne.
  • Dans une cinquième étape, les fils de trame des couches internes du tissu tridimensionnel sont insérés successivement.
  • Dans une sixième étape, lorsque l'opération de tissage atteint la couche externe inférieure et que la foule est formée pour cette opération, avant le passage de la duite, les barres à passettes inférieures sont déplacées d'un pas suivant la direction transversale du tissu, dans un sens pour les barres à passettes des nappes inférieures de fils obliques d'une orientation et dans le sens opposé pour les barres à passettes des nappes inférieures de fils obliques de l'autre orientation, puis relevées en position active de façon à ce que les nappes inférieures de fils obliques soient sensiblement au niveau des fils de chaîne levés pour former la foule.
  • Dans une septième étape, un fil de trame est inséré de façon à ce que les fils obliques des nappes symétriques inférieures soient situés entre ce fil de trame et le groupe de fils de chaîne levés.
  • Dans une huitième étape, les barres à passettes inférieures sont abaissées en position inactive de façon à amener les fils obliques en dehors de la foule.
  • Dans une neuvième étape, il est procédé à la frappe du peigne.
The procedure is more particularly as follows:
  • In a first step, the shed being formed for the weaving of the upper outer layer, the upper pass bars are moved by one step in the transverse direction of the fabric, in a direction for the pass bars of the upper layers of oblique threads of an orientation and in the opposite direction for the guide bars of the upper plies of oblique threads from the other orientation, then lowered to the active position so that the lower plies of oblique threads are substantially at the level of the warp threads.
  • In a second step, a weft thread is inserted so that the oblique threads of the upper plies are located between this weft thread and the non-lifted warp threads.
  • In a third step, the upper guide bars are raised to the inactive position so as to bring the oblique threads out of the crowd.
  • In a fourth step, the comb is struck.
  • In a fifth step, the weft threads of the internal layers of the three-dimensional fabric are inserted successively.
  • In a sixth step, when the weaving operation reaches the lower outer layer and the shed is formed for this operation, before the passage of the pick, the lower pass bars are moved one step along the transverse direction of the fabric , in one direction for the pass bars of the lower plies of oblique wires of one orientation and in the opposite direction for the pass bars of the lower plies of oblique wires of the other orientation, then raised in the active position so that that the lower layers of oblique threads are substantially at the level of the warp threads raised to form the crowd.
  • In a seventh step, a weft thread is inserted so that the oblique threads of the lower symmetrical plies are located between this weft thread and the group of raised warp threads.
  • In an eighth step, the lower guide bars are lowered to the inactive position so as to bring the oblique threads out of the crowd.
  • In a ninth step, the comb is struck.

Lorsque la neuvième étape est achevée, on revient à la configuration de la première étape et les opérations de la première à la neuvième étape sont répétées identiquement et ceci autant de fois que nécessaire pour obtenir la longueur désirée de tissu tridimensionnel.When the ninth step is completed, we return to the configuration of the first step and the operations from the first to the ninth step are repeated identically and this as many times as necessary to obtain the desired length of three-dimensional fabric.

Selon un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention de fabrication d'un tissu tridimensionnel multiaxial, on utilise des barres à passettes pour les fils obliques réalisées en plusieurs parties, lesquelles comportent un même nombre de fils obliques engagés. Le nombre de fils obliques d'une nappe nécessaires pour couvrir la largeur du tissu tridimensionnel est assuré par le nombre de parties d'une barre à passettes diminué d'une unité, et le nombre total de fils obliques engagés dans une barre à passettes pour une nappe excède le nombre de fils nécessaires à la largeur du tissu de la quantité de fils montés sur une partie de barre à passettes. Lorsqu'une barre à passettes, suite au mouvement de décalage transversal, déborde sur un côté de l'extrémité latérale du tissu d'une distance égale à la dimension d'une partie de barre à passettes, cette partie est déplacée à l'extrémité opposée de la barre à passettes, les fils obliques engagés sur cette partie étant coupés à leur sortie du tissu, les extrémités des fils engagés dans les passettes étant maintenues en place. Ainsi, à titre d'exemple, les barres à passettes peuvent être réalisées en deux parties, le nombre total de fils obliques d'une nappe étant, dans ce cas, le double du nombre de fils nécessaires pour recouvrir la largeur du tissu tridimensionnel.According to one embodiment of the method according to the invention for manufacturing a three-dimensional multiaxial fabric, use is made of guide bars for the oblique threads produced in several parts, which comprise the same number of oblique threads engaged. The number of oblique threads of a tablecloth necessary to cover the width of the three-dimensional fabric is provided by the number of parts of a pass bar reduced by one, and the total number of oblique threads engaged in a pass bar for a tablecloth exceeds the number of threads required for the width of the fabric by the amount of threads mounted on a part of a pass bar. When a pass-bar, following the transverse shifting movement, projects beyond one side of the lateral end of the fabric by a distance equal to the dimension of a part of the pass-bar, this part is moved to the end opposite of the guide bar, the oblique threads engaged on this part being cut at their exit from the fabric, the ends of the threads engaged in the passers being held in place. Thus, by way of example, the guide bars can be produced in two parts, the total number of oblique threads of a sheet being, in this case, twice the number of threads necessary to cover the width of the three-dimensional fabric.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes de réalisation de ce tissu tridimensionnel multiaxial, et illustrant son procédé de fabrication ainsi que les moyens de mise en oeuvre de ce procédé :

  • Figure 1 est une vue en plan par dessus d'un tissu tridimensionnel multiaxial conforme à la présente invention, avec fils obliques orientés à 45° ;
  • Figure 2 est une vue en coupe longitudinale du même tissu tridimensionnel, suivant la ligne A-A de figure 1 ;
  • Figure 3 est une vue très schématique, en élévation latérale, d'un métier à tisser adapté à la fabrication du tissu tridimensionnel montré aux figures 1 et 2 ;
  • Figure 4 est une vue frontale du métier à tisser de figure 3 ;
  • Figures 5 à 13 sont des schémas illustrant les opérations successives de tissage du tissu tridimensionnel concerné, sur ce métier à tisser ;
  • Figures 14 à 17 sont d'autres schémas, qui illustrent la permutation d'un jeu de deux demi-barres à passettes ;
  • Figure 18 est une vue schématique en élévation latérale d'un métier à tisser un tissu tridimensionnel comportant une couche de fils obliques sur un seul côté ;
  • Figure 19 est une vue en plan d'un tissu tridimensionnel multiaxial selon l'invention avec fils obliques orientés suivant des angles différents de 45 degrés ;
  • Figure 20 est une vue en perspective d'un tissu tridimensionnel en forme de "C" ;
  • Figure 21 est une vue en perspective d'un tissu tridimensionnel en forme de "U" ;
  • Figures 22,23 et 24 sont des vues en perspective, très schématiques, d'autres formes de tissus tridimensionnels selon l'invention.
In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended diagrammatic drawing representing, by way of nonlimiting examples, some embodiments of this multiaxial three-dimensional fabric, and illustrating its process of manufacturing as well as the means of implementing this process:
  • Figure 1 is a plan view from above of a three-dimensional multiaxial fabric according to the present invention, with oblique threads oriented at 45 °;
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the same three-dimensional fabric, along the line AA of Figure 1;
  • Figure 3 is a very schematic view, in side elevation, of a loom suitable for manufacturing the three-dimensional fabric shown in Figures 1 and 2;
  • Figure 4 is a front view of the loom of Figure 3;
  • Figures 5 to 13 are diagrams illustrating the successive operations of weaving the three-dimensional fabric concerned, on this loom;
  • Figures 14 to 17 are other diagrams, which illustrate the permutation of a set of two half-pass bars;
  • Figure 18 is a schematic side elevational view of a three-dimensional fabric loom having a layer of oblique threads on one side;
  • Figure 19 is a plan view of a three-dimensional multiaxial fabric according to the invention with oblique threads oriented at angles other than 45 degrees;
  • Figure 20 is a perspective view of a three-dimensional fabric in the shape of "C";
  • Figure 21 is a perspective view of a three-dimensional fabric in the shape of "U";
  • Figures 22,23 and 24 are perspective views, very schematic, of other forms of three-dimensional fabrics according to the invention.

Un exemple non limitatif de constitution d'un tissu tridimensionnel multiaxial selon l'invention est représenté par les figures 1 et 2. Le tissu tridimensionnel qui est vu en plan sur la figure 1 est constitué de fils de chaîne 1 qui sont disposés suivant une direction dite longitudinale du tissu tridimensionnel, de fils de trame 2 disposés suivant une direction dite transversale du tissu tridimensionnel, cette direction étant perpendiculaire à la direction longitudinale, et de fils obliques 3a,3b,3c,3d. Les fils obliques forment ici quatre nappes. Sont visibles sur la figure 1, la nappe constituée par les fils obliques 3a parallèles et la nappe constituée par les fils obliques 3b parallèles. Les deux nappes de fils obliques 3a,3b sont symétriques par rapport à la direction longitudinale du tissu et forment un angle de 45 degrés avec cette direction. Ces deux nappes de fils obliques 3a,3b sont disposées du côté de la face supérieure du tissu, tandis que les deux autres nappes de fils obliques 3c,3d sont disposées du côté de la face inférieure du tissu. En admettant que la figure 1 soit une vue en plan du tissu par dessus, les nappes de fils obliques 3c,3d situées du côté de la face inférieure ne peuvent pas être vues mais, si l'on représentait une vue en plan par dessous du tissu, les nappes de fils obliques inférieures apparaîtraient de façon exactement semblable à ce qui est représenté sur la figure 1 pour les nappes supérieures.A nonlimiting example of the constitution of a three-dimensional multiaxial fabric according to the invention is represented by FIGS. 1 and 2. The three-dimensional fabric which is seen in plan in FIG. 1 consists of warp threads 1 which are arranged in a so-called longitudinal direction of the three-dimensional fabric, of weft threads 2 arranged in a so-called transverse direction three-dimensional fabric, this direction being perpendicular to the longitudinal direction, and oblique threads 3a, 3b, 3c, 3d. The oblique threads here form four layers. Are visible in Figure 1, the sheet formed by the oblique son 3a parallel and the sheet formed by the oblique son 3b parallel. The two plies of oblique threads 3a, 3b are symmetrical with respect to the longitudinal direction of the fabric and form an angle of 45 degrees with this direction. These two plies of oblique threads 3a, 3b are arranged on the side of the upper face of the fabric, while the other two plies of oblique threads 3c, 3d are arranged on the side of the underside of the fabric. Assuming that FIG. 1 is a plan view of the fabric from above, the plies of oblique threads 3c, 3d situated on the side of the lower face cannot be seen, but, if a plan view from below was shown fabric, the lower oblique plies of yarn would appear in exactly the same way as shown in FIG. 1 for the upper plies.

Les fils de trame 2 sont disposés suivant plusieurs plans superposés dans le sens de l'épaisseur du tissu, de façon à obtenir un tissu à trois dimensions. Les fils de chaîne 1 sont entrecroisés avec des fils de trame 2 situés dans des plans différents et courent ainsi dans le sens de l'épaisseur du tissu tridimensionnel. La figure 2 permet de voir la disposition des différents fils de chaîne 1, de trame 2, et obliques 3a,3b,3c,3d dans l'épaisseur du tissu. On remarque notamment que les fils de chaîne 1 relient des plans de fils de trame 2 différents mais sans traverser complètement l'épaisseur du tissu, c'est-à-dire que les couches de fils de trame 2 des faces extrêmes supérieure et inférieure du tissu ne sont pas directement reliées par un même fil de chaîne. Le tissu de base réalisé par les fils de chaîne et de trame constitue ainsi une armature intermédiaire entre une armature "2D" et une armature "3D".The weft threads 2 are arranged in several superposed planes in the thickness direction of the fabric, so as to obtain a three-dimensional fabric. The warp threads 1 are intertwined with weft threads 2 located in different planes and thus run in the thickness direction of the three-dimensional fabric. FIG. 2 shows the arrangement of the different warp 1, weft 2, and oblique 3a, 3b, 3c, 3d wires in the thickness of the fabric. We note in particular that the warp threads 1 connect different weft son planes 2 but without completely crossing the thickness of the fabric, that is to say that the weft son layers 2 of the upper and lower end faces of the fabric are not directly connected by the same warp thread. The basic fabric produced by the warp and weft threads thus constitutes an intermediate reinforcement between a "2D" reinforcement and a "3D" reinforcement.

Sur les figures 1 et 2 les fils constitutifs du tissu sont représentés sous forme de fils de section ronde et pleine, ceci pour faciliter la compréhension de la géométrie de la structure du tissu. Dans la réalité, les fils ne sont pratiquement jamais massifs, mais constitués d'une multitude de filaments. La section de ces fils varie selon les endroits du tissu et le produit réel a une densité de fils plus grande que ce que les figures 1 et 2 laissent voir.In FIGS. 1 and 2, the constituent threads of the fabric are shown in the form of threads of round and solid section, this to facilitate understanding of the geometry of the structure of the fabric. In reality, the threads are almost never massive, but consist of a multitude of filaments. The section of these threads varies according to the places of the fabric and the real product has a density of threads greater than what Figures 1 and 2 show.

Les fils obliques 3a,3b,3c,3d qui sont représentés vus en coupe sur la figure 2 constituent deux nappes symétriques du côté de la face supérieure du tissu tridimensionnel (fils 3a,3b) et deux autres nappes symétriques du côté de la face inférieure dudit tissu (fils 3c,3d).The oblique threads 3a, 3b, 3c, 3d which are shown seen in section in FIG. 2 constitute two symmetrical plies on the side of the upper face of the three-dimensional fabric (threads 3a, 3b) and two other symmetrical plies on the side of the lower face of said tissue (yarns 3c, 3d).

Les fils obliques supérieurs 3a et 3b sont recouverts par les fils de trame 2 du plan supérieur, et se situent ainsi entre les fils de trame précités et les autres fils de trame et fils de chaîne du tissu tridimentionnel.The upper oblique threads 3a and 3b are covered by the weft threads 2 of the upper plane, and are thus located between the aforementioned weft threads and the other weft threads and warp threads of the three-dimensional fabric.

Les fils obliques inférieurs 3c et 3d se situent entre les fils de trame 2 du plan inférieur qui se trouvent alors au-dessous des fils 3c,3d, et les autres fils de trame et fils de chaîne du tissu tridimensionnel.The lower oblique threads 3c and 3d are located between the weft threads 2 of the lower plane which are then below the threads 3c, 3d, and the other weft threads and warp threads of the three-dimensional fabric.

Les figures 1 et 2 représentent le motif de base de l'armure du tissu. Dans la réalité ce motif sera répété aussi bien dans la direction longitudinale (sens chaîne) que dans la direction transversale (largeur ou sens trame), en fonction des dimensions du tissu.Figures 1 and 2 show the basic pattern of the weave of the fabric. In reality this pattern will be repeated both in the longitudinal direction (warp direction) and in the transverse direction (width or weft direction), depending on the dimensions of the fabric.

Plus particulièrement, le tissage des fils de chaîne 1 et des fils de trame 2 est ici défini sur 12 rangs de fils de chaîne et 12 rangs de fils de trame et constitue une armure sergé de 2 lie 1. Ce type d'armure est donné à titre d'exemple et le tissu tridimensionnel peut être réalisé à partir d'autres genres d'armures de rapports différents sans sortir du cadre de l'invention.More particularly, the weaving of warp threads 1 and weft threads 2 is here defined on 12 rows of warp threads and 12 rows of weft threads and constitutes a twill weave of 2 ties 1. This type of weave is given by way of example and the three-dimensional fabric can be produced from other types of weave of different ratios without departing from the scope of the invention.

En employant un dessin d'armure pour le tissage des fils de chaîne et de trame de rapport carré, comme c'est le cas pour l'exemple des figures 1 et 2, et en réalisant le tissage avec des fils identiques en trame, en chaîne et obliques ou, pour le moins, présentant le même encombrement, on obtient un tissu tridimensionnel comportant des fils obliques disposés en nappes symétriques formant des angles de 45 degrés avec la direction longitudinale du tissu (qui correspond à la direction générale des fils de chaîne 1).By using a weave design for weaving the warp and weft threads of square ratio, as is the case for the example of FIGS. 1 and 2, and by weaving with identical threads in weft, warp and oblique or, at least, having the same size, we obtain a three-dimensional fabric comprising oblique threads arranged in symmetrical layers forming angles of 45 degrees with the longitudinal direction of the fabric (which corresponds to the general direction of warp threads 1).

On conçoit qu'en employant un dessin d'armure de rapport non carré, ou en employant des fils d'encombrements différents pour la trame, la chaîne et les fils obliques, ou encore en combinant ces deux dispositions, on puisse obtenir, sans sortir du cadre de l'invention, un tissu tridimensionnel comportant des fils obliques formant des angles différents de 45 degrés avec la direction longitudinale. Un exemple d'un tel tissu est représenté à la figure 19, où l'angle est d'environ 30 degrés.It is understood that by using a non-square ratio weave design, or by using threads of different dimensions for the weft, the warp and the oblique threads, or even by combining these two arrangements, it is possible to obtain, without going out of the framework of the invention, a three-dimensional fabric comprising oblique threads forming angles different from 45 degrees with the longitudinal direction. An example of such a fabric is shown in Figure 19, where the angle is about 30 degrees.

Un procédé pour la fabrication d'un tissu tridimensionnel conforme à l'invention est décrit ci-après, en se référant aux figures 3 et suivantes. Les figures 3 et 4 montrent de manière schématique la structure d'un métier permettant le tissage d'un tissu tridimensionnel conforme à l'invention.A method for manufacturing a three-dimensional fabric according to the invention is described below, with reference to Figures 3 and following. Figures 3 and 4 schematically show the structure of a loom for weaving a three-dimensional fabric according to the invention.

Les fils de chaîne 1 qui forment des nappes 4 superposées proviennent de dispositifs d'alimentation en fil 8 qui sont constitués soit d'ensouples, soit de cantres. Ces dispositifs qui sont analogues à ceux couramment utilisés ne sont pas détaillés ici. Les fils obliques 3a,3b,3c,3d sont alimentés par des dispositifs similaires 9a,9b,9c,9d. La tension mécanique des fils de chaîne et des fils obliques est ajustée par des systèmes régulateurs (non représentés) réalisés par tout appareillage connu.The warp threads 1 which form superimposed plies 4 come from wire feeders 8 which consist either of beams or of creels. These devices which are analogous to those commonly used are not detailed here. The oblique wires 3a, 3b, 3c, 3d are supplied by similar devices 9a, 9b, 9c, 9d. The mechanical tension of the warp threads and the oblique threads is adjusted by regulating systems (not shown) produced by any known apparatus.

Les fils de chaîne 1 provenant des dispositifs d'alimentation 8 passent ensuite entre des barres ou rouleaux de guidage 10, puis sont engagés dans les lisses de cadres de lisses 5. Le nombre de cadres de lisses 5, le nombre de lisses et l'arrangement des fils de chaîne 1 dans les lisses sont déterminés par l'armure à obtenir et les dimensions du tissu à fabriquer comme tout homme de l'art sait le faire. Sur la figure 3, l'un des cadres 5 est représenté en position levée, montrant la foule ainsi formée.The warp threads 1 coming from the feeding devices 8 then pass between guide bars or rollers 10, then are engaged in the healds of heald frames 5. The number of heald frames 5, the number of healds and the arrangement of the warp threads 1 in the heddles are determined by the weave to be obtained and the dimensions of the fabric to be manufactured as any person skilled in the art knows how to do. In Figure 3, one of the frames 5 is shown in the raised position, showing the crowd thus formed.

Une lance 11 assure l'insertion de la trame 2 dans la foule. La lance 11 peut être remplacée par tout autre dispositif connu assurant la même fonction.A lance 11 inserts the weft 2 into the crowd. The lance 11 can be replaced by any other known device ensuring the same function.

Les fils obliques 3a,3b des nappes supérieures arrivent à hauteur des fils de chaîne 1 par le dessus et à l'avant des cadres de lisse 5 (à gauche de ceux-ci sur la figure 3) dans la zone de formation de la foule. Les fils obliques 3a,3b sont engagés, pour chacun d'eux, dans le chas d'une passette. Les passettes sont montées sur des barres à passettes supérieures 6a,6b à raison d'une barre par nappe de fils obliques. Les passettes peuvent prendre une position active dans laquelle les chas et les fils qui y sont introduits se trouvent à hauteur des nappes de fils de chaîne dans la zone de formation de la foule, et une position inactive dans laquelle les chas et les fils introduits se trouvent éloignés au-dessus des fils de chaîne et en dehors de la foule. A cet effet, les barres supportant les passettes sont mobiles, notamment, en pouvant pivoter autour d'un axe transversal perpendiculaire aux passettes. En position abaissée, les passettes sont actives ; en position relevée elles sont inactives. Le mouvement des barres à passettes peut être obtenu par tout autre moyen par exemple par coulissement dans un plan vertical. Sur la figure 3, les barres à passettes supérieures 6a,6b sont représentées en position active (abaissée).The oblique threads 3a, 3b of the upper layers arrive at the height of the warp threads 1 from above and in front of the heald frames 5 (to the left of these in FIG. 3) in the crowd formation zone . The oblique threads 3a, 3b are engaged, for each of them, in the eye of a passette. The passettes are mounted on upper pass bars 6a, 6b at the rate of one bar per sheet of oblique wires. The passettes can take an active position in which the threads and the threads which are introduced therein are at the height of the plies of warp threads in the formation zone of the crowd, and an inactive position in which the threads and the threads introduced therein find distant above the warp threads and out of the crowd. For this purpose, the bars supporting the passettes are mobile, in particular, being able to pivot around a transverse axis perpendicular to the passettes. In the lowered position, the passettes are active; in the raised position they are inactive. The movement of the guide bars can be obtained by any other means, for example by sliding in a vertical plane. In FIG. 3, the upper guide bars 6a, 6b are shown in the active (lowered) position.

D'une manière similaire, les fils obliques 3c,3d des nappes inférieures arrivent à hauteur des fils de chaîne 1 par le dessous et à l'avant des cadres de lisses 5, dans la zone de formation de la foule. Les fils obliques 3c,3d sont engagés, pour chacun d'eux, dans le chas d'une passette. Les passettes sont montées sur des barres à passettes inférieures 6c,6d, à raison d'une barre par nappe de fils obliques. Les passettes peuvent prendre une position active dans laquelle les chas et les fils qui y sont introduits se trouvent à hauteur des nappes 4 de fils de chaîne dans la zone de formation de la foule, et une position inactive dans laquelle les chas et les fils introduits se trouvent éloignés en-dessous des fils de chaîne et en dehors de la foule. Pour cela, les barres à passettes inférieures 6c,6d sont mobiles comme les barres à passettes supérieures 6a,6b. Ainsi, avec des barres à passettes 6c,6d pivotantes, en position relevée, les passettes sont actives et en position abaissée, elles sont inactives. Sur la figure 3, les barres à passettes inférieures 6c,6d sont représentées inactives (position abaissée).Similarly, the oblique threads 3c, 3d of the lower layers arrive at the height of the warp threads 1 from below and in front of the heald frames 5, in the crowd formation zone. The oblique wires 3c, 3d are engaged, for each of them, in the eye of a passette. The passettes are mounted on lower pass bars 6c, 6d, at the rate of one bar per sheet of oblique wires. The passettes can take an active position in which the threads and the threads which are introduced therein are at the height of the plies 4 of warp threads in the area of formation of the crowd, and an inactive position in which the threads and the threads introduced are located far below the warp threads and outside the crowd. For this, the lower pass bars 6c, 6d are movable like the upper pass bars 6a, 6b. Thus, with swivel bars 6c, 6d, in the raised position, the passettes are active and in the lowered position, they are inactive. In FIG. 3, the lower guide bars 6c, 6d are shown inactive (lowered position).

Chacune des barres à passettes supérieures ou inférieures 6a,6b,6c,6d, peut se déplacer suivant une direction perpendiculaire à la direction longitudinale du tissu et parallèle à sa direction transversale. Les déplacements se font pas à pas de la gauche vers la droite ou de la droite vers la gauche quand on regarde le métier de face (figure 4), le sens du déplacement dépendant de chaque barre à passettes. Les barres à passettes sont réalisées en deux ou plusieurs parties qui sont généralement solidaires, mais qui peuvent être séparées et déplacées pour certaines opérations du tissage, comme décrit en détail plus bas.Each of the upper or lower guide bars 6a, 6b, 6c, 6d, can move in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the fabric and parallel to its transverse direction. The movements are made step by step from left to right or from right to left when we look at the loom from the front (Figure 4), the direction of movement depends on each guide bar. The pass bars are made in two or more parts which are generally integral, but which can be separated and moved for certain weaving operations, as described in detail below.

Un peigne 7 est disposé entre les cadres 5 et les barres à passettes 6a,6b,6c,6d. Le peigne 7 peut être animé d'un mouvement vers l'avant du tissu (soit de droite à gauche sur la figure 3) pour effectuer le serrage du tissu.A comb 7 is arranged between the frames 5 and the guide bars 6a, 6b, 6c, 6d. The comb 7 can be animated by a forward movement of the fabric (either from right to left in FIG. 3) to effect the tightening of the fabric.

Le tissu tridimensionnel fini est extrait par l'avant du métier (soit vers la gauche sur la figure 3) à l'aide de dispositifs connus employés sur les métiers traditionnels.The finished three-dimensional fabric is extracted from the front of the loom (that is to the left in FIG. 3) using known devices used in traditional looms.

Sur les figures 3 et 4 le métier est représenté avec les fils de chaîne 1 dans des plans sensiblement horizontaux et en conséquence avec des cadres de lisses 5 verticaux. Tout en conservant les mêmes fonctions le métier peut aussi être conçu avec les fils de chaîne dans des plans verticaux et les cadres de lisses horizontaux, sans sortir du cadre de l'invention. Dans cette conception les fils obliques arriveront horizontalement dans la zone de tissage.In FIGS. 3 and 4 the loom is shown with the warp threads 1 in substantially horizontal planes and consequently with vertical heald frames 5. While retaining the same functions, the loom can also be designed with the warp threads in vertical planes and the horizontal heald frames, without departing from the scope of the invention. In this design the oblique threads will arrive horizontally in the weaving area.

Le déroulement des opérations courantes de tissage d'un tissu tridimensionnel, avec le métier décrit précédemment, est décrit ci-après. Les opérations décrites permettent de réaliser un tissu tridimensionnel tel que celui décrit plus haut et illustré par les figures 1 et 2.The course of the current operations of weaving a three-dimensional fabric, with the loom described above, is described below. The operations described make it possible to produce a three-dimensional fabric such as that described above and illustrated by FIGS. 1 and 2.

Au départ, l'ensemble des fils de chaîne, de trame et obliques sont supposés montés sur le métier.At the start, all warp, weft and oblique threads are assumed to be mounted on the loom.

Dans une première étape, la foule est formée pour le tissage de la couche externe supérieure. Pour cela le premier cadre de lisses 5 est levé et avec lui sont levés tous les fils de chaîne 1 qui correspondent au fil de chaîne le plus à gauche sur la figure 1 représentant le tissu vu en plan (le motif d'armure représenté est répété un certain nombre de fois sur la largeur du tissu en fonction de la dimension prévue du tissu). Les barres à passettes supérieures 6a,6b qui se trouvent alors en position inactive (relevées) sont déplacées d'un pas dans la direction transversale du tissu. Dans l'exemple considéré, ce pas équivaut à l'encombrement de quatre fils de chaîne. La barre à passettes 6a est déplacée d'un pas de gauche à droite (en se référant aux figures 1 et 4). La barre 6b est déplacée d'un pas de droite à gauche, ceci afin d'obtenir les nappes de fils obliques 3a et 3b symétriques. Les deux barres à passettes 6a,6b sont alors abaissées pour venir en position active et amener les fils obliques 3a,3b sensiblement au niveau des fils de chaîne 1 non levés. Cette configuration est illustrée par la figure 5.In a first step, the crowd is formed for the weaving of the upper outer layer. For this, the first heald frame 5 is lifted and with it are lifted all the warp threads 1 which correspond to the leftmost warp thread in FIG. 1 representing the fabric seen in plan (the weave pattern shown is repeated a number of times across the width of the fabric in depending on the expected size of the fabric). The upper guide bars 6a, 6b which are then in the inactive position (raised) are moved one step in the transverse direction of the fabric. In the example considered, this step is equivalent to the size of four warp threads. The guide bar 6a is moved one step from left to right (with reference to Figures 1 and 4). The bar 6b is moved one step from right to left, in order to obtain the plies of oblique son 3a and 3b symmetrical. The two guide bars 6a, 6b are then lowered to come into the active position and bring the oblique threads 3a, 3b substantially at the level of the warped threads 1 not lifted. This configuration is illustrated in Figure 5.

Dans une deuxième étape représentée sur la figure 6, un fil de trame 2 est passé dans la foule par le mouvement de la lance 11. Ce fil correspond au fil 2 en bas de la figure 1. Le passage du fil de trame 2 se fait de façon à recouvrir les fils obliques 3a,3b. Les fils obliques 3a,3b se situent ainsi entre le fil de trame 2 et les fils de chaîne 1 non levés, comme on peut le voir sur la figure 1.In a second step shown in Figure 6, a weft thread 2 is passed through the crowd by the movement of the lance 11. This thread corresponds to the thread 2 at the bottom of Figure 1. The passage of the weft thread 2 is done so as to cover the oblique wires 3a, 3b. The oblique threads 3a, 3b are thus located between the weft thread 2 and the warp threads 1 not lifted, as can be seen in FIG. 1.

Dans une troisième étape, illustrée par la figure 7, les barres à passettes 6a,6b sont relevées pour venir en position inactive, de façon à amener les fils obliques 3a,3b en dehors de la foule.In a third step, illustrated in FIG. 7, the guide bars 6a, 6b are raised to come into the inactive position, so as to bring the oblique wires 3a, 3b out of the crowd.

Dans une quatrième étape, illustrée par la figure 8, il est procédé à la frappe du peigne 7 qui assure la mise en place et le serrage dans le tissu des fils de trame 2 et obliques 3a,3b. Les barres à passettes 6a,6b ayant été relevées au cours de l'étape précédente, le mouvement du peigne 7 peut s'effectuer sans encombre.In a fourth step, illustrated by FIG. 8, the comb 7 is struck, which ensures the positioning and tightening in the fabric of the weft 2 and oblique threads 3a, 3b. The guide bars 6a, 6b having been raised during the previous step, the movement of the comb 7 can be carried out without hindrance.

Lors d'une cinquième étape, représentée par la figure 9, il est procédé au tissage des couches internes qui constituent la partie de tissu tridimensionnel de structure intermédiaire entre un type "2D" et un "3D". Dans cette étape, seuls des fils de chaîne 1 et de trame 2 sont utilisés.During a fifth step, represented by FIG. 9, the internal layers are woven which constitute the part of three-dimensional fabric of intermediate structure between a "2D" and a "3D" type. In this step, only warp 1 and weft 2 threads are used.

Ainsi au début de cette étape, le premier cadre de lisses 5 reste levé et les deuxième, cinquième et neuvième cadres sont levés, ces cadres correspondant respectivement aux deuxième, cinquième et neuvième fils de chaîne 1 vus à partir de la gauche sur la figure 1. Le deuxième fil de trame 2 de l'opération ici décrite est alors inséré en actionnant la lance 11. Ce fil correspond au deuxième fil de trame 2 vu à partir du bas sur la figure 1 ; il passe sous les premier, deuxième, cinquième et neuvième fils de chaîne 1, sous les fils obliques supérieurs 3a,3b et sur les autres fils de chaîne 1 et fils obliques inférieurs 3c,3d. Le peigne 7 est actionné à ce moment pour serrer le fil de trame 2 qui vient d'être inséré. Ensuite il est procédé au mouvement nécessaire des cadres de lisses 5 pour le tissage de la troisième couche. Ces manoeuvres, étant des opérations classiques de tissage, ne sont pas reprises en détail ici.Thus at the start of this step, the first heald frame 5 remains raised and the second, fifth and ninth frames are lifted, these frames respectively corresponding to the second, fifth and ninth warp threads 1 seen from the left in FIG. 1 The second weft thread 2 of the operation described here is then inserted by actuating the lance 11. This thread corresponds to the second weft thread 2 seen from the bottom in FIG. 1; it passes under the first, second, fifth and ninth warp threads 1, under the upper oblique threads 3a, 3b and on the other warp threads 1 and lower oblique threads 3c, 3d. The comb 7 is actuated at this time to tighten the weft thread 2 which has just been inserted. Then the necessary movement of the heald frames 5 is carried out for the weaving of the third layer. These maneuvers, being conventional weaving operations, are not repeated in detail here.

Dans une sixième étape, la foule est formée pour le tissage de la couche externe inférieure. Dans l'exemple du tissu de la figure 1, tous les cadres de lisses 5 sont levés à l'exception du quatrième, ce qui correspond au quatrième fil de chaîne 1 compté à partir de la gauche sur la figure 1 qui reste le seul fil de chaîne non levé. Les barres à passettes inférieures 6c,6d qui se trouvent alors en position inactive (abaissées) sont déplacées d'un pas dans la direction transversale du tissu. Ce pas a la même valeur que celui utilisé pour déplacer les barres à passettes supérieures 6a,6b. La barre à passettes 6c est déplacée d'un pas de gauche à droite. La barre à passettes 6d est déplacée d'un pas de droite à gauche, ceci afin d'obtenir les nappes de fils obliques 3c,3d symétriques. Les deux barres à passettes 6c,6d sont alors relevées pour venir en position active et amener les fils obliques 3a,3b à l'intérieur de la foule sensiblement au niveau des fils de chaîne levés pour former la foule. Cette situation est illustrée par la figure 10. Pour simplifier les schémas, les barres à passettes 6c et 6d ne sont pas représentées sur les figures 5 à 9 où elles ne sont pas en fonctionnement.In a sixth step, the crowd is formed for weaving the lower outer layer. In the example of the fabric of FIG. 1, all the heald frames 5 are lifted except for the fourth, which corresponds to the fourth warp thread 1 counted from the left in FIG. 1 which remains the only thread chain not lifted. The lower guide bars 6c, 6d which are then in the inactive position (lowered) are moved one step in the transverse direction of the fabric. This step has the same value as that used to move the upper guide bars 6a, 6b. The guide bar 6c is moved one step from left to right. The guide bar 6d is moved one step from right to left, this in order to obtain the plies of oblique son 3c, 3d symmetrical. The two guide bars 6c, 6d are then raised to come into the active position and bring the oblique wires 3a, 3b inside the crowd substantially at the level of the wires chain lifted to form the crowd. This situation is illustrated in FIG. 10. To simplify the diagrams, the guide bars 6c and 6d are not shown in FIGS. 5 to 9 where they are not in operation.

Au cours d'une septième étape, représentée sur la figure 11, un fil de trame 2 est inséré en actionnant la lance 11 de façon à ce que les fils obliques 3c,3d soient situés entre le fil de trame précité et le groupe de fils de chaîne 1 levés. Le fil de trame 2 en question passe ainsi au-dessous des fils obliques 3c,3d. Sur la figure 1, ce fil de trame correspond au quatrième fil 2 à partir du bas du dessin.During a seventh step, shown in FIG. 11, a weft thread 2 is inserted by actuating the lance 11 so that the oblique threads 3c, 3d are located between the aforementioned weft thread and the group of threads of chain 1 lifted. The weft thread 2 in question thus passes below the oblique threads 3c, 3d. In FIG. 1, this weft thread corresponds to the fourth thread 2 from the bottom of the drawing.

Dans une huitième étape, illustrée par la figure 12, les barres à passettes 6c,6d sont abaissées pour venir en position inactive, de façon à amener les fils obliques 3c,3d en dehors de la foule.In an eighth step, illustrated in FIG. 12, the guide bars 6c, 6d are lowered to come to the inactive position, so as to bring the oblique wires 3c, 3d out of the crowd.

Dans une neuvième étape, illustrée par la figure 13, il est procédé à la frappe du peigne 7 d'une façon analogue à l'opération de la quatrième étape.In a ninth step, illustrated by FIG. 13, the comb 7 is struck in a manner analogous to the operation of the fourth step.

Quand la neuvième étape est achevée, on revient à la configuration de la première étape et les opérations de la première à la neuvième étape décrites précédemment seront répétées identiquement pour procéder au tissage complet du tissu tridimensionnel.When the ninth step is completed, we return to the configuration of the first step and the operations from the first to the ninth step described above will be repeated identically to proceed with the complete weaving of the three-dimensional fabric.

Toutes les opérations décrites ci-dessus peuvent être exécutées automatiquement ; le procédé décrit permet la production d'un tissu tridimensionnel en grandes longueur et avec la qualité désirée inhérente à la répétitivité du procédé.All the operations described above can be performed automatically; the process described allows the production of a three-dimensional fabric in great length and with the desired quality inherent in the repeatability of the process.

Les ordres de levée des cadres de lisses et autres opérations décrits précédemment correspondent à la définition du tissu représenté en figure 1 et sont donnés à titre d'exemple non limitatif. Les séquences de mouvement des cadres de lisses et de passage de trame pourront être différentes pour correspondre à tout type d'armure utilisée conformément à l'invention. Ces séquences peuvent être déterminées par des méthodes connues de l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention.The orders for lifting the heald frames and other operations described above correspond to the definition of the fabric shown in FIG. 1 and are given by way of non-limiting example. The movement sequences of the heddle frames and frame passage may be different to correspond to any type of armor used in accordance with the invention. These sequences can be determined by methods known to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Pendant les opérations de tissage telles qu'elles viennent d'être décrites et leur répétition, chaque barre à passettes 6a,6b,6c ou 6d est animée d'un mouvement de décalage transversal pas à pas, soit de la gauche vers la droite, soit de la droite vers la gauche, mais toujours dans le même sens pour une barre à passettes donnée. Si l'on utilise des barres à passettes avant un nombre de fils obliques pour une nappe juste égal au nombre de fils obliques de cette nappe que l'on rencontre sur la largeur du tissu tridimensionnel, après chaque décalage d'un pas des barres à passettes une partie croissante de la surface du tissu ne sera plus recouverte par les fils obliques. A la limite, si les barres à passettes sont décalées d'un nombre de pas égal au nombre de fils obliques d'une nappe croisés sur une largeur du tissu il n'y aura plus de fils obliques dans le tissu tridimensionnel.During the weaving operations as described above and their repetition, each guide bar 6a, 6b, 6c or 6d is driven in a transverse shift movement step by step, either from left to right, either from right to left, but always in the same direction for a given pass bar. If we use guide bars before a number of oblique threads for a tablecloth just equal to the number of oblique threads of this tablecloth that we meet across the width of the three-dimensional fabric, after each shift of the bars a growing part of the surface of the fabric will no longer be covered by oblique threads. Ultimately, if the guide bars are offset by a number of steps equal to the number of oblique threads of a web crossed over a width of the fabric, there will no longer be oblique threads in the three-dimensional fabric.

C'est pour remédier à ce problème que, conformément à une caractéristique de l'invention, les barres à passettes sont réalisées en plusieurs parties et ont un nombre de fils obliques engagés supérieur au nombre de fils obliques d'une nappe que l'on trouve sur une largeur de tissu tridimensionnel.It is to remedy this problem that, in accordance with a characteristic of the invention, the guide bars are produced in several parts and have a number of oblique threads engaged greater than the number of oblique threads of a sheet which are found on a three-dimensional fabric width.

La disposition la plus simple consiste à réaliser chaque barre à passettes en deux parties égales. Pour que les fils obliques recouvrent toujours le tissu tridimensionnel, il faut que, lorsqu'une moitié (soit une partie) de barre à passettes est entièrement décalée à l'extérieur du tissu, à gauche ou à droite selon la barre à passettes considérée, l'autre moitié de barre à passettes couvre encore complètement le tissu. Le nombre de fils obliques engagés dans la barre à passettes entière doit donc être le double du nombre de fils obliques nécessaires pour recouvrir la largeur du tissu tridimensionnel, qui est aussi le nombre de fils obliques d'une nappe rencontrés sur la largeur du tissu.The simplest arrangement is to make each pass bar in two equal parts. So that the oblique threads always cover the three-dimensional fabric, it is necessary that, when a half (or a part) of the pass bar is entirely offset outside the fabric, to the left or to the right depending on the pass bar considered, the other half of the pass bar still completely covers the fabric. The number of oblique threads engaged in the entire pass bar must therefore be double the number of oblique threads necessary to cover the width of the three-dimensional fabric, which is also the number of oblique threads of a tablecloth encountered on the width of the fabric.

Chaque barre à passettes peut aussi être réalisée en trois parties égales, ceci en restant dans le cadre de l'invention. Dans ce cas, lorsqu'un tiers (une partie) de barre à passettes est décalé à l'extérieur du tissu, les deux autres tiers (soit les deux autres parties) de la barre à passettes devront recouvrir complètement le tissu. Le nombre de fils obliques engagés dans la barre à passettes entière devra être alors égal à une fois et demie le nombre de fils obliques d'une nappe nécessaires pour recouvrir la largeur du tissu, ou encore en d'autres termes, égal aux 3/2 de ce dernier nombre.Each guide bar can also be made in three equal parts, this remaining within the scope of the invention. In this case, when a third (part) of the pass bar is offset outside the fabric, the other two thirds (or the other two parts) of the pass bar should completely cover the fabric. The number of oblique threads engaged in the entire guide bar must then be equal to one and a half times the number of oblique threads of a tablecloth necessary to cover the width of the fabric, or even in other words, equal to 3 / 2 of the latter number.

Les barres à passettes peuvent encore être réalisées en quatre parties égales ; le nombre de fils obliques engagés dans une barre à passettes entière sera alors égal aux 4/3 du nombre de fils obliques d'une nappe nécessaires pour recouvrir la largeur du tissu.The guide bars can also be produced in four equal parts; the number of oblique threads engaged in an entire guide bar will then be 4/3 of the number of oblique threads of a tablecloth necessary to cover the width of the fabric.

Plus généralement et sans sortir du cadre de l'invention, les barres à passettes pourront, pour chacune d'elles, être réalisées en n parties égales, chaque partie comportant le même nombre de fils obliques (une réalisation en parties inégales ne présentant pas d'intérêt pratique). Le nombre n sera au minimum égal à 2 et au maximum égal à N+1, N étant le nombre de fils obliques d'une nappe rencontrés sur une largeur de tissu. Le nombre de fils obliques d'une nappe nécessaires pour recouvrir la largeur du tissu tridimensionnel sera égal au nombre de fils obliques engagés sur n-1 parties de barre à passettes. D'une façon générale, le nombre de fils obliques engagés dans une barre à passettes entière est égal au nombre de fils obliques d'une nappe nécessaires pour recouvrir la largeur du tissu tridimensionnel multiplié par le rapport n/(n-1).More generally and without departing from the scope of the invention, the guide bars may, for each of them, be produced in n equal parts, each part comprising the same number of oblique wires (an embodiment in unequal parts not presenting 'practical interest). The number n will be at least equal to 2 and at most equal to N + 1, N being the number of oblique threads of a tablecloth encountered on a width of fabric. The number of oblique threads of a tablecloth necessary to cover the width of the three-dimensional fabric will be equal to the number of oblique threads engaged on n-1 parts of the guide bar. In general, the number of oblique threads engaged in an entire guide bar is equal to the number of oblique threads of a sheet necessary to cover the width of the three-dimensional fabric multiplied by the ratio n / (n-1).

Le fonctionnement d'une barre à passettes en plusieurs parties est décrit ci-après en prenant le cas d'une barre à passettes en deux parties illustré par les figures 14 à 17.The operation of a multi-part pass bar is described below taking the case of a two-part pass bar illustrated in FIGS. 14 to 17.

Les deux parties 6a1 et 6a2 d'une barre à passettes sont normalement solidaires l'une de l'autre pendant les opérations de tissage. Par suite du déplacement transversal pas à pas, la barre à passettes se trouve à un moment dans la situation représentée sur la figure 14. La partie 6a2 se situe complètement hors du tissu. Cette partie est alors désolidarisée de l'autre partie 6a1 de la barre à passettes, les fils obliques engagés dans cette partie 6a2 sont coupés à leur sortie du tissu tridimensionnel et restent en place dans les passettes de la partie de barre 6a2 comme cela est illustré sur la figure 15. La partie 6a2 est ensuite déplacée vers la gauche (voir figure 16). Pour permettre le déplacement concomitant des fils obliques engagés sur la partie de barre à passettes 6a2, les fils obliques 3a d'une barre à passette sont alimentés sur deux plans différents comme on peut le voir sur la figure 3, chaque plan comportant les fils obliques d'une partie de barre à passettes 6a1 ou 6a2. La partie 6a2 de barre à passettes est enfin solidarisée de nouveau avec la partie 6a1 comme cela est représenté sur la figure 17, mais la partie 6a2 se trouve à ce moment à gauche de la partie 6a1 et non plus à sa droite comme au début de l'opération.The two parts 6a1 and 6a2 of a guide bar are normally integral with one another during the weaving operations. As a result of the transverse movement step by step, the guide bar is at a time in the situation shown in Figure 14. The part 6a2 is located completely outside the fabric. This part is then separated from the other part 6a1 of the pass bar, the oblique threads engaged in this part 6a2 are cut at their exit from the three-dimensional fabric and remain in place in the passers of the bar part 6a2 as illustrated. in Figure 15. Part 6a2 is then moved to the left (see Figure 16). To allow the concomitant movement of the oblique threads engaged on the part of the pass-bar 6a2, the oblique threads 3a of a pass-bar are supplied on two different planes as can be seen in FIG. 3, each plane comprising the oblique threads a part of a guide bar 6a1 or 6a2. The part 6a2 of the guide bar is finally secured again with the part 6a1 as shown in FIG. 17, but the part 6a2 is now at the left of the part 6a1 and no longer on its right as at the beginning of the operation.

Le mouvement de décalage de la barre à passettes va ensuite se poursuivre dans le même sens (de gauche à droite dans l'exemple) et la partie 6a1 va progressivement déborder du tissu, mais il y aura toujours la quantité voulue de fils obliques sur le tissu, la partie 6a2 prenant le relais. Lorsque la partie 6a1 se trouvera complètement hors du tissu, elle sera à son tour ramenée à l'extrémité opposée de la barre à passettes de la même façon qu'il a été procédé pour la partie 6a2. On retrouvera ainsi la situation initiale, le cycle décrit précédemment se répétant.The shifting movement of the guide bar will then continue in the same direction (from left to right in the example) and the part 6a1 will gradually extend beyond the fabric, but there will always be the desired quantity of oblique threads on the fabric, part 6a2 taking over. When the part 6a1 is completely outside the fabric, it will in turn be brought back to the opposite end of the guide bar in the same way as it was done for the part 6a2. We will thus find the initial situation, the cycle described above repeating itself.

Pour une barre à passettes faite de plus de deux parties, des opérations analogues à celles décrites ci-dessus seront effectuées chaque fois qu'une partie de barre à passettes se retrouvera en dehors du tissu.For a pass-bar made of more than two parts, operations analogous to those described above will be carried out each time a part of a pass-bar is found outside the fabric.

Un autre exemple de type de tissu tridimensionnel multiaxial et du procédé pour sa fabrication conformes à l'invention, est illustré par la figure 18. Le métier représenté sur la figure 18 est agencé pour fabriquer un tissu tridimensionnel comportant deux nappes symétriques de fils obliques du côté d'une seule face. Abstraction faite de la paire de nappes de fils obliques sur une face, ce genre de tissu tridimensionnel possède une structure analogue à celle du tissu tridimensionnel du premier exemple défini par les figures 1 et 2.Another example of the type of multiaxial three-dimensional fabric and of the process for its manufacture in accordance with the invention, is illustrated in FIG. 18. The loom shown in FIG. 18 is arranged to manufacture a three-dimensional fabric comprising two symmetrical layers of oblique threads of the side of one side. Leaving aside the pair of plies of oblique threads on one face, this kind of three-dimensional fabric has a structure similar to that of the three-dimensional fabric of the first example defined by FIGS. 1 and 2.

Quant au métier de la figure 18, sa conception est très voisine de celle du métier décrit précédemment. La différence principale est que ne se retrouvent sur le métier de la figure 18, que les dispositifs nécessaires au tissage des fils obliques supérieurs 3a,3b, à savoir les dispositifs d'alimentation 9a,9b, les barres à passettes 6a,6b, etc. De même, son fonctionnement se déduit simplement de celui du métier précédent en supprimant les étapes relatives aux fils obliques inférieurs, et il n'est pas repris en détail ici.As for the loom of FIG. 18, its design is very close to that of the loom described above. The main difference is that on the loom of FIG. 18, only the devices necessary for weaving the upper oblique threads 3a, 3b, namely the feeding devices 9a, 9b, the guide bars 6a, 6b, etc. . Likewise, its operation is deduced simply from that of the previous craft by eliminating the steps relating to the lower oblique wires, and it is not repeated in detail here.

La figure 20 représente un tissu tridimensionnel conforme à l'invention réalisé en forme de "C". Ce tissu en forme comporte deux ailes et une âme. Les ailes sont constituées de nappes de fils obliques sur leurs faces externes et d'un tissage de fils de chaîne 1 et de trame 2 conforme à l'invention dans l'épaisseur des ailes, le nombre de fils de chaîne et de trame étant ajusté en fonction des épaisseurs souhaitées des ailes. L'âme qui relie les deux ailes est réalisée par un tissage de fils de chaîne 1 et de trame 2 conforme à l'invention. Ce genre de tissu de forme peut être réalisé simplement sur un métier tel que celui décrit auparavant, représenté sur les figures 3 et 4. Il suffit en effet de diminuer le nombre de fils de chaîne 1 dans la zone comprise entre les deux ailes et de ne conserver dans cette zone que les fils de chaîne nécessaires à la confection de l'âme.FIG. 20 represents a three-dimensional fabric in accordance with the invention produced in the shape of a "C". This shaped fabric has two wings and a core. The wings consist of plies of oblique threads on their external faces and a weaving of warp 1 and weft 2 threads according to the invention in the thickness of the wings, the number of warp and weft threads being adjusted. depending on the desired thickness of the wings. The core which connects the two wings is produced by weaving warp 1 and weft 2 yarns according to the invention. This genre shaped fabric can be made simply on a loom such as that described above, shown in Figures 3 and 4. It suffices to reduce the number of warp threads 1 in the area between the two wings and not to keep in this area only the warp threads needed to make the core.

Un tissu tridimensionnel ayant sensiblement la même forme extérieure, ici désignée comme un "U", peut aussi être réalisé, en restant dans le cadre de l'invention, suivant la figure 21. L'âme est constituée de nappes de fils obliques 3a,3b sur sa face externe (qui sur la figure 21 est représentée en face supérieure telle qu'elle sortirait du métier à tisser) et d'un tissage de fils de chaîne 1 et de trame 2 conforme à l'invention dans l'épaisseur de l'âme. Les ailes sont réalisées par un tissage de fils de chaîne 1 et de trame 2 conforme à l'invention. Ce type de tissu de forme peut être réalisé sur un métier tel que celui représenté figure 18. Le nombre de fils de chaîne 1 sera diminué en supprimant les fils de chaîne dans la zone évidée comprise entre les deux ailes et au-dessous de l'âme.A three-dimensional fabric having substantially the same external shape, here designated as a "U", can also be produced, while remaining within the scope of the invention, according to FIG. 21. The core consists of plies of oblique threads 3a, 3b on its outer face (which in FIG. 21 is shown on the upper face as it would come out of the loom) and of a weaving of warp 1 and weft 2 threads according to the invention in the thickness of blade. The wings are produced by weaving warp 1 and weft 2 yarns according to the invention. This type of shaped fabric can be produced on a loom such as that shown in FIG. 18. The number of warp threads 1 will be reduced by eliminating the warp threads in the recessed area between the two wings and below the soul.

De préférence, le métier est équipé de deux lances, ou dispositifs équivalents de passage de trame, symétriques, afin d'insérer des fils de trame 2 indépendants dans les ailes. Le mouvement d'une des deux lances est réglable afin qu'elle assure le passage des fils de trame sur toute la largeur de l'âme dans la zone du tissage de celle-ci.Preferably, the loom is equipped with two lances, or equivalent weft passage devices, symmetrical, in order to insert weft son 2 independent in the wings. The movement of one of the two lances is adjustable so that it ensures the passage of the weft threads over the entire width of the core in the weaving area thereof.

D'autres tissus de formes diverses peuvent être réalisés de manière analogue sans sortir du cadre de l'invention. Des exemples non limitatifs de formes pouvant être obtenues (I,T,...) sont indiqués sur les figures 22,23 et 24. D'une façon générale, le tissu tridimensionnel selon l'invention permet de constituer un article textile de forme comportant une ou plusieurs âmes et des ailes ou nervures, le nombre des fils de chaîne dans chaque nappe ainsi que le nombre et la longueur des fils de trame étant adaptés en fonction de la section effective de tissu à un niveau donné.Other fabrics of various shapes can be produced in a similar manner without departing from the scope of the invention. Nonlimiting examples of shapes that can be obtained (I, T, etc.) are indicated in FIGS. 22, 23 and 24. In general, the three-dimensional fabric according to the invention makes it possible to constitute a textile article of shape comprising one or more webs and wings or ribs, the number of warp threads in each sheet as well as the number and the length of the weft threads being adapted as a function of the effective section of fabric at a given level.

Le tissu tridimensionnel faisant l'objet de la présente invention est plus particulièrement destiné à constituer les armatures de pièces composites à usage structural. Pour réaliser le matériau composite fini, le tissu constituant l'armature est imprégné et densifié par des substances formant la matrice (résines organiques, carbone, céramiques, métaux) selon des procédés connus non détaillés ici.The three-dimensional fabric which is the subject of the present invention is more particularly intended to constitute the reinforcements of composite parts for structural use. To produce the finished composite material, the fabric constituting the reinforcement is impregnated and densified by substances forming the matrix (organic resins, carbon, ceramics, metals) according to known methods not detailed here.

Ce tissu tridimensionnel peut être réalisé à partir de fibres ou fils de toute nature, mais sera avantageusement fabriqué à partir de fibres à hautes performances telles que : carbone, aramide, verre, carbure de silicium, céramique connue sous la dénomination Nextel (marque enregistrée), etc., les fibres employées étant de même nature ou de natures différentes, les fils et fibres pouvant avoir des titres, dimensions, textures identiques ou différentes.This three-dimensional fabric can be made from fibers or yarns of any kind, but will advantageously be made from high performance fibers such as: carbon, aramid, glass, silicon carbide, ceramic known under the name Nextel (registered trademark) , etc., the fibers used being of the same nature or of different natures, the yarns and fibers being able to have identical or different titles, dimensions, textures.

Par rapport aux tissus tridimensionnels existants, le tissu tridimensionnel objet de l'invention, de par son nombre de directions de renforts plus important, permet de réaliser des pièces de formes et dimensions variées, présentant des résistances accrues à des efforts d'orientations multiples. De plus, grâce aux procédés mécanisés de fabrication décrits, un tel tissu peut être obtenu en longueurs importantes dans de bonnes conditions de productivité et de reproductibilité.Compared to existing three-dimensional fabrics, the three-dimensional fabric that is the subject of the invention, by virtue of its greater number of reinforcement directions, makes it possible to produce parts of various shapes and dimensions, having increased resistance to efforts of multiple orientations. In addition, thanks to the mechanized manufacturing methods described, such a fabric can be obtained in significant lengths under good conditions of productivity and reproducibility.

Claims (9)

  1. A three-dimensional fabric comprising:
    - warp threads (1) which extend in a direction termed the longitudinal direction of the fabric,
    - weft threads (2) which extend in a direction termed the transverse direction of the fabric, which is perpendicular to the direction of the warp threads (1),
    - the warp threads (1) comprising at least two layers of warp threads and constituting a network of threads running in the planes of different layers, whilst the weft threads (2), which also comprise at least two layers, are disposed in a plurality of superimposed planes along the thickness of the fabric so that a three-dimensional, multi-layer fabric is obtained in which the warp threads (1) are interlaced and woven with weft threads (2) of different planes without any of said warp threads (1) joining two extreme layers of the fabric, characterised in that there are no threads which extend along the thickness of the fabric and which join the extreme layers of said fabric, and that in order to form a three-dimensional, multi-axial fabric with oblique reinforcements, said fabric also comprises threads termed oblique threads (3a, 3b, 3c, 3d) which are disposed in plies of mutually parallel threads forming one or more pairs of plies of oblique threads, the directions of each ply of oblique threads of one pair preferably being symmetrical to each other with respect to the longitudinal direction of the fabric and forming an angle which is not a right angle with the aforementioned longitudinal direction, the plies of oblique threads (3a, 3b, 3c, 3d) being disposed so that they are covered by at least one layer of non-oblique threads, namely of warp threads (1) and/or of weft threads (2).
  2. A three-dimensional, multi-axial fabric according to claim 1, characterised in that it comprises oblique threads disposed in two pairs or groups of pairs of symmetrical plies of oblique threads, at least one pair of plies of oblique threads (3a, 3b) being disposed on the side of an external face of the fabric, and at least one other pair of plies of oblique threads (3c, 3d) being disposed on the side of the opposite external face of the fabric, the plies of oblique threads (3a, 3b, 3c, 3d) which are disposed on the two sides of the fabric, respectively, each being covered by an external layer of weft threads (2).
  3. A three-dimensional, multi-axial fabric according to claim 1 or 2, characterised in that it comprises oblique threads (3a, 3b, 3c, 3d) which are disposed in symmetrical plies, the directions of which form an angle of +45° and symmetrically of -45° with the longitudinal direction of the fabric.
  4. A three-dimensional, multi-axial fabric according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the warp threads (1), the weft threads (2) and the oblique threads (3a, 3b, 3c, 3d) are based on fibres of carbon, glass, silicon carbide, silica, quartz, boron, ceramic, on other fibres of a mineral nature, on natural or synthetic organic fibres such as aramid fibres, or on metal fibres or wires, said warp threads, weft threads and oblique threads being formed by fibres of the same nature and of the same titre or by the association of fibres of different natures or of different titres or by a combination of these two possibilities.
  5. A three-dimensional, multi-axial fabric according to any one of claims 1 to 4, characterised in that it constitutes a shaped textile article comprising one or more webs and limbs or ribs, the number of warp threads (1) in each layer, as well as the number and length of the weft threads (2), being adapted as a function of the effective cross-section of the fabric at a given level.
  6. A method of manufacturing a three-dimensional, multi-axial fabric according to claim 2, wherein the warp threads (1) for all the layers of the fabric form a plurality of plies (4) which are disposed in a longitudinal direction and are woven with the weft threads (2), which extend in a transverse direction perpendicular to the direction of the warp threads (1), characterised in that the oblique threads (3a, 3b) constituting the upper pair or pairs of plies of oblique threads are disposed so as to arrive at the height of the warp threads (1) from above the latter and downstream of the heddle frames (5) in the shed forming region, that the oblique threads (3c, 3d) constituting the lower pair or pairs of plies of oblique threads are disposed so as to arrive at the height of the warp threads (1) from below the latter and downstream of the heddle frames (5) in the shed forming region, that the oblique threads (3a, 3b) of each of the upper plies of oblique threads are caught in upper heddle hook bars (6a, 6b), the number of which is equal to the number of upper plies of oblique threads and which are disposed above the warp threads (1) and downstream of the heddle frames (5), said heddle hook bars (6a, 6b) being capable of assuming a lowered, active position, or a raised, inactive position, that the oblique threads (3c, 3d) of each of the lower plies of oblique threads are caught in lower heddle hook bars (6c, 6d), the number of which is equal to the number of lower plies of oblique threads and which are disposed below the warp threads (1) and downstream of the heddle frames (5), said heddle hook bars (6c, 6d) being capable of assuming a raised, active position, or a lowered, inactive position, each of the aforementioned heddle hook bars (6a, 6b, 6c, 6d) being displaceable in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the fabric and parallel to the transverse direction of the fabric.
  7. A method of manufacturing a three-dimensional, multi-axial fabric according to claim 6, characterised in that:
    - in a first stage, in which the shed has been formed for weaving the upper external layer, the upper heddle hook bars (6a, 6b) are displaced by one step in the transverse direction of the fabric, in one direction for the heddle hook bars (6a) of the upper plies of oblique threads (3a) of one orientation, and in the opposite direction for the heddle hook bars (6b) of the upper plies of oblique threads (3b) of the other orientation, and are then lowered into their active position so that the lower plies of oblique threads are substantially at the level of the warp threads (1),
    - in a second stage, a weft thread (2) is inserted so that the oblique threads (3a, 3b) of the upper plies are situated between said weft thread (2) and the warp threads (1) which are not raised,
    - in a third stage, the upper heddle hook bars (6a, 6b) are raised into their inactive position so as to bring the oblique threads (3a, 3b) outside the shed,
    - in a fourth stage, the comb (7) is actuated,
    - in a fifth stage, the weft threads (2) of the internal layers of the three-dimensional fabric are woven successively,
    - in a sixth stage, when the weaving operation reaches the lower external layer and the shed is formed for this operation, before the passage of the pick, the lower heddle hook bars (6c, 6d) are displaced by one step in the transverse direction of the fabric, in one direction for the heddle hook bars (6c) of the lower plies of oblique threads (3c) of one orientation and in the opposite direction for the heddle hook bars (6d) of the lower plies of oblique threads (3d) of the other orientation, and are then raised into their active position so that the lower plies of oblique threads (3c, 3d) are substantially at the level of the raised warp threads (1) in order to form the shed,
    - in a seventh stage, a weft thread (2) is inserted so that the oblique threads (3c, 3d) of the lower symmetrical plies are situated between the weft thread (2) and the group of raised warp threads (1),
    - in an eighth stage, the lower heddle hook bars (6c, 6d) are lowered into their inactive position so as to bring the oblique threads (3c, 3d) outside the shed,
    - in a ninth stage, the comb (7) is actuated,
    the completion of the ninth stage leading back to the configuration of the first stage, and the aforementioned operations of the first to the ninth stage being repeated identically and as many times as necessary in order to obtain the desired length of the three-dimensional fabric.
  8. A method of manufacturing a three-dimensional, multi-axial fabric according to claim 6 or 7, characterised in that the heddle hook bars (6a, 6b, 6c, 6b) which are used for the oblique threads (3a, 3b, 3c, 3d) are made in a plurality of parts (6a1, 6a2) which each comprise the same number of caught oblique threads, the number of oblique threads of a ply which is necessary for covering the width of the three-dimensional fabric being provided by the number of parts of a heddle hook bar decreased by one unit, and the total number of oblique-threads caught in a heddle hook bar for a ply exceeding the number of threads necessary for the width of the fabric by the quantity of threads mounted on one part of the heddle hook bar, so that when a heddle hook bar, after a transverse shifting movement, extends beyond a side of the lateral edge of the fabric by a distance equal to the dimension of a heddle hook bar part, this part is displaced to the opposite end of the heddle hook bar, the oblique threads caught on this part being cut at their emergence from the fabric and the ends of the threads caught in the heddle hooks being kept in place.
  9. A method of manufacturing a three-dimensional, multi-axial fabric according to claim 8, characterised in that the heddle hook bars (6a, 6b, 6c, 6d) are in two parts (6a1, 6a2), and that the total number of oblique threads (3a, 3b, 3c, 3d) of a ply is twice the number necessary for covering the width of the three-dimensional fabric.
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