FR2949792A1

FR2949792A1 - METHOD FOR MANUFACTURING THERMOPLASTIC POLYMER PRE-IMPREGNATED FIBROUS MATERIAL AND SYSTEM THEREOF

Info

Publication number: FR2949792A1
Application number: FR0956530A
Authority: FR
Inventors: Patrice Gaillard; Alexander Korzhenko
Original assignee: Arkema France SA
Current assignee: Arkema France SA
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2011-03-11
Also published as: FR2949791B1; FR2949793A1; FR2949791A1; WO2011030052A3; WO2011030052A2

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau fibreux tel qu'un tissu, feutre, non tissé pouvant se présenter sous forme de bandes, nappes, tresses, mèches ou morceaux, à base de fibres de renfort et de polymère thermoplastique. L'invention concerne également un système de mise en oeuvre du procédé. Selon l'invention on utilise au moins deux séries de fibres différentes, une première série de fibres comprenant des fibres minérales et une seconde série de fibres comprenant des fibres de polymère thermoplastique ayant une température de fusion Tf, on dispose les deux séries de fibres au contact l'une de l'autre puis on chauffe l'ensemble des deux séries de fibres jusqu'à une température au moins égale à la température de fusion Tf des fibres thermoplastiques puis on laisse refroidir l'ensemble jusqu'à la température ambiante. L'invention s'applique à la fabrication de pièces 3D.The invention relates to a method of manufacturing a fibrous material such as a nonwoven fabric, felt, which may be in the form of strips, webs, braids, locks or pieces, based on reinforcing fibers and thermoplastic polymer. The invention also relates to a system for implementing the method. According to the invention at least two sets of different fibers are used, a first series of fibers comprising mineral fibers and a second series of fibers comprising thermoplastic polymer fibers having a melting temperature Tf, the two sets of fibers are available at contact one of the other then heated all of the two sets of fibers to a temperature at least equal to the melting temperature Tf of the thermoplastic fibers and then allowed to cool to room temperature. The invention applies to the manufacture of 3D parts.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN MATERIAU FIBREUX PREIMPREGNE DE POLYMERE THERMOPLASTIQUE ET SYSTEME DE MISE EN OEUVRE. METHOD FOR MANUFACTURING THERMOPLASTIC POLYMER PREMIXED FIBROUS MATERIAL AND SYSTEM FOR CARRYING OUT SAID METHOD

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau fibreux, tel qu'un tissu, feutre, non tissé pouvant se présenter sous forme de bandes, nappes, tresses, mèches ou morceaux, à base de fibres de renfort et de polymère thermoplastique et un système de mise en oeuvre. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a fibrous material, such as a nonwoven fabric, felt, which may be in the form of strips, sheets, braids, locks or pieces, based on reinforcement and thermoplastic polymer and an implementation system.

Les fibres pouvant entrer dans la composition du matériau sont plus spécialement des fibres de carbone, des fibres de verre, des fibres à base de polymères, des fibres végétales, utilisées seules ou en mélange. On s'intéresse dans la présente invention à des matériaux composites légers permettant la fabrication de pièces mécaniques ayant une structure à 3 dimensions et possédant des propriétés de bonne résistance mécanique, thermique et capables d'évacuer des charges électrostatiques, c'est-à-dire des propriétés compatibles avec la fabrication de pièces dans le domaine de la mécanique, de l'aéronautique et nautique. Etat de la technique Il est connu d'utiliser des tissus réfractaires pré-imprégnés d'une résine pour réaliser une matrice thermiquement isolante afin d'assurer la protection thermique de dispositifs mécaniques soumis à de fortes températures comme cela peut être le cas dans le domaine de l'aéronautique ou de l'automobile. On pourra se reporter au brevet européen n°0 398 787 qui décrit une couche de protection thermique comprenant un tissu réfractaire, destinée à protéger la virole d'une chambre de moteur statoréacteur. Outre la complexité de réalisation de cette couche de protection thermique, le tissu réfractaire noyé dans cette couche ne remplit que la fonction de bouclier thermique. On a également recours depuis quelques années à des fibres composites pour fabriquer, notamment, diverses pièces aéronautiques ou automobiles. Ces fibres composites qui se caractérisent par de bonnes résistances thermomécaniques et chimiques, sont constituées d'un renfort filamentaire formant armature, destinée à répartir les efforts de résistance à la traction, à la flexion ou à la compression, à conférer dans certains cas une protection chimique au matériau et à lui donner sa forme. Ref : 0277-ARK12 On peut par exemple se reporter à la demande de brevet FR 2 918 081 qui décrit un procédé d'imprégnation de fibres continues par une matrice polymérique composite renfermant un polymère thermoplastique. Les procédés de fabrication de pièces composites à partir de ces fibres enrobées comprennent diverses techniques telles que, par exemple, le moulage au contact, le moulage par projection, le drapage autoclavé ou le moulage basse pression. Une technique pour réaliser des pièces creuses est celle dite de l'enroulement filamentaire, qui consiste à imprégner des fibres sèches d'une résine puis à les enrouler sur un mandrin formé d'armatures et de forme adaptée à la pièce à fabriquer. La pièce obtenue par enroulement est ensuite durcie par chauffage. Une autre technique, destinée à réaliser des plaques ou des coques, consiste à imprégner des tissus de fibres puis à les presser dans un moule afin de consolider le composite stratifié obtenu. The fibers that can be used in the composition of the material are more particularly carbon fibers, glass fibers, polymer-based fibers, vegetable fibers, used alone or as a mixture. Of interest in the present invention are lightweight composite materials for the manufacture of mechanical parts having a 3-dimensional structure and having properties of good mechanical strength, thermal and able to evacuate electrostatic charges, that is to say to say properties compatible with the manufacture of parts in the field of mechanics, aeronautics and nautical. STATE OF THE ART It is known to use refractory fabrics pre-impregnated with a resin in order to produce a thermally insulating matrix so as to provide thermal protection for mechanical devices subjected to high temperatures, as may be the case in the field. aeronautics or the automobile. Reference can be made to European Patent No. 0 398 787, which describes a thermal protection layer comprising a refractory fabric intended to protect the ferrule of a ramjet engine chamber. In addition to the complexity of producing this thermal protection layer, the refractory fabric embedded in this layer only fulfills the function of heat shield. In recent years, composite fibers have also been used to manufacture, in particular, various aeronautical or automobile parts. These composite fibers, which are characterized by good thermomechanical and chemical resistance, consist of a reinforcing filament reinforcement intended to distribute the tensile, flexural or compressive tensile forces, in some cases to provide protection chemical material and give it its shape. Ref: 0277-ARK12 One can for example refer to the patent application FR 2 918 081 which describes a process for impregnating continuous fibers with a composite polymeric matrix containing a thermoplastic polymer. Methods for manufacturing composite parts from these coated fibers include various techniques such as, for example, contact molding, spray molding, autoclaved draping or low pressure molding. A technique for making hollow parts is that called filament winding, which consists in impregnating dry fibers with a resin and then winding them on a mandrel formed of reinforcements and of a shape adapted to the part to be manufactured. The piece obtained by winding is then cured by heating. Another technique for making plates or shells consists in impregnating fiber fabrics and then pressing them into a mold in order to consolidate the laminated composite obtained.

Pour la fabrication de matériau polymérique à renfort fibreux, on utilise généralement une étape d'ensimage, qui consiste à déposer un film de polymère thermoplastique sur des fibres. Ainsi le procédé de fabrication de matériau pre-imprégné de la société Cyntex comprend, comme étape d'enduction des fibres, le passage en continu de fibres dans un bain fondu de polymère thermoplastique contenant un solvant organique tel que la benzophénone ; ce solvant permettant d'adapter la viscosité du mélange fondu et d'assurer une bonne enduction des fibres. Les fibres pré-imprégnées de polymères sont ensuite mises en forme (par exemple découpées en bandes puis disposées sous une presse, pour la réalisation des pièces de structure, puis chauffées à une température supérieure à la température de fusion du polymère pour assurer la cohésion du matériau et notamment l'adhérence du polymère sur les fibres. For the manufacture of polymeric material with fiber reinforcement, a sizing step is generally used, which consists in depositing a thermoplastic polymer film on fibers. Thus, the process for manufacturing preimpregnated material from Cyntex comprises, as a fiber coating step, the continuous passage of fibers in a molten bath of thermoplastic polymer containing an organic solvent such as benzophenone; this solvent makes it possible to adapt the viscosity of the melted mixture and to ensure a good coating of the fibers. The pre-impregnated fibers of polymers are then shaped (for example cut into strips and then placed under a press, for producing the structural parts, and then heated to a temperature above the melting temperature of the polymer to ensure the cohesion of the polymer. material and in particular the adhesion of the polymer to the fibers.

Le problème technique Selon la nature chimique du polymère, les températures de chauffe peuvent monter à des températures supérieures à 250 °C, et même supérieure à 320°C, températures très supérieures à la température d'ébullition du solvant, entraînant un départ brusque du solvant, provoquant des défauts dans la pièce et donc un manque de reproductibilité du procédé ainsi que des risques d'explosion mettant en danger les opérateurs. Ref : 0277-ARK12 Un autre procédé connu d'ensimage de fibre est le passage en continue des fibres dans une dispersion aqueuse de poudre polymérique puis le séchage des fibres pour évaporer l'eau dans un four, suivi d'un traitement thermique destiné à la fusion du polymère. Ce traitement thermique peut être fait dans une filière de mise en forme, notamment pour faire des bandes de matériau pré-imprégné. Ces bandes sont ensuite utilisées pour la fabrication des pièces de structure, par disposition dans un moule, une presse, etc. Ce procédé nécessitant 2 zones de chauffage distinctes ou l'utilisation de 2 fours distincts est complexe et de mise en oeuvre délicate. The technical problem Depending on the chemical nature of the polymer, the heating temperatures can rise to temperatures above 250 ° C, and even higher than 320 ° C, temperatures much higher than the boiling temperature of the solvent, resulting in a sudden departure of solvent, causing defects in the room and therefore a lack of reproducibility of the process as well as the risk of explosion endangering the operators. Ref: 0277-ARK12 Another known method of fiber sizing is the continuous passage of the fibers in an aqueous dispersion of polymeric powder and then drying the fibers to evaporate the water in an oven, followed by a heat treatment for the fusion of the polymer. This heat treatment can be done in a shaping die, especially to make strips of pre-impregnated material. These strips are then used for the manufacture of structural parts, by arrangement in a mold, a press, etc. This process requires two separate heating zones or the use of two separate furnaces is complex and difficult to implement.

Comme autre état de la technique relatif à la fabrication d'un matériau fibreux, on peut se référer au document US 4 541884 de l'Imperial Chemical Industries ou encore au document EP 0406 067 déposé aux noms conjoints d'Atochem et de l'Etat français. Comme état de la technique relatif à la mise en place des fibres pour la formation de matériau fibreux et la constitution de structures à base de ce matériau fibreux on pourra se reporter aux brevets US 6 607 626 ; US 6 939 424 et US 7 235 149. Résumé de l'invention L'invention a pour objet un nouveau procédé de fabrication en ligne et en continu de matériau fibreux, permettant de remédier aux inconvénients ci-dessus. Le procédé proposé permet en outre d'obtenir un matériau fibreux homogène. Il ne peut pas y avoir d'irrégularités dans la structure ou de noeud susceptibles de fragiliser le matériau avec des risques de rupture comme c'est le cas avec les procédés de l'art antérieur. De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, consistant à i) utiliser au moins deux séries de fibres différentes, une première série de fibres comprenant des fibres minérales et une seconde série de fibres comprenant des fibres polymère thermoplastique ayant une température de fusion Tf, ii) disposer les deux séries de fibres au contact l'une de l'autre puis iii) chauffer l'ensemble des deux séries de fibres jusqu'à une température au moins égale à la température de fusion Tf des fibres thermoplastiques et à laisser refroidir l'ensemble jusqu'à la température ambiante. Ref : 0277-ARK12 Avantageusement, on réalise un préchauffage durant la mise en contact des deux séries de fibres, à une température inférieure à la température de fusion Tf, de préférence à une température inférieure ou égale à la température de transition vitreuse Tv des fibres polymère thermoplastique, de manière à monter les deux séries de fibres en température pour atténuer ou supprimer la différence de température provoquée par une inertie thermique distincte pour les deux séries de fibres. Cela permet ainsi, d'améliorer le contact et par conséquent l'imprégnation des fibres de la première série par la seconde série de fibres, lors de la fusion des fibres polymère. As another state of the art relating to the manufacture of a fibrous material, reference may be made to document US Pat. No. 4 541884 from Imperial Chemical Industries or to document EP 0406 067 filed in the joint names of Atochem and the State. French. As prior art relating to the introduction of fibers for the formation of fibrous material and the constitution of structures based on this fibrous material, reference may be made to US Pat. No. 6,607,626; US Pat. No. 6,939,424 and US Pat. No. 7,235,149. SUMMARY OF THE INVENTION The subject of the invention is a new process for the on-line and continuous manufacture of fibrous material, making it possible to overcome the above disadvantages. The proposed method also makes it possible to obtain a homogeneous fibrous material. There can be no irregularities in the structure or node susceptible to embrittle the material with risks of rupture as is the case with the methods of the prior art. More specifically, the subject of the invention is a process for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with a thermoplastic polymer, consisting of i) using at least two sets of different fibers, a first series of fibers comprising mineral fibers and a second series of fibers comprising thermoplastic polymer fibers having a melting temperature Tf, ii) arranging the two series of fibers in contact with each other and then iii) heating all of the two series of fibers to one another. temperature at least equal to the melting temperature Tf of the thermoplastic fibers and to allow the whole to cool to room temperature. Ref: 0277-ARK12 Advantageously, preheating is carried out during contacting of the two sets of fibers at a temperature below the melting temperature Tf, preferably at a temperature less than or equal to the glass transition temperature Tv of the fibers thermoplastic polymer, so as to mount the two series of fibers in temperature to reduce or eliminate the temperature difference caused by a distinct thermal inertia for the two sets of fibers. This thus makes it possible to improve the contact and consequently the impregnation of the fibers of the first series by the second series of fibers, during the melting of the polymer fibers.

Lorsque les deux séries de fibres sont chauffées à la température de fusion Tf, elles sont également mises en forme pour obtenir un matériau homogène de forme et de dimensions calibrées. La mise en place des deux séries de fibres et la mise en forme du matériau imprégné de fibres thermoplastiques fondues, sont réalisées par un système comprenant la mise en oeuvre d'opérations de calandrage. On réalise de préférence plusieurs opérations de calandrage successives pour affiner la mise en forme du matériau et obtenir un matériau homogène sans défaut c'est-à-dire sans granulosité et sans bulle d'air. Les fibres minérales peuvent être disposées côte à côte ou bien être tissées selon deux directions. Ces fibres peuvent être de même nature chimique ou bien être de nature différente, par exemple des fibres de carbone tissées avec des fibres de verre. Afin d'améliorer la tenue mécanique de la structure fabriquée à partir de l'agencement approprié de plusieurs matériaux (empilement de plusieurs bandes par exemple), on prévoit de disposer sur l'assemblage des deux séries de fibres, juste avant l'étape iii) des charges minérales sous forme de poudre, conductrices ou non, comme la silice, de la poudre de métal, du noir de carbone pulvérulent, des fibrilles de carbone, des nanotubes de carbone, mais aussi des nanotubes de carbure de silicium, de carbonitrure de bore, de nitrure de bore ou de silicium. De préférence, les charges utilisées sont conductrices de l'électricité et/ou de la chaleur comme les nanotubes de carbone, les fibrilles de carbone ou encore le noir de carbone. De préférence, on utilise des nanotubes de carbone. On rappelle que par 35 nanotubes de carbone NTC, on entend un ou plusieurs tubes creux à une ou Ref : 0277-ARK12 plusieurs parois de plan graphitique ou feuillets de graphène, coaxiaux, ou feuillet de graphène enroulé sur lui-même. Ce ou ces tubes, le plus souvent débouchant (c'est-à-dire ouverts à une extrémité) ressemblent à plusieurs tubes de grillages disposés coaxialement ; en coupe transversale les NTC se présentent sous forme d'anneaux concentriques. Le diamètre externe des NTC est de 2 à 50nm. On parle de nanotubes de carbone monofeuillet, (en anglais : Single-walled Carbon Nanotubes, SWNT) ou de nanotubes de carbone multifeuillets, (en anglais Multi-walled Carbon Nanotubes, MWNT). Le saupoudrage des charges peut être assuré à l'aide d'un support vibrant, afin d'assurer une répartition homogène sur les fibres. On dépose par exemple, la poudre de NTC directement sur le matériau fibreux, placé à plat sur un support vibrant, afin de permettre la répartition de la poudre sur les fibres. Avant la dispersion des charges sur les deux séries de fibres, ces charges peuvent être soumises à un traitement chimique afin de leur apporter des fonctions par exemple polaires en vue d'améliorer leur adhérence sur les fibres polymériques ou encore soumises à un traitement thermique, par exemple supérieur à 900°C et mieux à 1000°C afin d'éliminer des impuretés métalliques dues à leur procédé de synthèse. Avantageusement, les charges sont ni traitées chimiquement ni 20 thermiquement. Les fibres thermoplastiques peuvent être constituées d'un seul type de polymère ou de plusieurs polymères ; dans le cas de plusieurs polymères, la température de fusion Tf ci-dessus est celle du polymère de température de fusion la plus élevée. 25 Les polymères entrant dans la constitution des fibres de la seconde séries de fibres peuvent être choisis, sans limitation, parmi : - les polyéthylènimines (PEI), - les polyimides (PI), - les polyoléfines telles que le polyéthylène notamment haute densité, le 30 polypropylène et les copolymères d'éthylène et/ou de polypropylène ; - les polyuréthanes thermoplastiques (TPU) ; - les polyesters tels que les polyhydroxyalcanoates ; - les polytéréphtalates d'éthylène (PET) ou de butylène (PBT) ; - les polyphenylenes sulfide (PPS) ; When the two sets of fibers are heated to the melting temperature Tf, they are also shaped to obtain a homogeneous material of calibrated shape and dimensions. The introduction of the two sets of fibers and the shaping of the material impregnated with molten thermoplastic fibers are performed by a system comprising the implementation of calendering operations. Several successive calendering operations are preferably carried out in order to refine the shaping of the material and to obtain a homogeneous material without defects, that is to say without granulosity and without air bubbles. The mineral fibers may be arranged side by side or may be woven in two directions. These fibers may be of the same chemical nature or be of a different nature, for example carbon fibers woven with glass fibers. In order to improve the mechanical strength of the structure made from the appropriate arrangement of several materials (stack of several strips for example), it is expected to have on the assembly of the two sets of fibers, just before step iii ) inorganic fillers in powder form, conductive or not, such as silica, metal powder, powdery carbon black, carbon fibrils, carbon nanotubes, but also silicon carbide, carbonitride nanotubes boron, boron nitride or silicon. Preferably, the charges used are conducting electricity and / or heat, such as carbon nanotubes, carbon fibrils or even carbon black. Preferably, carbon nanotubes are used. It will be recalled that NTC carbon nanotubes are understood to mean one or more hollow tubes with one or more graphite plane walls or graphene sheets, coaxial, or graphene sheet wound on itself. This or these tubes, most often opening (that is to say open at one end) resemble several grating tubes arranged coaxially; in cross section the CNTs are in the form of concentric rings. The external diameter of the CNT is from 2 to 50 nm. We speak of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) or multi-walled carbon nanotubes (MWNTs). The dusting of the loads can be ensured by means of a vibrating support, in order to ensure a homogeneous distribution on the fibers. For example, the CNT powder is deposited directly on the fibrous material, placed flat on a vibrating support, in order to allow the distribution of the powder on the fibers. Before the dispersion of the charges on the two sets of fibers, these fillers can be subjected to a chemical treatment in order to bring them functions, for example polar, in order to improve their adhesion to the polymeric fibers or else subjected to a heat treatment, by example greater than 900 ° C and better at 1000 ° C to remove metal impurities due to their synthesis process. Advantageously, the fillers are neither chemically nor thermally treated. The thermoplastic fibers may consist of a single type of polymer or of several polymers; in the case of several polymers, the melting temperature Tf above is that of the highest melting temperature polymer. The polymers forming part of the fibers of the second series of fibers may be chosen, without limitation, from: polyethylenimines (PEI), polyimides (PI), polyolefins such as polyethylene, especially high density polyethylene, Polypropylene and copolymers of ethylene and / or polypropylene; thermoplastic polyurethanes (TPU); polyesters such as polyhydroxyalkanoates; polyethylene terephthalates (PET) or butylene (PBT); polyphenylene sulfides (PPS);

Ref : 0277-ARK12 - les polychlorures de vinyle ; - les polymères siliconés ou fluorosiliconés ; - les poly(alcool de vinyle) ; - les polyaryléther cétones (PAEK :PolyArylEtherKetone) telle que la polyétheréther cétone (PEEK) et la polyéthercétone cétone (PEKK) ; - les polyamides tels que polyamide tel que le polyamide 6 (PA-6), le polyamide 11 (PA-11), le polyamide 12 (PA-12), le polyamide 6.6 (PA-6.6), le polyamide 4.6 (PA-4.6), le polyamide 6.10 (PA-6.10), le polyamide 6.12 (PA-6.12), les polyamides aromatiques, en particulier les polyphtalamides et l'aramide, et les copolymères blocs, notamment polyamide/polyéther ; - les polymères fluorés comprenant au moins un monomère de formule (I) : CFX=CHX' (I) ou X et X' désignent indépendamment un atome d'hydrogène ou d'halogène (en particulier de fluor ou de chlore) ou un radical alkyle perhalogéné (en particulier perfluoré), et de préférence X=F et X'=H, tels que le poly(fluorure de vinylidène) (PVDF), de préférence sous forme a, les copolymères de fluorure de vinylidène avec par exemple l'hexafluoropropylène (HFP), les copolymères fluoroéthylène / propylène (FEP), les copolymères d'éthylène avec soit le fluoroéthylène/propylène (FEP), soit le tétrafluoroéthylène (TFE), soit le perfluorométhylvinyl éther (PMVE), soit le chlorotrifluoroéthylène (CTFE), certains de ces polymères étant notamment commercialisés par la société ARKEMA sous la dénomination Kynar ; et - leur mélange. Ref: 0277-ARK12 - polyvinyl chlorides; silicone or fluorosilicone polymers; poly (vinyl alcohol); polyarylether ketones (PAEK: PolyArylEtherKetone) such as polyetheretherketone (PEEK) and polyetherketoneketone (PEKK); polyamides such as polyamide such as polyamide 6 (PA-6), polyamide 11 (PA-11), polyamide 12 (PA-12), polyamide 6.6 (PA-6.6), polyamide 4.6 (PA-6), 4.6), polyamide 6.10 (PA-6.10), polyamide 6.12 (PA-6.12), aromatic polyamides, in particular polyphthalamides and aramid, and block copolymers, in particular polyamide / polyether; the fluorinated polymers comprising at least one monomer of formula (I): CFX = CHX '(I) where X and X' independently denote a hydrogen or halogen atom (in particular fluorine or chlorine) or a radical perhalogenated (in particular perfluorinated) alkyl, and preferably X = F and X '= H, such as polyvinylidene fluoride (PVDF), preferably in the α form, vinylidene fluoride copolymers with, for example, hexafluoropropylene (HFP), fluoroethylene / propylene copolymers (FEP), copolymers of ethylene with either fluoroethylene / propylene (FEP), tetrafluoroethylene (TFE), perfluoromethylvinyl ether (PMVE) or chlorotrifluoroethylene (CTFE) , some of these polymers being in particular marketed by ARKEMA under the name Kynar; and - their mixture.

Pour les polymères fluorés, on préfère utiliser un homopolymère du fluorure de vinylidène (VDF de formule CH2=CF2) ou copolymère du VDF comprenant en poids au moins 50% en masse de VDF et au moins un autre monomère copolymérisable avec le VDF. La teneur en VDF doit être supérieure à 80% en masse, voire mieux 90% en masse, pour assurer une bonne résistance mécanique à la pièce de structure, surtout lorsqu'elle est soumise à des contraintes thermiques. Le comonomère peut être un monomère fluoré choisi par exemple parmi le fluorure de vinyle; le trifluoroéthylène (VF3); le For the fluoropolymers, it is preferred to use a homopolymer of vinylidene fluoride (VDF of formula CH2 = CF2) or copolymer of VDF comprising by weight at least 50% by weight of VDF and at least one other monomer copolymerizable with VDF. The VDF content must be greater than 80% by weight, or even better 90% by weight, to ensure good mechanical strength to the structural part, especially when subjected to thermal stresses. The comonomer may be a fluorinated monomer chosen, for example, from vinyl fluoride; trifluoroethylene (VF3); the

Ref : 0277-ARK12 chlorotrifluoroéthylène (CTFE); le 1,2-difluoroéthylène; le tétrafluoroéthylène (TFE); l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), l'hexafluoropropylène (HFP); les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl) éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl) éther (PPVE); le perfluoro(1,3-dioxole); le perfluoro(2,2-diméthyl-1,3-dioxole) (PDD). De préférence, le comonomère éventuel est choisi parmi le chlorotrifluoroéthylène (CTFE), l'hexafluoropropylène (HFP), le trifluoroéthylène (VF3) et le tétrafluoroéthylène (TFE). Le comonomère peut aussi être une oléfine telle que l'éthylène ou le propylène. Le comonomère préféré est l'HFP. Ref: 0277-ARK12 chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; tetrafluoroethylene (TFE); ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), hexafluoropropylene (HFP); perfluoro (alkyl vinyl) ethers such as perfluoro (methyl vinyl) ether (PMVE), perfluoro (ethyl vinyl) ether (PEVE) and perfluoro (propyl vinyl) ether (PPVE); perfluoro (1,3-dioxole); perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) (PDD). Preferably, the optional comonomer is chosen from chlorotrifluoroethylene (CTFE), hexafluoropropylene (HFP), trifluoroethylene (VF3) and tetrafluoroethylene (TFE). The comonomer may also be an olefin such as ethylene or propylene. The preferred comonomer is HFP.

Pour des pièces de structure devant résister à des températures élevées, outre les polymères fluorés, on utilise avantageusement selon l'invention les PAEK (PolyArylEtherKetone) tels que PEK, PEEK, PEKK, PEKEKK etc. Par rapport aux procédés de l'art antérieur, le procédé selon la présente invention, est parfaitement bien adapté à des polymères présentant des températures de fusion élevées, par exemple supérieurs à 130°C comme les polymères fluorés, les PAEK, les polyéthylènes haute densité, ou encore le PET ou PBT ou PBT. On peut aussi utiliser des fibres de Kevlar ou des fibres d'aramide. For structural parts that must withstand high temperatures, in addition to the fluorinated polymers, PAEK (PolyArylEtherKetone) such as PEK, PEEK, PEKK, PEKEKK, etc. are advantageously used according to the invention. Compared to the processes of the prior art, the process according to the present invention is perfectly well suited to polymers having high melting temperatures, for example greater than 130 ° C, such as fluoropolymers, PAEKs, high density polyethylenes. , or else PET or PBT or PBT. It is also possible to use Kevlar fibers or aramid fibers.

Les fibres minérales auxquelles s'applique l'invention sont notamment les fibres de carbone, de verre, de bore, de silice, les fibres naturelles comme le lin, la soie notamment d'araignée, le chanvre, le sisal. Ces fibres peuvent être utilisées pures, traitées ou bien enduites d'une couche d'induction, en vue de faciliter l'adhérence/imprégnation des fibres de polymère thermoplastique de la deuxième série ou leur manipulation avant imprégnation par fusion de ce polymère. Des fibres organiques peuvent être mélangées aux fibres minérales pour former la première série de fibres qui est destinée à être imprégnée de polymère après la fonte des fibres de polymère thermoplastique de la seconde série. Dans ce cas on choisira bien sûr des fibres organiques c'est-à-dire des fibres de polymère dont la température de fusion est supérieure à la température de fusion Tf des fibres de la seconde série que l'on fond. Ainsi, il n'y a aucun risque de fusion pour les fibres organiques présentes dans la première série de fibres. The mineral fibers to which the invention applies are in particular the fibers of carbon, glass, boron, silica, natural fibers such as flax, especially silk spider, hemp, sisal. These fibers can be used pure, treated or coated with an induction layer, in order to facilitate the adhesion / impregnation of the thermoplastic polymer fibers of the second series or their handling before impregnation by melting of this polymer. Organic fibers may be blended with the mineral fibers to form the first series of fibers which is to be impregnated with polymer after the melting of the thermoplastic polymer fibers of the second series. In this case we will choose of course organic fibers that is to say polymer fibers whose melting temperature is higher than the melting temperature Tf fibers of the second series that one melts. Thus, there is no risk of fusion for the organic fibers present in the first series of fibers.

Ref : 0277-ARK12 Le matériau fibreux réalisé avec le procédé est obtenu avantageusement avec 50% de fibres minérales et 50% de fibres de polymère thermoplastique, de préférence avec 30% de fibres minérales et 70% de fibres de polymère thermoplastique. Ref: 0277-ARK12 The fibrous material made with the process is advantageously obtained with 50% mineral fibers and 50% thermoplastic polymer fibers, preferably with 30% mineral fibers and 70% thermoplastic polymer fibers.

L'invention concerne également l'utilisation de matériau fibreux tels que décrits pour la fabrication de pièces mécaniques en 3D, notamment les ailes d'avion, le fuselage d'un avion, la coque d'un bateau, les longerons ou spoilers d'une automobile, ou des disques de freins, ou encore le corps de vérin ou de volants de direction. The invention also relates to the use of fibrous material as described for the manufacture of mechanical parts in 3D, in particular the wings of an airplane, the fuselage of an airplane, the hull of a boat, the spars or spoilers of an automobile, or brake discs, or the cylinder body or steering wheels.

L'invention concerne également un système de mise en oeuvre du procédé, ce système comprenant un dispositif de mise en place des fibres de manière à disposer les deux séries de fibres au contact l'une de l'autre, et un dispositif de chauffage des deux séries de fibres. Selon l'invention, le chauffage des deux séries de fibres minérales et de polymère est réalisé par un chauffage laser ou une torche à plasma, à azote ou encore un four à infra rouge. Le système peut comporter un dispositif de calandrage. Il peut également être prévu que le chauffage soit réalisé par le dispositif de calandrage. The invention also relates to a system for implementing the method, this system comprising a device for placing fibers in such a way as to arrange the two series of fibers in contact with each other, and a device for heating the fibers. two sets of fibers. According to the invention, the heating of the two sets of mineral fibers and of polymer is carried out by a laser heating or a plasma torch, nitrogen or an infrared oven. The system may include a calendering device. It can also be provided that the heating is carried out by the calendering device.

Le système de mise en oeuvre du procédé permet avantageusement de mettre en forme les deux séries de fibres, par exemple, sous forme de bande ou de nappe, ou ruban que l'on découpe selon la longueur voulue. De préférence, le système de mise en oeuvre du procédé, comprend une ligne de formation continue dudit matériau sous forme d'une bande calibrée et homogène en fibres minérales imprégnées de polymère thermoplastique. La ligne de formation continue comporte un dispositif de mise en place des deux séries de fibres muni d'un premier dispositif de calandrage. Le dispositif de mise en place comporte en outre un dispositif de préchauffage pour atténuer ou diminuer les différences de température provoquée par l'inertie de fibres de nature différente lors de la chauffe à la température de fusion. Le dispositif de mise en place peut également assurer la mise en forme du matériau. Cependant la ligne de formation continue comporte à cette fin, un dispositif de mise en forme mettant en oeuvre au moins une opération de Ref : 0277-ARK12 calandrage au moyen d'un deuxième dispositif de calandrage et, de préférence au moins deux opérations de calandrages successives pour obtenir un matériau fibreux imprégné calibré de façon désirée et homogène, c'est-à-dire sans défaut et sans bulle d'air. Pour cela, un troisième dispositif de calandrage peut être placé en sortie du deuxième dispositif de calandrage. Le dispositif de mise en forme comporte un dispositif de chauffage permettant de chauffer les deux séries de fibres jusqu'à une température au moins égale à la température de fusion Tf. Pour opérer la mise en forme en bande calibrée et continue, chaque dispositif de calandrage est notamment muni de deux cylindres dont l'un possède un anneau élément mâle, l'autre une gorge élément femelle à fond plat de largeur déterminée de sorte que les fibres sortant du dispositif de préchauffage, sont mises en forme dans la gorge par pression de l'élément mâle pendant leur passage sur le cylindre muni de l'élément femelle. The implementation system of the method advantageously makes it possible to shape the two sets of fibers, for example, in the form of a strip or sheet, or a strip which is cut to the desired length. Preferably, the system for carrying out the method comprises a line of continuous formation of said material in the form of a calibrated and homogeneous strip of mineral fibers impregnated with thermoplastic polymer. The continuous training line comprises a device for setting up the two series of fibers provided with a first calendering device. The placing device also comprises a preheating device for attenuating or reducing the temperature differences caused by the inertia of fibers of different types when heating to the melting temperature. The placing device can also ensure the shaping of the material. However, the continuous training line comprises for this purpose, a shaping device implementing at least one operation of Ref: 0277-ARK12 calendering by means of a second calendering device and, preferably at least two calendering operations successive to obtain an impregnated fibrous material calibrated in a desired and homogeneous manner, that is to say without defect and without air bubble. For this, a third calendering device may be placed at the outlet of the second calendering device. The shaping device comprises a heating device for heating the two series of fibers to a temperature at least equal to the melting temperature Tf. In order to carry out the shaping in calibrated and continuous strip, each calendering device is notably provided with two cylinders, one of which has a male element ring, the other a flat-section female element groove of a determined width so that the fibers leaving the preheating device, are shaped in the groove by pressing the male element during their passage over the cylinder provided with the female element.

Bien entendu pour assurer la mise en forme et un bon fonctionnement de la ligne de formation, chaque dispositif de calandrage comprend un moteur d'entrainement synchrone des deux cylindres et un système de chauffage des cylindres. Pour obtenir la température de fusion des fibres polymère, le dispositif de 20 mise en forme comprend un dispositif de chauffage placé entre le premier et le deuxième dispositif de calandrage. Le dispositif de mise en place des fibres comporte également en entrée de ligne, un poste de déroulement continu des deux séries de fibres suivi du dispositif de préchauffage. 25 A cette fin, le poste de déroulement des fibres est avantageusement muni de bobines à axe de déroulement horizontal. Lorsque la température de fusion Tf est élevée de préférence lorsqu'elle est supérieure à 200°C, comme c'est le cas par exemple pour des fibres PAEK ou PEEK, il est prévu d'insérer dans la ligne de formation continue, en sortie du 30 dispositif de mise en forme, un dispositif de refroidissement. Pour permettre un conditionnement aisé de la bande de matériau fibreux obtenue, la ligne de formation continue comprend avantageusement un dispositif d'enroulement en sortie du dispositif de refroidissement. De préférence, le dispositif de chauffage et le dispositif de préchauffage 35 sont chacun constitué de deux demi-fours à ouverture horizontale à lampes à Of course to ensure the shaping and proper operation of the training line, each calendering device comprises a synchronous drive motor of the two cylinders and a cylinder heating system. In order to obtain the melting temperature of the polymer fibers, the shaping device comprises a heating device placed between the first and the second calendering device. The device for placing the fibers also comprises, at the line inlet, a continuous unwinding station of the two series of fibers followed by the preheating device. For this purpose, the unwinding station of the fibers is advantageously provided with coils with a horizontal unwinding axis. When the melting temperature Tf is high, preferably when it is greater than 200 ° C., as is the case, for example, for PAEK or PEEK fibers, it is intended to insert into the continuous training line, at the outlet of the shaping device, a cooling device. To allow easy packaging of the fibrous material web obtained, the continuous forming line advantageously comprises a winding device at the outlet of the cooling device. Preferably, the heating device and the preheating device 35 each consist of two half-ovens with horizontal aperture with tube lamps.

Ref : 0277-ARK12 infra rouge et à température réglable. Au moins un des demi-fours comporte une gorge à fond plat, calibrée sur laquelle reposent les fibres côte à côte des deux séries de fibres. L'ensemble de tous les éléments à commande électrique ou électronique 5 est avantageusement piloté et synchronisé par un poste de commande de type ordinateur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement 10 à la lecture de la description qui est faite ci-après et qui est donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et en regard des figures sur lesquelles : - la figure représente le schéma d'un premier système de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 2 représente le schéma d'un deuxième système de mise en 15 oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 3 représente le schéma en coupe transversale AA d'un support 50 recouvert de fibres selon le procédé, - la figure 4 représente le schéma en coupe transversale BB du support 50 après fonte des fibres polymère thermoplastique selon le procédé, 20 - la figure 5 représente le schéma d'un troisième système de mise en oeuvre du procédé. - la figure 6 représente le schéma d'un troisième système de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. - la figure 7 représente le schéma d'un demi-four avec la gorge de mise 25 en place des fibres. - La figure 8 représente le schéma des cylindres de calandrage avec les éléments complémentaires de calibrage et mise en forme du matériau en forme de bande. 30 Les systèmes représentés sur les figures 1, 2 et 5 permettent une mise en oeuvre du procédé de fabrication en ligne et en continu proposé selon l'invention pour la fabrication de matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique. Ref : 0277-ARK12 Chaque système comporte un dispositif 100 de mise en place des deux séries de fibres à savoir la première série de fibres 1 qui comporte des fibres minérales et la seconde série de fibres 2 qui comporte des fibres de polymère thermoplastique ayant leur température de fusion égale à Tf. Ref: 0277-ARK12 infra red and adjustable temperature. At least one of the half-furnaces comprises a calibrated flat bottom groove on which the fibers side by side of the two sets of fibers rest. All of the electrically or electronically controlled elements 5 is advantageously controlled and synchronized by a computer-type control station. Other features and advantages of the invention will become clear from reading the description which is given below and which is given by way of illustrative and nonlimiting example and with reference to the figures in which: FIG. the diagram of a first implementation system of the method according to the invention, - Figure 2 shows the diagram of a second implementation system of the method according to the invention, - Figure 3 shows the diagram in cross-section AA of a fiber-coated support 50 according to the process; FIG. 4 shows the cross-sectional diagram BB of the support 50 after melting of the thermoplastic polymer fibers according to the method; FIG. 5 is a diagram of a third system for implementing the method. FIG. 6 represents the diagram of a third implementation system of the method according to the invention. FIG. 7 shows the diagram of a half-oven with the groove for placing fibers. - Figure 8 shows the schematic of calendering rolls with the complementary elements of calibration and shaping of the strip-shaped material. The systems shown in FIGS. 1, 2 and 5 allow implementation of the on-line and continuous manufacturing method proposed according to the invention for the manufacture of fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer. Ref: 0277-ARK12 Each system comprises a device 100 for setting up the two series of fibers, namely the first series of fibers 1 which comprises mineral fibers and the second series of fibers 2 which comprises thermoplastic polymer fibers having their temperature melting point equal to Tf.

Ces dispositifs portent la même référence 100 sur les figures 1, 2 et 5 et assurent la même fonction à savoir disposer les deux séries de fibres au contact l'une de l'autre. Chaque système comporte également un dispositif de chauffage 110 et éventuellement un dispositif de calandrage 115 comme c'est le cas pour les systèmes des figures 1 et 5. Il peut être prévu que le dispositif de calandrage assure la fonction de chauffage de deux séries de fibres. Dans l'exemple du système représenté sur la figure 1, le dispositif 100, de mise en place des fibres comporte deux voies superposées. Les deux séries de fibres sont amenées par les deux voies superposées vers une même direction, ces deux voies se rapprochant jusqu'à ce que les deux séries de fibres s'intercalent pour former un plan homogène imposé par le calibre des fibres, les fibres ayant des dimensions constantes. Le plan homogène se présente sous la forme d'une bande acheminée de manière à passer devant le dispositif de chauffage 110. Ce dispositif de chauffage permet en quelques secondes d'atteindre la température de fusion désirée Tf de sorte que les fibres de polymère thermoplastique ayant une température de fusion inférieure ou égale à Tf, fondent. Le polymère fondu adhère aux fibres de la première série (comportant des fibres minérales). Après passage à température ambiante, la bande de matériau fibreux 10 ainsi réalisée peut être exploitée selon les besoins, par exemple, être découpée par un dispositif de découpe 200 pour entrer dans la fabrication de pièces mécaniques. Sur la figure 2 on a représenté un dispositif adapté à la mise en place des deux séries de fibres sur un support 50 servant de moule pour former la structure d'une pièce 3D en matériau fibreux. Dans cet exemple, le dispositif de mise en place des fibres est constitué de deux bras 102 et 103 disposés au-dessus d'un plan horizontal entraîné par un système mécanique non représenté de type tapis roulant 101. Plusieurs supports 50 sont disposés sur ce tapis les uns derrières les autres suivant le These devices have the same reference 100 in Figures 1, 2 and 5 and provide the same function namely to have the two sets of fibers in contact with one another. Each system also comprises a heating device 110 and possibly a calendering device 115 as is the case for the systems of FIGS. 1 and 5. It may be provided that the calendering device performs the heating function of two sets of fibers. . In the example of the system shown in Figure 1, the device 100 for placing fibers has two superimposed paths. The two series of fibers are brought by the two superimposed paths towards the same direction, these two paths approaching until the two sets of fibers are intercalated to form a homogeneous plane imposed by the size of the fibers, the fibers having constant dimensions. The homogeneous plane is in the form of a strip conveyed so as to pass in front of the heating device 110. This heating device makes it possible, in a few seconds, to reach the desired melting temperature Tf so that the thermoplastic polymer fibers having a melting temperature less than or equal to Tf, melt. The molten polymer adheres to the fibers of the first series (having mineral fibers). After passage to ambient temperature, the strip of fibrous material 10 thus produced can be used as required, for example, be cut by a cutting device 200 to enter the manufacture of mechanical parts. Figure 2 shows a device adapted to the establishment of two sets of fibers on a support 50 serving as a mold to form the structure of a 3D piece of fibrous material. In this example, the device for placing the fibers consists of two arms 102 and 103 disposed above a horizontal plane driven by a mechanical system (not represented as a treadmill 101). Several supports 50 are arranged on this mat. one behind the others following the

Ref : 0277-ARK12 sans d'avancement. Le bras 102 permet de poser les fibres de la première série 1 sur un support 50 tandis que le bras 103 permet de poser les fibres de la deuxième série 2 sur un support 50 sur lequel les fibres de la première série ont été mises en place. Ref: 0277-ARK12 without advancement. The arm 102 makes it possible to place the fibers of the first series 1 on a support 50 while the arm 103 makes it possible to place the fibers of the second series 2 on a support 50 on which the fibers of the first series have been put in place.

Bien entendu, les bras 102 et 103 sont motorisés de manière à pouvoir être déplacés au plus prés de la surface des supports 50 afin d'avoir une bonne précision dans la mise en place des fibres. Pour l'arrêt net des fibres en bordure des supports 50, le système peut comporter des bras de découpes. Of course, the arms 102 and 103 are motorized so that they can be moved closer to the surface of the supports 50 in order to have a good accuracy in setting up the fibers. For the net stop of the fibers at the edges of the supports 50, the system may comprise cutting arms.

Lorsque les supports 50 comportent les deux séries de fibres, ils sont acheminés dans la zone de chauffage. Chaque support 50 est placé face au dispositif de chauffage 110 pour permettre la fusion des fibres en polymère thermoplastique de la deuxième série. Le schéma de la figure 3 illustre un support 50 recouvert des deux séries de fibres 1 et 2, vu en coupe transversale. Le schéma de la figure 4 permet d'illustrer ce support 50 après fusion des fibres de la deuxième série. Seules les fibres de la première série 1 peuvent être vues sur la coupe. Dans l'exemple du système représenté sur la figure 5, le dispositif de mise en place100 comporte deux voies dont les issues sont en vis-à-vis. Les deux séries de fibres 1 et 2 sont amenées par les deux voies sur un même plan de manière à venir en contact et à s'intercaler dans une zone de vis-à-vis et former un plan homogène imposé par le calibre des fibres. Le plan formé par les deux séries de fibres en contact, passe pendant quelques secondes dans la zone de chauffage prévue pour obtenir la fusion des fibres polymères thermoplastiques. Dans cet exemple le dispositif de calandrage 115 peut assurer en plus la fonction de chauffage et se substituer au dispositif 110. En sortie du dispositif de calandrage, on obtient le matériau fibreux sous forme de bande 10 que l'on peut ensuite exploiter selon les besoins. Dans cet exemple les deux séries de fibres sont entraînées chacune par un dispositif de type tapis roulant 111 et 112. Il peut avantageusement être prévu des règles 113 et 114 de maintien de l'écartement de fibres sur chacun des tapis. When the supports 50 comprise the two sets of fibers, they are conveyed into the heating zone. Each support 50 is placed facing the heater 110 to allow the thermoplastic polymer fibers of the second series to melt. The diagram of FIG. 3 illustrates a support 50 covered with two sets of fibers 1 and 2, seen in cross section. The diagram of FIG. 4 makes it possible to illustrate this support 50 after melting the fibers of the second series. Only the fibers of the first series 1 can be seen on the section. In the example of the system shown in FIG. 5, the positioning device 100 comprises two channels whose exits are opposite each other. The two series of fibers 1 and 2 are brought by the two paths on the same plane so as to come into contact and to be intercalated in a zone of vis-à-vis and form a homogeneous plane imposed by the size of the fibers. The plane formed by the two sets of fibers in contact, passes for a few seconds in the heating zone provided to obtain the fusion of the thermoplastic polymer fibers. In this example, the calendering device 115 can additionally provide the heating function and substitute for the device 110. At the outlet of the calendering device, the fibrous material is obtained in the form of a strip 10 which can then be used as required. . In this example, the two series of fibers are each driven by a treadmill type device 111 and 112. It may advantageously be provided rules 113 and 114 for maintaining the spacing of fibers on each of the mats.

Ref : 0277-ARK12 Il est bien entendu que lorsque l'on parle de mettre en contact les fibres en les intercalant, cela ne se limite pas à placer une fibre d'une série entre deux fibres de l'autre série. En effet, les dispositifs de mise en place 100 permettent de placer deux fibres côte à côte d'une même série entre deux fibres de l'autre série. De préférence, un tel agencement sera utilisé de manière à avoir par exemple une fibre minérale pour deux fibres de polymère thermoplastique. Cela ne se limite pas non plus à placer les fibres des deux séries côte à côte. Il peut être prévu également, dans le cas où les fibres minérales constituent déjà un entrecroisement de type tissage à deux directions, de mettre les fibres de polymère thermoplastique en contact avec ce tissage, par exemple en les plaçant sur une face du tissage, cette face étant ensuite placée face au dispositif de chauffage. D'autres systèmes comme par exemple les systèmes mécaniques décrits dans les brevets US 6 607 626 ; US 6 939 424 et US 7 235 149 pourraient également convenir pour la mise en place des fibres. Un troisième système de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est illustré sur le schéma de la figure 6. Des détails de certains éléments sont illustrés sur les figures 7 et 8. Selon ce mode préféré de réalisation, le système comprend une ligne L 20 de formation continue du matériau sous forme d'une bande calibrée et homogène. Cette ligne de formation continue comporte : - Le dispositif de mise en place des fibres 100 équipé : - du dispositif de déroulement des fibres, 104 ; ce dispositif 104 comporte 25 des bobines de fibres 141 pour les fibres de la première série et des bobines 142 pour les fibres de la deuxième série. En pratique, il y a autant de bobines que de fibres et un dévidoir 143. - du dispositif de préchauffage 105 ; il comporte deux demi-fours à ouverture horizontale, des rampes à infrarouge. Sa longueur est de 1 m. La 30 température maximale pouvant être atteinte est de 600°C. La gorge de passage 13 a une section de 40x40mm environ. - du dispositif de calandrage 106 ; il comporte deux cylindres comme illustré sur la figure 8, de diamètre 100mm, largeur 100mm, une surface chromée polie Ra inférieure à 0,1 micron. La surface des cylindres 15 et 17 Ref : 0277-ARK12 possède des éléments 16 et 18, mâle et femelle de forme appropriée à l'emboîtement de l'un dans l'autre, par pression, de façon à calibrer la bande 10 en largeur à 6mm, lors de son passage sur les cylindres. Ce dispositif comporte un chauffage électrique fournissant une température maximale à environ 260°C, une cartouche chauffante avec collecteur tournant d'alimentation et régulation par une sonde thermocouple en surface, un palier auto-aligneur et écartement réglable de 0 à 2mm par vis-écrou, un entraînement synchrone des deux cylindres par chaîne ou courroie crantée, un motoréducteur avec servomoteur sans balais brushless permettant d'avoir une vitesse de ligne maximale de 30m/minute et une synchronisation électrique avec le train de tirage. - Le dispositif de mise en forme 150 équipé : - du dispositif de chauffage 110 identique au dispositif de préchauffage 105. La température de ce dispositif est réglée pour atteindre la température de fusion Tf des fibres polymères thermoplastiques. Le demi-four 11 comporte une gorge de passage 13 représenté sur la figure 7. - d'un deuxième dispositif de calandrage 115 ; - d'un troisième dispositif de calandrage 116 ; -- ces dispositifs de calandrage sont identiques au premier dispositif de calandrage 106. Les détails de la structure des cylindres sont illustrés sur le schéma de la figure 8. - Le dispositif de refroidissement 117. Il se présente sous la forme d'un bac de longueur 1 m en acier inoxydable dans lequel la bande est introduite et plongée dans de l'eau froide si nécessaire (la bande est représentée en pointillés dans la traversée du bac). Il comprend un sécheur à air comprimé et un groupe de réfrigération d'eau de 3KW environ. - Le dispositif 118 de régulation du bobinage et de maintien de la bande empêchant les vibrations et opérant des mouvements de haut en bas sur une hauteur correspondant à la largeur des bobines d'enroulement 300. - Le dispositif d'enroulement 300 ;ce dispositif comporte plusieurs bobines plates en forme de galettes 301, 302 etc., d'environ 600mm de diamètre. Les galettes se superposent sur un axe XX vertical au fur et à mesure du remplissage. Il est prévu de stoker 10 à 20 galettes avec un intercalaire entre-elles. Le passage d'une galette 301 à la suivante 302 se fait manuellement. La synchronisation avec tirage de la bande se fait par un patin de régulation, la tension est réglée par le contre poids du patin. Ref : 0277-ARK12 - Le train de tirage 350 qui permet d'entraîner la bande en continu. Il comporte des rouleaux en élastomère et permet d'exercer une pression fixe par vérin pneumatique. Il est synchronisé électriquement avec les dispositifs de calandrage. Ref: 0277-ARK12 It is understood that when talking about putting the fibers into contact by intercalating them, this is not limited to placing a fiber of a series between two fibers of the other series. Indeed, the positioning devices 100 allow to place two fibers side by side of the same series between two fibers of the other series. Preferably, such an arrangement will be used to have for example a mineral fiber for two thermoplastic polymer fibers. This is not limited to placing the fibers of the two series side by side. It may also be provided, in the case where the mineral fibers are already a weave of two-way weaving type, to put the thermoplastic polymer fibers in contact with this weaving, for example by placing them on one side of the weaving, this face being then facing the heater. Other systems, for example the mechanical systems described in US Pat. No. 6,607,626; US 6,939,424 and US 7,235,149 may also be suitable for fiber placement. A third system for implementing the method according to the invention is illustrated in the diagram of FIG. 6. Details of certain elements are illustrated in FIGS. 7 and 8. According to this preferred embodiment, the system comprises a line L. 20 of continuous formation of the material in the form of a calibrated and homogeneous band. This continuous training line comprises: the device for placing the fibers 100 equipped with: the device for unrolling the fibers, 104; this device 104 comprises fiber coils 141 for the fibers of the first series and coils 142 for the fibers of the second series. In practice, there are as many coils as fibers and a reel 143. - the preheating device 105; it has two half-ovens horizontal opening, infrared ramps. Its length is 1 m. The maximum temperature attainable is 600 ° C. The passage groove 13 has a section of 40x40mm approximately. the calendering device 106; it comprises two cylinders as illustrated in FIG. 8, of diameter 100 mm, width 100 mm, a polished chrome surface Ra of less than 0.1 micron. The surface of the cylinders 15 and 17 Ref: 0277-ARK12 has elements 16 and 18, male and female of a shape suitable for interlocking one into the other, by pressure, so as to calibrate the strip 10 in width at 6mm, when passing over the cylinders. This device comprises an electric heating providing a maximum temperature at about 260 ° C, a heating cartridge with rotating collector supply and regulation by a surface thermocouple probe, a self-aligning bearing and adjustable spacing from 0 to 2mm by screw-nut , a synchronous drive of the two cylinders by chain or toothed belt, a geared motor with brushless brushless servomotor allowing to have a maximum line speed of 30m / min and an electrical synchronization with the pulling train. The shaping device 150 equipped with: the heating device 110 identical to the preheating device 105. The temperature of this device is set to reach the melting temperature Tf of the thermoplastic polymer fibers. The half-furnace 11 comprises a passage groove 13 shown in FIG. 7; a second calendering device 115; a third calendering device 116; these calendering devices are identical to the first calendering device 106. The details of the structure of the cylinders are illustrated in the diagram of FIG. 8. The cooling device 117. It is in the form of a tray of length 1 m in stainless steel in which the band is introduced and immersed in cold water if necessary (the band is shown in dotted lines in the ferry crossing). It includes a compressed air dryer and a water cooling unit of about 3KW. - The device 118 for regulating the winding and maintaining the band preventing vibrations and operating from top to bottom on a height corresponding to the width of the winding coils 300. - The winding device 300, this device comprises several flat coils shaped slabs 301, 302 etc., about 600mm in diameter. The slabs are superimposed on a vertical axis XX as filling progresses. It is planned to store 10 to 20 pancakes with an interlayer between them. The passage of a slab 301 to the next 302 is done manually. The synchronization with pulling of the band is done by a regulating pad, the tension is regulated by the weight of the pad. Ref: 0277-ARK12 - The draw train 350 which allows to train the band continuously. It comprises elastomer rollers and allows to exert a fixed pressure by pneumatic cylinder. It is electrically synchronized with the calendering devices.

La ligne de formation continue L est pilotée par un poste de commande 400, du type oprdinateur avec écran de visualisation. Ce poste 400 est relié, par réseau par exemple, aux différents dispositifs à commandes électriques de la ligne : moteurs électriques ; variateurs de vitesse et régulateurs de vitesse, de température ; moteur du train de tirage pour permettre les différentes synchronisations nécessaires au fonctionnement en continu de la ligne L. Ce poste de commande permet également d'enregistrer tous les paramètres pour la gestion des automatismes et de synchronisation. Dans le cas où les fibres minérales 1 utilisées ont une couche d'enduction (ou ensimage), la couche d'enduction pourra être retirée, si nécessaire c'est-à-dire en cas d'incompatibilité avec les fibres polymère thermoplastiques à fondre. La couche d'enduction sera retirée avant mise en contact des deux séries de fibres 1, 2. A cette fin, il peut être prévu que les fibres des deux séries arrivent par deux dévidoirs séparés de sorte que le désensimage soit opéré sur les fibres minérales avant mise en contact des deux séries de fibres ; ou que le désensimage des fibres minérales soit réalisé dans un four comme le four 105 avant la mise en contact des deux séries de fibres dans le four 105. En outre, pour obtenir une fusion et imprégnation améliorée, on pourra utiliser un dispositif de chauffage 110 de type laser au lieu d'un four à infra rouge comme décrit dans l'exemple précédent. Dans ce cas, le dispositif laser est agencé de sorte que le rayon laser arrive dans l'axe longitudinal des fibres (du ruban), c'est-à-dire l'axe de tirage. Ainsi le chauffage est direct et donc concentré sur les fibres. The continuous training line L is controlled by a control station 400, the computer type with display screen. This station 400 is connected, for example by network, to the various electrical control devices of the line: electric motors; variable speed drives and speed controllers, temperature controllers; pulling motor to allow the different synchronizations necessary for the continuous operation of line L. This control station also allows to save all the parameters for automation and synchronization management. In the case where the mineral fibers 1 used have a coating layer (or sizing), the coating layer may be removed, if necessary, that is to say, in the event of incompatibility with thermoplastic polymer fibers to melt . The coating layer will be removed before contacting the two sets of fibers 1, 2. For this purpose, it can be expected that the fibers of the two series arrive by two separate reels so that the desizing is performed on the mineral fibers before contacting the two sets of fibers; or that the desensitization of the mineral fibers is carried out in an oven such as oven 105 before contacting the two sets of fibers in the oven 105. In addition, to obtain an improved melting and impregnation, a heating device 110 may be used. laser type instead of an infrared oven as described in the previous example. In this case, the laser device is arranged so that the laser beam arrives in the longitudinal axis of the fibers (ribbon), that is to say the axis of pulling. Thus the heating is direct and therefore concentrated on the fibers.

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Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, consistant à i) utiliser au moins deux séries de fibres différentes, une première série de fibres comprenant des fibres minérales et une seconde série de fibres comprenant des fibres de polymère thermoplastique ayant une température de fusion Tf, ii) disposer les deux séries de fibres au contact l'une de l'autre puis iii) chauffer l'ensemble des deux séries de fibres jusqu'à une température au moins égale à la température de fusion Tf des fibres thermoplastiques et à laisser refroidir l'ensemble jusqu'à la température ambiante; caractérisé en ce qu'il comporte une étape de préchauffage consistant à préchauffer à une température inférieure à la température de fusion Tf , les deux séries de fibres en contact l'une de l'autre. REVENDICATIONS1. A process for producing a thermoplastic polymer prepreg fiber material comprising i) using at least two sets of different fibers, a first series of fibers comprising mineral fibers and a second series of fibers comprising thermoplastic polymer fibers having a melting temperature Tf, ii) arranging the two sets of fibers in contact with each other and then iii) heating all of the two series of fibers to a temperature at least equal to the melting temperature Tf of the thermoplastic fibers and allow all to cool to room temperature; characterized in that it comprises a preheating step of preheating to a temperature below the melting temperature Tf, the two series of fibers in contact with each other.

2. Procédé de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage à la température de fusion Tf est associé à une mise en forme de l'ensemble des deux séries de fibres. 2. Process for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to claim 1, characterized in that the heating at the melting temperature Tf is associated with a shaping of the set of two sets of fibers. .

3. Procédé de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la mise en place des deux séries de fibres et la mise en forme du matériau imprégné des fibres thermoplastiques fondues sont réalisées par un système comprenant la mise en oeuvre d'opérations de calandrage. 3. A method of manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to one of claims 1 and 2, wherein the establishment of two sets of fibers and the shaping of the impregnated material thermoplastic fibers fused are carried out by a system comprising the implementation of calendering operations.

4. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une ligne (L) de formation continue dudit matériau sous forme d'une bande (20) calibrée et homogène en fibres minérales imprégnées de polymère thermoplastique, comprenant un dispositif (100) de mise en place des deux séries de fibres (1, 2) muni d'un premier (106) dispositif de calandrage et un dispositif (150) de mise en forme, muni d'un deuxième (115) dispositif de calandrage. Ref : 0277-ARK12 4. System for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer for carrying out the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a line (L) for continuous formation of said material under form of a band (20) calibrated and homogeneous mineral fibers impregnated with thermoplastic polymer, comprising a device (100) for placing two sets of fibers (1, 2) provided with a first (106) calendering device and a shaping device (150) provided with a second (115) calendering device. Ref: 0277-ARK12

5. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif (100) de mise en place des deux séries de fibres comprend en outre un poste (104) de déroulement des fibres, muni de bobines (141, 142) à axe de déroulement horizontal et un dispositif (105) de préchauffage placé entre le poste (104) de déroulement des fibres et le premier dispositif (106) de calandrage, le dispositif (105) de préchauffage étant apte à recevoir les fibres du poste de déroulement. 5. A system for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to claim 4, characterized in that the device (100) for placing the two sets of fibers further comprises a station (104) unfolding of fibers, provided with coils (141, 142) having a horizontal unwinding axis and a preheating device (105) placed between the unwinding station (104) and the first calendering device (106), the device (105) preheating being able to receive the fibers of the unwinding station.

6. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif (150) de mise en forme comprend en outre un dispositif (110) de chauffage dont la température peut être au moins égale à la température de fusion Tf des fibres thermoplastiques, placé entre le premier (106) et le deuxième (115) dispositif de calandrage. 6. System for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to claim 4, characterized in that the shaping device (150) further comprises a heating device (110) whose temperature can be at least equal to the melting temperature Tf of the thermoplastic fibers, placed between the first (106) and the second (115) calendering device.

7. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif (150) de mise en forme comprend un troisième (116) dispositif de calandrage. 7. A system for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to claim 4, characterized in that the shaping device (150) comprises a third (116) calender.

8. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la ligne (L) de formation continue du matériau fibreux sous forme d'une bande, comprend également un dispositif (117) de refroidissement en sortie du dispositif (150) de mise en forme. 8. System for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the line (L) for continuous formation of the fibrous material in the form of a strip, also comprises a cooling device (117) at the outlet of the shaping device (150).

9. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ligne (L) de formation continue du matériau fibreux sous forme d'une bande comprend un dispositif (300) d'enroulement de la bande en sortie du dispositif (117) de refroidissement. Ref : 0277-ARK12 9. System for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the line (L) for continuous formation of the fibrous material in the form of a strip comprises a device (300) for winding the strip at the outlet of the cooling device (117). Ref: 0277-ARK12

10. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon la revendication 4 ou 7, caractérisé en ce que chaque dispositif (106, 115, 116) de calandrage est muni de deux cylindres (15,17) dont l'un possède un anneau (16) élément mâle, l'autre une gorge (18) élément femelle de forme appropriée à l'emboîtement de l'un dans l'autre par pression de façon à calibrer la bande en largeur lors de son passage sur les cylindres. 10. System for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to claim 4 or 7, characterized in that each device (106, 115, 116) for calendering is provided with two cylinders (15, 17) of which one has a ring (16) male member, the other a groove (18) female member of a shape suitable for interlocking one into the other by pressure so as to calibrate the band width during its passage on the cylinders.

11. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon la revendication 4 ou la revendication 7, caractérisé en ce que chaque dispositif (106, 115, 116) de calandrage comprend un moteur d'entraînement synchrone (19) des deux cylindres et un système de chauffage des cylindres (14). A system for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with a thermoplastic polymer, according to claim 4 or claim 7, characterized in that each calendering device (106, 115, 116) comprises a synchronous drive motor (19). ) of the two cylinders and a cylinder heating system (14).

12. Système de fabrication d'un matériau fibreux pré-imprégné de polymère thermoplastique, selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le dispositif (110) de chauffage et le dispositif (105) de préchauffage sont chacun constitué de deux demi-fours à ouverture horizontale à lampes à infra rouge à température réglable, au moins un des demi-fours comportant une gorge (13) à fond plat, calibrée et destinée à recevoir les fibres côte à côte des deux séries de fibres. 12. System for manufacturing a fibrous material pre-impregnated with thermoplastic polymer, according to one of claims 5 and 6, characterized in that the heating device (110) and the preheating device (105) each consist of two half-ovens with adjustable infrared lamps infrared lamps, at least one of the half-furnaces having a groove (13) flat bottom, calibrated and intended to receive the fibers side by side of the two sets of fibers.

13. Système de fabrication la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un train de tirage (350) synchronisé avec les dispositifs de calandrage. 13. Manufacturing system according to claim 4, characterized in that it comprises a pull train (350) synchronized with the calendering devices.

14. Système de fabrication la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un poste de pilotage et de commandes de synchronisation des dispositifs de la ligne de formation continue du matériau. Ref : 0277-ARK1230 14. Manufacturing system according to claim 4, characterized in that it comprises a cockpit and synchronization controls devices of the continuous formation line of the material. Ref: 0277-ARK1230