FR3140573A1 - Spar FOOTBED AND CORRESPONDING PRODUCTION METHOD - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé (100) pour produire une semelle de longeron pour une pale de rotor d’une turbine d'éolienne, ledit procédé comprenant les étapes de : fourniture (110) d'une pluralité de planches pultrudées, lesdites planches pultrudées étant un composite thermoplastique comprenant 45 % ou moins en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au moins 55 % en volume de fibres, préférablement des fibres de carbone ;empilement (130) des planches pultrudées en une forme de présemelle de longeron ; etassemblage (140) des planches pultrudées empilées afin de produire la semelle de longeron. L'invention concerne également une semelle de longeron, une pale de rotor et un procédé pour produire une pale de rotor et une turbine d'éolienne. FIGURE 1The invention relates to a method (100) for producing a spar flange for a rotor blade of a wind turbine, said method comprising the steps of: providing (110) a plurality of pultruded boards, said pultruded boards being a thermoplastic composite comprising 45% or less by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at least 55% by volume of fibers, preferably carbon fibers;stack (130) of pultruded boards in a shape of spar baseplate; andassembly (140) of the stacked pultruded boards to produce the spar flange. The invention also relates to a spar flange, a rotor blade and a method for producing a rotor blade and a wind turbine. FIGURE 1
Description
L'invention se rapporte au domaine des turbines d’éolienne, en particulier des pales de turbine d'éolienne et plus particulièrement aux semelles de longeron fabriquées à partir d'un composite polymère thermoplastique. L'invention concerne un procédé de production d'une semelle de longeron, une semelle de longeron, une pale de rotor comprenant une semelle de longeron et un procédé de production d'une pale de rotor comprenant une semelle de longeron.The invention relates to the field of wind turbines, in particular wind turbine blades and more particularly spar soles made from a thermoplastic polymer composite. The invention relates to a method for producing a spar flange, a spar flange, a rotor blade comprising a spar flange and a method for producing a rotor blade comprising a spar flange.
À l'heure actuelle, les pales de turbine d'éolienne sont fabriquées à partir de matériaux composites qui sont à la fois légers et résistants. En effet, les pales de turbine d'éolienne sont soumises à des contraintes de flexion, de torsion ou de traction. Ceci est principalement dû au fait que les pales de la turbine d'éolienne doivent supporter des charges mécaniques importantes pendant le fonctionnement de la turbine d'éolienne, en particulier en présence de fortes rafales de vent.Currently, wind turbine blades are made from composite materials that are both lightweight and strong. Indeed, wind turbine blades are subject to bending, torsion or traction stresses. This is mainly due to the fact that the wind turbine blades must withstand significant mechanical loads during the operation of the wind turbine, especially in the presence of strong wind gusts.
Afin de consolider leur structure, des semelles de longeron ont été intégrées dans les pales de turbine d'éolienne. La semelle de longeron peut notamment transférer les principales charges aérodynamiques de flexion à partir des pales de rotor au moyeu. Une semelle de longeron est incorporée dans la pale et s'étend généralement sur une grande partie de la longueur totale de la pale.In order to consolidate their structure, spar soles were integrated into the wind turbine blades. In particular, the spar flange can transfer the main aerodynamic bending loads from the rotor blades to the hub. A spar flange is incorporated into the blade and generally extends over a large portion of the blade's total length.
Ces semelles de longeron sont habituellement conçues avec du plastique renforcé par des fibres de verre et/ou de carbone (PRFC). Avec le développement de l'industrie éolienne, les PRFC ont donné lieu à des composites fibreux unidirectionnels pultrudés présentant un renforcement par des fibres unidirectionnelles.These spar flanges are usually designed with glass and/or carbon fiber reinforced plastic (CFRP). With the development of the wind industry, CFRPs have given rise to pultruded unidirectional fibrous composites with reinforcement by unidirectional fibers.
En particulier, la semelle de longeron peut comprendre des couches de fibres unidirectionnelles infusées dans des résines polymères thermodurcissables pour former une présemelle de longeron. La présemelle de longeron est ensuite positionnée dans un moule avec les autres composants de la pale de turbine d'éolienne pour former une pale comprenant la semelle de longeron. Par exemple, la semelle de longeron peut être fabriquée par un procédé d’infusion sous vide (Vacuum Infusion Process - VIP) et en particulier par une infusion de résine assistée par le vide (Vacuum Assisted Resin Infusion - VARI). Dans cette technique, la résine est appliquée lorsqu'un vide complet est atteint. La résine liquide est ensuite infusée à l'intérieur du moule.In particular, the spar base may comprise layers of unidirectional fibers infused in thermosetting polymer resins to form a spar base. The spar flange is then positioned in a mold with the other components of the wind turbine blade to form a blade comprising the spar flange. For example, the spar sole can be manufactured by a vacuum infusion process (Vacuum Infusion Process - VIP) and in particular by a vacuum-assisted resin infusion (Vacuum Assisted Resin Infusion - VARI). In this technique, resin is applied when a complete vacuum is reached. The liquid resin is then infused inside the mold.
Dans d'autres modes de réalisation, la semelle de longeron peut également être fabriquée par moulage par transfert de résine (Resin Transfer Molding - RTM) et par exemple par moulage par transfert de résine assisté par le vide (vacuum-assisted resin transfer molding - VARTM). Le RTM utilise un moule fermé présentant un empilage de fibres placé dans le moule. Le moule est fermé, rendu étanche, chauffé. De la résine chauffée est injectée dans le moule pour imprégner l'empilage de fibres. Le moule est ensuite maintenu à une température suffisante pour durcir la résine, habituellement une résine époxy. La technologie RTM actuelle produit des pièces légères présentant d’excellentes propriétés mécaniques. Grâce à ces qualités, les matériaux composites gagnent en popularité dans diverses applications structurales et non structurales courantes en aéronautique et dans l’aviation.In other embodiments, the spar flange can also be manufactured by resin transfer molding (RTM) and for example by vacuum-assisted resin transfer molding - VARTM). The RTM uses a closed mold with a stack of fibers placed in the mold. The mold is closed, made waterproof, heated. Heated resin is injected into the mold to impregnate the fiber stack. The mold is then kept at a temperature sufficient to harden the resin, usually an epoxy resin. Current RTM technology produces lightweight parts with excellent mechanical properties. Thanks to these qualities, composite materials are gaining popularity in various structural and non-structural applications common in aeronautics and aviation.
Le VARTM diffère du RTM en ce que les renforcements fibreux et les matériaux sont empilés sur un moule et emballés sous vide. La résine liquide est introduite à travers des orifices dans le moule et aspirée sous vide à travers les renforcements à l'aide de canaux prévus à l’intérieur et des supports d'infusion qui facilitent le mouillage des fibres. Le durcissement subséquent ne nécessite pas de chaleur élevée ou de pression élevée.VARTM differs from RTM in that the fibrous reinforcements and materials are stacked on a mold and vacuum packed. The liquid resin is introduced through holes in the mold and sucked under vacuum through the reinforcements using channels provided inside and infusion supports which facilitate wetting of the fibers. Subsequent curing does not require high heat or high pressure.
Toutefois, ces techniques entraînent une imprégnation difficile et non homogène, conduisant à des imperfections. Ces défauts peuvent s'étendre sur de grandes surfaces et peuvent réduire significativement la fiabilité du produit final. De plus, leur réparation est particulièrement chronophage et coûteuse.However, these techniques result in difficult and non-homogeneous impregnation, leading to imperfections. These defects can extend over large areas and can significantly reduce the reliability of the final product. In addition, their repair is particularly time-consuming and expensive.
Par conséquent, des techniques pour améliorer la fabrication de semelles de longeron ont été développées.Therefore, techniques to improve the manufacturing of spar flanges have been developed.
Par exemple, le document EP3569394 propose une semelle de longeron fabriquée par empilement et comprenant des couches de film adhésif entre les couches de fibres de carbone. Ces différentes couches sont assemblées ensemble par différentes techniques telles que la pression, la chaleur, le vide dans un moule. La semelle de longeron est ensuite incorporée dans la pale d'une turbine d'éolienne. Ces semelles de longeron comprennent des fibres de carbone imprégnées de résine époxy.For example, document EP3569394 proposes a spar sole manufactured by stacking and comprising layers of adhesive film between the layers of carbon fibers. These different layers are assembled together by different techniques such as pressure, heat, vacuum in a mold. The spar flange is then incorporated into the blade of a wind turbine. These spar soles include carbon fibers impregnated with epoxy resin.
Une autre solution divulguée dans le document WO2010/083840 propose l'incorporation d’une couche de fibres pré-imprégnées de résine non durcie avec une couche de résine renforcée par des fibres durcies, les couches durcies présentant une rigidité plus grande que celle des couches non durcies et augmentant ainsi la rigidité de la semelle de longeron. Ces couches comprennent des fibres de carbone, de verre ou d'aramide et une résine époxy, polyester, ester de vinyle ou phénolique.Another solution disclosed in document WO2010/083840 proposes the incorporation of a layer of fibers pre-impregnated with uncured resin with a layer of resin reinforced by hardened fibers, the hardened layers having a greater rigidity than that of the layers not hardened and thus increasing the rigidity of the spar flange. These layers include carbon, glass or aramid fibers and an epoxy, polyester, vinyl ester or phenolic resin.
Le document EP3501810 propose une semelle de longeron fabriquée à partir d'une couche composite pultrudée comprenant une surface de butée pour faciliter le flux de la résine et ainsi une meilleure infusion de la résine entre les bandes qu'avec les bandes classiquement connues. Néanmoins, le matériau composite est également fabriqué à partir de fibres de verre ou de carbone et d'un polymère thermodurcissable tel qu'une résine de type époxy, ester de vinyle, polyuréthane ou polyester.Document EP3501810 proposes a spar sole made from a pultruded composite layer comprising a stop surface to facilitate the flow of the resin and thus better infusion of the resin between the bands than with conventionally known bands. However, the composite material is also made from glass or carbon fibers and a thermosetting polymer such as an epoxy, vinyl ester, polyurethane or polyester resin.
Actuellement, les semelles de longeron sont principalement composées de composites polymères dans lesquels un renforcement fibreux est incorporé dans une matrice polymère thermodurcissable. Les fibres du renforcement fibreux peuvent généralement être composées de fibres de verre, de carbone ou de céramique mais également de fibres naturelles. La matrice polymère, qui est principalement composée de polymères, maintient les fibres ensemble, transmet les tensions entre les fibres et protège les fibres contre des influences mécaniques et chimiques externes. La matrice polymère est habituellement thermodurcissable et les pièces composites en polymère thermodurcissable sont assemblées ensemble avec une résine thermodurcissable (par exemple des adhésifs à base d'époxy ou de polyester ou de polyuréthane).Currently, spar flanges are primarily composed of polymer composites in which fibrous reinforcement is incorporated into a thermosetting polymer matrix. The fibers of the fibrous reinforcement can generally be composed of glass, carbon or ceramic fibers but also of natural fibers. The polymer matrix, which is mainly composed of polymers, holds the fibers together, transmits tensions between the fibers and protects the fibers against external mechanical and chemical influences. The polymer matrix is usually thermosetting and the thermosetting polymer composite parts are assembled together with a thermosetting resin (e.g. epoxy or polyester or polyurethane adhesives).
Cependant, les matériaux composites thermodurcissables présentent différents inconvénients, tels que des coûts élevés lors du recyclage de ces matériaux ou l'accumulation de grandes quantités de déchets si le recyclage n'est pas possible. De plus, lors de la construction d'une pale de turbine d'éolienne à partir de composites polymères, par exemple par injection à basse pression ou moulage par infusion, l'utilisation de résine thermodurcissable conduit généralement à des temps de cycle longs. De plus, ces pièces en composite polymère sont ensuite assemblées pendant le processus industriel avant la livraison au site d'installation. Vu les temps de cycle longs observés lors de l'utilisation d'une matrice polymère thermodurcissable, à la fois pendant la fabrication des pièces et pendant l'assemblage, il existe, par conséquent, un besoin pour identifier des polymères et/ou une résine qui seraient en mesure de réduire les temps de cycle et ainsi de réduire le temps de production des turbines d’éolienne.However, thermosetting composite materials have different disadvantages, such as high costs when recycling these materials or the accumulation of large quantities of waste if recycling is not possible. Additionally, when constructing a wind turbine blade from polymer composites, for example by low pressure injection or infusion molding, the use of thermosetting resin typically leads to long cycle times. Additionally, these polymer composite parts are then assembled during the industrial process before delivery to the installation site. Given the long cycle times observed when using a thermosetting polymer matrix, both during part manufacturing and during assembly, there is, therefore, a need to identify polymers and/or resin which would be able to reduce cycle times and thus reduce the production time of wind turbines.
De plus, pour une meilleure cohésion, la production de semelles de longeron peut comprendre l'utilisation de couches provisoires qui est coûteuse et ralentit la production.In addition, for better cohesion, the production of spar soles may include the use of temporary layers which is costly and slows down production.
De plus, l’élimination de la couche provisoire sur les grandes surfaces est très difficile, par exemple pour des pales de turbine qui peuvent présenter une longueur d'environ 100 m. Ceci constitue un réel défi industriel en termes de difficulté technique et de temps. De plus, la présence d'une couche provisoire augmente le nombre d'étapes et par conséquent le temps et le coût pendant le recyclage et en particulier pour éliminer la couche provisoire.In addition, removing the temporary layer on large surfaces is very difficult, for example for turbine blades which can have a length of around 100 m. This constitutes a real industrial challenge in terms of technical difficulty and time. Furthermore, the presence of a temporary layer increases the number of steps and therefore the time and cost during recycling and in particular for removing the temporary layer.
Des pales de turbine d'éolienne incorporant des matériaux thermoplastiques ont été proposées par exemple dans la demande WO2010025830 ; cependant, les thermoplastiques proposés sont essentiellement proposés pour former le raccord entre les différentes pièces des pales de turbine d'éolienne et ils présentent une sensibilité relativement élevée à l'humidité ou des points de fusion élevés.Wind turbine blades incorporating thermoplastic materials have been proposed for example in application WO2010025830; however, the proposed thermoplastics are mainly proposed to form the connection between the different parts of wind turbine blades and they have a relatively high sensitivity to humidity or high melting points.
La demande US2017/0058864 décrit une pale de turbine d'éolienne ajustable construite à partir de matériaux thermodurcissables et/ou thermoplastiques. L'interface thermodurcissable-thermoplastique est soudée ; néanmoins, la pale contient une grande partie de matériaux thermodurcissables.Application US2017/0058864 describes an adjustable wind turbine blade constructed from thermosetting and/or thermoplastic materials. The thermoset-thermoplastic interface is welded; nevertheless, the blade contains a large portion of thermosetting materials.
Le document EP2497945 divulgue au moins une semelle de longeron sur chaque côté de la pale et par conséquent dans chaque demi-pale. Chaque pièce est collée ensemble de manière à obtenir une structure de type lamellé-collé formant la semelle de longeron. Cependant, le collage de deux pièces ensemble introduit un risque de défaillance et de défauts. Également, les propriétés mécaniques ne sont pas optimales. En outre, les résines de collage présentent des résines de type époxy qui ne permettent pas un recyclage aisé de la semelle de longeron.Document EP2497945 discloses at least one spar flange on each side of the blade and therefore in each half-blade. Each piece is glued together so as to obtain a glued laminated type structure forming the spar flange. However, gluing two parts together introduces the risk of failure and defects. Also, the mechanical properties are not optimal. In addition, the bonding resins present epoxy type resins which do not allow easy recycling of the spar base.
Dans le document WO2018172656, la demanderesse a proposé la fabrication de pales de turbine d'éolienne à partir d'un composite polymère thermoplastique présentant des propriétés mécaniques appropriées pour le secteur de l'éolien tout en étant principalement recyclable. Une telle pale de turbine d'éolienne peut comprendre un élément de renforcement comprenant un composite polymère thermoplastique mais également une structure à faible densité disposée dans une structure de type sandwich. Cependant, de telles pales de turbine d'éolienne peuvent comprendre des plastiques thermodurcissables et peuvent être reliées par un adhésif à base d'époxy, de polyester ou de polyuréthane.In document WO2018172656, the applicant proposed the manufacture of wind turbine blades from a thermoplastic polymer composite having mechanical properties suitable for the wind power sector while being mainly recyclable. Such a wind turbine blade may comprise a reinforcing element comprising a thermoplastic polymer composite but also a low density structure arranged in a sandwich type structure. However, such wind turbine blades may comprise thermosetting plastics and may be joined by an epoxy, polyester or polyurethane adhesive.
Par conséquent, il existe un besoin pour des semelles de longeron comprenant des thermoplastiques et qui sont par conséquent facilement recyclables, tout en offrant des propriétés mécaniques et chimiques qui répondent aux exigences de l'industrie éolienne et qui réduisent les temps de cycle et le coût pour répondre aux problèmes industriels.Therefore, there is a need for spar flanges that include thermoplastics and are therefore easily recyclable, while providing mechanical and chemical properties that meet the requirements of the wind industry and reduce cycle times and cost. to respond to industrial problems.
Ce qui suit constitue un résumé simplifié d’aspects, de modes de réalisation et d’exemples choisis de la présente invention afin de fournir une compréhension de base de l’invention. Cependant, le résumé ne constitue pas un aperçu complet de tous les aspects, modes de réalisation et exemples de l’invention. Le seul objectif du résumé est de présenter des aspects, modes de réalisation et exemples choisis de l’invention sous une forme concise comme introduction à la description plus détaillée des aspects, modes de réalisation et exemples de l’invention qui suit le résumé.The following constitutes a simplified summary of selected aspects, embodiments and examples of the present invention in order to provide a basic understanding of the invention. However, the summary does not constitute a complete overview of all aspects, embodiments and examples of the invention. The sole purpose of the summary is to present selected aspects, embodiments and examples of the invention in concise form as an introduction to the more detailed description of aspects, embodiments and examples of the invention which follows the summary.
L’invention a pour objectif de remédier aux inconvénients de l’art antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé pour produire une semelle de longeron pour une pale de rotor d’une turbine d'éolienne, ledit procédé comprenant les étapes de :
- fourniture d'une pluralité de planches pultrudées, lesdites planches pultrudées étant un composite thermoplastique comprenant 45 % ou moins en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au moins 55 % en volume de fibres, préférablement des fibres de carbone ;
- empilement des planches pultrudées en une forme de présemelle de longeron ; et
- assemblage des planches pultrudées empilées afin de produire la semelle de longeron.
- providing a plurality of pultruded boards, said pultruded boards being a thermoplastic composite comprising 45% or less by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at least 55% by volume of fibers, preferably carbon fibers ;
- stacking the pultruded boards in the shape of a spar base; And
- assembly of stacked pultruded boards to produce the spar flange.
L’avantage de ce procédé réside dans le fait que les semelles de longeron comprennent des thermoplastiques. Le procédé selon l'invention permet la fourniture d'une solution recyclable pour une semelle de longeron et préférablement pour une semelle de longeron pultrudée et par conséquent pour une pale de rotor de turbine d'éolienne. Chaque planche pultrudée ne doit pas être collée à une autre. De plus, une semelle de longeron thermoplastique présente des propriétés mécaniques similaires par rapport à celles de résines thermodurcissables.The advantage of this process lies in the fact that the spar flanges include thermoplastics. The method according to the invention allows the provision of a recyclable solution for a spar sole and preferably for a pultruded spar sole and therefore for a wind turbine rotor blade. Each pultruded board must not be glued to another. Additionally, a thermoplastic spar flange has similar mechanical properties to those of thermosetting resins.
De plus, le procédé selon l'invention permet de réduire les déchets et de faciliter le processus de pultrusion.In addition, the method according to the invention makes it possible to reduce waste and facilitate the pultrusion process.
Par ailleurs, grâce à la teneur en thermoplastique et pour améliorer les propriétés mécaniques des semelles de longeron produites, il est possible de concevoir un motif directement sur les planches pultrudées sans utiliser de couche provisoire par exemple.Furthermore, thanks to the thermoplastic content and to improve the mechanical properties of the spar soles produced, it is possible to design a pattern directly on the pultruded boards without using a temporary layer for example.
Le procédé selon l’invention permet également d’économiser du temps et de réduire les temps de cycle.The method according to the invention also saves time and reduces cycle times.
Selon d’autres éléments facultatifs du procédé selon l’invention, il peut éventuellement comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou combinées :
- l'étape de fourniture d'une pluralité de planches pultrudées comprend une étape de texturation de surface, ladite surface texturée présentant préférablement un Ra entre 3 µm et 30 µm selon la norme ISO 4287: 1997
- les planches pultrudées présentent une épaisseur de 2 mm à 8 mm
- il comprend en outre une étape pour fournir une pluralité de couches intermédiaires
- l'étape d'empilement comprend en outre une étape de thermoformage
- l'étape d'assemblage est réalisée dans un moule à semelle de longeron.
- l'étape d'assemblage est réalisée dans un moule à pale de rotor et les planches pultrudées empilées de la semelle de longeron étant assemblées au moment de la formation de la pale de rotor, préférablement par infusion et/ou adhésif thermoplastique
- l'étape de fourniture d'une pluralité de planches pultrudées comprend les étapes suivantes :
- fourniture de fibres en stratifils ;
- imprégnation des fibres par une résine polymère comprenant une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques ;
- chauffage des fibres imprégnées ;
- refroidissement du composite chauffé avec un calandrage facultatif ; et
- retrait des planches pultrudées.
- la matrice polymère comprend au moins un monomère (méth)acrylique polyfonctionnel, ledit monomère (méth)acrylique polyfonctionnel comprenant au moins deux fonctions (méth)acryliques.
- les planches pultrudées ne comprennent pas de couche provisoire.
- the step of supplying a plurality of pultruded boards comprises a step of surface texturing, said textured surface preferably having an Ra between 3 µm and 30 µm according to standard ISO 4287: 1997
- pultruded boards have a thickness of 2 mm to 8 mm
- it further comprises a step for providing a plurality of intermediate layers
- the stacking step further comprises a thermoforming step
- the assembly step is carried out in a spar base mold.
- the assembly step is carried out in a rotor blade mold and the stacked pultruded boards of the spar sole are assembled at the time of forming the rotor blade, preferably by infusion and/or thermoplastic adhesive
- the step of supplying a plurality of pultruded boards comprises the following steps:
- supply of fibers in rovings;
- impregnation of the fibers with a polymer resin comprising a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers;
- heating of the impregnated fibers;
- cooling of the heated composite with optional calendering; And
- removal of pultruded boards.
- the polymer matrix comprises at least one polyfunctional (meth)acrylic monomer, said polyfunctional (meth)acrylic monomer comprising at least two (meth)acrylic functions.
- pultruded boards do not include a temporary layer.
Selon unautre aspect, l'invention peut également concerner une semelle de longeron pour une turbine d'éolienne pouvant être obtenue par un procédé selon l'invention.According to another aspect , the invention can also relate to a spar sole for a wind turbine turbine which can be obtained by a method according to the invention.
Selon d’autres éléments facultatifs de la semelle de longeron selon l’invention, elle peut éventuellement comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou combinées :
- elle comprend une pluralité de planches pultrudées, lesdites planches pultrudées étant un composite thermoplastique comprenant 45 % ou moins en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au moins 55 % en volume de fibres, préférablement des fibres de carbone, une pluralité pouvant correspondre à au moins deux.
- les planches pultrudées présentent au moins une surface texturée, ladite surface texturée présentant un Ra entre 3 µm et 30 µm selon la norme ISO 4287: 1997.
- les planches pultrudées peuvent être séparées par une ou plusieurs couches intermédiaires.
- it comprises a plurality of pultruded boards, said pultruded boards being a thermoplastic composite comprising 45% or less by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at least 55% by volume of fibers, preferably carbon fibers, a plurality which can correspond to at least two.
- the pultruded boards have at least one textured surface, said textured surface having an Ra between 3 µm and 30 µm according to standard ISO 4287: 1997.
- pultruded boards can be separated by one or more intermediate layers.
Selonun autre aspect,la présente invention peut également concerner une pale de rotor comprenant une semelle de longeron selon l’invention.According to another aspect, the present invention may also relate to a rotor blade comprising a spar flange according to the invention.
Un autre aspectde la présente invention concerne une turbine d'éolienne comprenant une semelle de longeron selon l’invention ou une pale de rotor selon l’invention. Another aspect of the present invention relates to a wind turbine comprising a spar flange according to the invention or a rotor blade according to the invention.
Selonun autre aspect,la présente invention peut également concerner un procédé de production d'une pale de rotor comprenant une semelle de longeron selon l'invention, ledit procédé comprenant l'association de la semelle de longeron avec une coque et une âme de cisaillement et leur assemblage par collage, soudage et/ou infusion.According to another aspect, the present invention may also relate to a method of producing a rotor blade comprising a spar flange according to the invention, said method comprising the association of the spar flange with a shell and a shear web and their assembly by bonding, welding and/or infusion.
Ce qui précède et d’autres objets, éléments et avantages de la présente invention deviendront plus clairs à la lecture de la description détaillée suivante considérée conjointement avec les dessins qui l’accompagnent dans lesquels :
The foregoing and other objects, elements and advantages of the present invention will become clearer on reading the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings in which:
la
there
la
there
la
Plusieurs aspects de la présente invention sont divulgués par renvoi à des schémas fonctionnels et/ou des schémas de principe de procédés et de dispositifs selon des modes de réalisation de l’invention.Several aspects of the present invention are disclosed by reference to block diagrams and/or block diagrams of methods and devices according to embodiments of the invention.
Sur les figures, les schémas fonctionnels et/ou les schémas de principe montrent l’architecture, la fonctionnalité et la mise en œuvre possible de dispositifs ou systèmes ou procédés, selon plusieurs modes de réalisation de l’invention.In the figures, the functional diagrams and/or block diagrams show the architecture, functionality and possible implementation of devices or systems or processes, according to several embodiments of the invention.
À cette fin, chaque case dans les schémas fonctionnels ou les schémas de principe peut représenter un système, un dispositif, un module.To this end, each box in block diagrams or block diagrams can represent a system, a device, a module.
Dans certaines mises en œuvre, les fonctions associées à la case peuvent apparaître dans un ordre différent de celui indiqué dans les dessins.In some implementations, the functions associated with the box may appear in a different order than shown in the drawings.
Par exemple, deux cases présentées successivement peuvent être exécutées de façon sensiblement simultanée, ou bien des cases peuvent parfois être exécutées dans l’ordre inverse, selon la fonctionnalité impliquée.For example, two squares presented in succession may be executed substantially simultaneously, or squares may sometimes be executed in reverse order, depending on the functionality involved.
Chaque case des schémas fonctionnels ou des schémas de principe et les combinaisons de cases dans les schémas fonctionnels ou les schémas de principe peuvent être mises en œuvre par des systèmes spéciaux qui réalisent les fonctions ou actions spécifiées ou réalisent des combinaisons d’équipements spéciaux.Each box in the block diagrams or block diagrams and the combinations of boxes in the block diagrams or block diagrams can be implemented by special systems that carry out the specified functions or actions or carry out combinations of special equipment.
Des modes de réalisation exemplaires de l’invention vont maintenant être décrits.Exemplary embodiments of the invention will now be described.
Le terme «polymère» désigne soit un copolymère, soit un homopolymère. Le terme « copolymère » désigne un polymère regroupant plusieurs motifs monomères différents et le terme « homopolymère » désigne un polymère regroupant des motifs monomères identiques. Par « copolymère à blocs », on entend un polymère comprenant un ou plusieurs blocs ininterrompus de chacune des espèces de polymère distinctes, les blocs de polymère étant chimiquement différents les uns des autres et étant liés ensemble par une liaison covalente. Ces blocs de polymère sont également appelés blocs polymères.The term “ polymer ” designates either a copolymer or a homopolymer. The term “copolymer” designates a polymer bringing together several different monomer units and the term “homopolymer” designates a polymer bringing together identical monomer units. By "block copolymer" is meant a polymer comprising one or more uninterrupted blocks of each of the distinct polymer species, the polymer blocks being chemically different from each other and being linked together by a covalent bond. These polymer blocks are also called polymer blocks.
L’expression «composite polymère», au sens de l’invention, désigne un matériau multicomposant comprenant au moins deux composants non miscibles parmi lesquels au moins un composant est un polymère et l’autre composant peut par exemple être un renforcement fibreux.The expression " polymer composite ", within the meaning of the invention, designates a multicomponent material comprising at least two immiscible components among which at least one component is a polymer and the other component can for example be a fibrous reinforcement.
Par «renforcement fibreux» ou «substrat fibreux», on entend, au sens de l’invention, plusieurs fibres, fibres unidirectionnelles ou tresses, ou un mat à filaments continus, des tissus, des feutres, ou des non-tissés qui peuvent prendre la forme de bandes, de toiles, de tresses, de mèches ou de pièces.By “ fibrous reinforcement ” or “ fibrous substrate ” is meant, within the meaning of the invention, several fibers, unidirectional fibers or braids, or a mat with continuous filaments, fabrics, felts, or non-wovens which can take the form of strips, webs, braids, strands or pieces.
Le terme «matrice» désigne un matériau servant de liant et pouvant transférer des forces au renforcement fibreux. Le terme « matrice de polymère » englobe les polymères, mais peut également englober d’autres composés ou matériaux. Ainsi, le terme « matrice de polymère (méth)acrylique » fait référence à tous types de composés, polymères, oligomères, copolymères ou copolymères à blocs, acryliques et méthacryliques. Cependant, on ne s’écarterait pas de la portée de l’invention si la matrice de polymère (méth)acrylique comprenait jusqu’à 10 % en poids, préférablement moins de 5 % en poids d’autres monomères non acryliques, choisis par exemple dans le groupe suivant : butadiène, isoprène, styrène, styrène substitué tel que α-méthylstyrène ou tert-butylstyrène, cyclosiloxanes, vinylnaphtalènes et vinylpyridines.The term “ matrix ” refers to a material serving as a binder and capable of transferring forces to the fibrous reinforcement. The term "polymer matrix" encompasses polymers, but may also encompass other compounds or materials. Thus, the term “(meth)acrylic polymer matrix” refers to all types of compounds, polymers, oligomers, copolymers or block copolymers, acrylic and methacrylic. However, it would not depart from the scope of the invention if the (meth)acrylic polymer matrix comprised up to 10% by weight, preferably less than 5% by weight, of other non-acrylic monomers, chosen for example in the following group: butadiene, isoprene, styrene, substituted styrene such as α-methylstyrene or tert-butylstyrene, cyclosiloxanes, vinylnaphthalenes and vinylpyridines.
Le terme «résine» dans le sens de l'invention peut faire référence à un sirop liquide servant de liant qui est en mesure de transférer des forces aux fibres. La « résine » peut comprendre des polymères mais peut également comprendre d'autres composés tels que des monomères et/ou oligomères. Préférablement, une résine selon l’invention est polymérisable.The term " resin " in the sense of the invention can refer to a liquid syrup serving as a binder which is capable of transferring forces to the fibers. The “resin” may include polymers but may also include other compounds such as monomers and/or oligomers. Preferably, a resin according to the invention is polymerizable.
Le terme «initiateur» ou «précurseur», au sens de l’invention, désigne un composé qui peut débuter/initier la polymérisation d’un monomère ou de monomères.The term “ initiator ” or “ precursor ”, within the meaning of the invention, designates a compound which can start/initiate the polymerization of a monomer or monomers.
Le terme «polymérisation», au sens de l’invention, fait référence au procédé de conversion d’un monomère ou d’un mélange de monomères en un polymère.The term " polymerization ", within the meaning of the invention, refers to the process of converting a monomer or a mixture of monomers into a polymer.
Le terme «monomère», au sens de l’invention, désigne une molécule qui peut subir une polymérisation.The term “ monomer ”, within the meaning of the invention, designates a molecule which can undergo polymerization.
Aux fins de l’invention, le terme «polymère thermoplastique» désigne un polymère qui est généralement solide à température ambiante, qui peut être cristallin, semi-cristallin ou amorphe et qui ramollit lors d’une augmentation de température, en particulier après avoir dépassé sa température de transition vitreuse (Tg) et s'être écoulé à une température plus élevée et avoir été en mesure d'observer une fusion limpide lors du dépassement de sa température appelée température de fusion (Tf) (lorsqu’il est semi–cristallin) et qui devient solide à nouveau lorsque la température chute en dessous de son point de fusion et en dessous de sa température de transition vitreuse. Ceci s’applique également à des polymères thermoplastiques légèrement réticulés par la présence de monomères ou oligomères polyfonctionnels dans la formulation du « sirop » (méth)acrylate, présents, en pourcentage en masse, préférablement à moins de 10 %, préférablement à moins de 5 % et de manière préférée à moins de 2 %, qui peut être thermoformé lorsqu’il est chauffé au-dessus de la température de ramollissement.For the purposes of the invention, the term " thermoplastic polymer " means a polymer which is generally solid at room temperature, which may be crystalline, semi-crystalline or amorphous and which softens upon an increase in temperature, particularly after exceeding its glass transition temperature (Tg) and having flowed at a higher temperature and having been able to observe clear melting when exceeding its temperature called melting temperature (Tf) (when it is semi–crystalline ) and which becomes solid again when the temperature drops below its melting point and below its glass transition temperature. This also applies to thermoplastic polymers slightly crosslinked by the presence of polyfunctional monomers or oligomers in the formulation of the (meth)acrylate “syrup”, present, in percentage by mass, preferably less than 10%, preferably less than 5 % and preferably less than 2%, which can be thermoformed when heated above the softening temperature.
Le terme «polymère thermodurcissable» désigne, au sens de l’invention, un matériau plastique qui se transforme de manière irréversible par polymérisation en un réseau de polymère insoluble.The term “ thermosetting polymer ” designates, within the meaning of the invention, a plastic material which is transformed irreversibly by polymerization into an insoluble polymer network.
Le terme «monomère (méth)acrylique» désigne un quelconque type de monomère acrylique ou méthacrylique.The term “ (meth)acrylic monomer ” refers to any type of acrylic or methacrylic monomer.
Le terme «polymère (méth)acrylique» désigne un polymère comprenant essentiellement des monomères (méth)acryliques qui représentent au moins 50 % en poids ou plus du polymère (méth)acrylique.The term “ (meth)acrylic polymer ” designates a polymer essentially comprising (meth)acrylic monomers which represent at least 50% by weight or more of the (meth)acrylic polymer.
Le terme «PMMA», au sens de l’invention, désigne des homopolymères et des copolymères de méthacrylate de méthyle (MMA), le rapport en poids de MMA dans le PMMA étant préférablement d’au moins 70 % en poids pour le copolymère de MMA.The term " PMMA ", within the meaning of the invention, designates homopolymers and copolymers of methyl methacrylate (MMA), the weight ratio of MMA in the PMMA preferably being at least 70% by weight for the copolymer of MMA.
L’expression «élément de renforcement», dans le présent contexte, désigne un élément utilisé pour supporter une structure afin de la renforcer, de la supporter, de la solidifier, de la consolider, d’améliorer ses propriétés mécaniques (renforcement, tension, étirement, etc.), ses propriétés thermiques, électriques et/ou chimiques.The expression " reinforcing element ", in this context, designates an element used to support a structure in order to reinforce it, to support it, to solidify it, to consolidate it, to improve its mechanical properties (reinforcement, tension, stretching, etc.), its thermal, electrical and/or chemical properties.
L’abréviation «phr» peut désigner des parties en poids pour cent parties de composition. Par exemple, 1 phr d’initiateur dans la composition signifie que 1 kg d’initiateur est ajouté à 100 kg de composition.The abbreviation " phr " may denote parts by weight per hundred parts of composition. For example, 1 phr of initiator in the composition means that 1 kg of initiator is added to 100 kg of composition.
L’abréviation «ppm» peut désigner des parties en poids par million de parties de composition. Par exemple, 1000 ppm d’un composé dans la composition signifie que 0,1 kg du composé est présent dans 100 kg de la composition.The abbreviation " ppm " may refer to parts by weight per million parts of composition. For example, 1000 ppm of a compound in the composition means that 0.1 kg of the compound is present in 100 kg of the composition.
Le terme «environ», tel qu’utilisé dans la description, peut permettre un degré de variabilité dans une valeur ou une gamme, par exemple dans les 10 %, dans les 5 %, ou à 1 % d’une valeur indiquée ou d’une limite indiquée d’une plage.The term " approximately ", as used in the description, may allow for a degree of variability in a value or range, for example within 10%, within 5%, or within 1% of a stated value or d 'a stated boundary of a range.
Le terme «pale de turbine d’éolienne» ou «pale de rotor» peut être utilisé de manière interchangeable. Une pale de rotor dans le sens de l'invention peut correspondre à un profil aérodynamique tournant autour d'un axe.The term " wind turbine blade " or " rotor blade " can be used interchangeably. A rotor blade in the sense of the invention can correspond to an aerodynamic profile rotating around an axis.
Le terme «turbine d’éolienne »peut faire référence à tous les éléments correspondant à une turbine d’éolienne complètement constituée. Le terme turbine d'éolienne tel qu'utilisé dans la description peut faire référence à un dispositif qui convertit l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique.The term " wind turbine" can refer to all the elements corresponding to a completely constituted wind turbine. The term wind turbine as used in the description may refer to a device that converts the kinetic energy of the wind into mechanical energy.
Le terme «recyclable» peut faire référence à la résine qui peut être recyclée à 90 %, préférablement à plus de 90 % et plus préférablement à 95 % ou plus.The term " recyclable " may refer to resin that can be recycled 90%, preferably more than 90%, and more preferably 95% or more.
Comme mentionné, les pales de turbine d’éolienne sont soumises à des contraintes mécaniques et chimiques pendant leur fonctionnement. De plus, les pales de turbine d’éolienne ne sont pas totalement recyclables et leur temps de fabrication est long. Les procédés actuels proposent des matériaux composites principalement composés de polymère thermodurcissable pour fabriquer une semelle de longeron qui est ensuite assemblée avec la pale de turbine d'éolienne. De plus, afin d'augmenter les propriétés des pales de turbine d’éolienne et des semelles de longeron, une texturation comprenant une couche provisoire est introduite dans la fabrication. Cependant, une couche provisoire est difficile à recycler et chronophage.As mentioned, wind turbine blades are subject to mechanical and chemical stresses during operation. In addition, wind turbine blades are not completely recyclable and their manufacturing time is long. Current processes provide composite materials primarily composed of thermosetting polymer to manufacture a spar flange which is then assembled with the wind turbine blade. In addition, in order to increase the properties of wind turbine blades and spar soles, texturing including a temporary layer is introduced into manufacturing. However, a temporary layer is difficult to recycle and time-consuming.
La production actuelle d'une semelle de longeron présente différentes techniques industrielles sans permettre de favoriser le recyclage et de répondre aux contraintes du secteur. De plus, ces techniques et le recyclage des semelles de longeron actuelles sont trop longs pour l'industrie et trop coûteux.The current production of a spar base presents different industrial techniques without making it possible to promote recycling and respond to the constraints of the sector. In addition, these techniques and the recycling of current spar bases are too time-consuming for the industry and too expensive.
Par conséquent, il existe un besoin pour de nouvelles semelles de longeron et de nouvelles techniques de fabrication de semelles de longeron qui peuvent être faciles à produire et à recycler, tout en offrant des propriétés mécaniques et chimiques qui répondent aux exigences du secteur de l'énergie éolienne et qui réduisent les temps et le coût de production.Therefore, there is a need for new spar flanges and new spar flange manufacturing techniques that can be easy to produce and recycle, while providing mechanical and chemical properties that meet the requirements of the manufacturing industry. wind energy and which reduce production times and costs.
Selon un premier aspect, la présente invention propose un procédé pour produire une semelle de longeron pour une pale de rotor d'une turbine d’éolienne comme illustré pour l'exemple dansla
Un procédé 100 pour produire une semelle de longeron pour une pale de rotor d’une turbine d’éolienne comprend 110 la fourniture d'une pluralité de planches pultrudées, 130 l’empilement des planches pultrudées et 140 l’assemblage des planches pultrudées empilées.A method 100 for producing a spar flange for a rotor blade of a wind turbine includes 110 providing a plurality of pultruded boards, 130 stacking the pultruded boards, and 140 assembling the stacked pultruded boards.
Un procédé selon l'invention peut également comprendre une étape 115 de texturation de surface, une étape 120 de fourniture d'une pluralité de couches intermédiaires, une étape 160 de thermoformage.A method according to the invention may also comprise a surface texturing step 115, a step 120 of providing a plurality of intermediate layers, and a thermoforming step 160.
Comme montré dans la
L’étape 110 de fourniture d'une pluralité de planches pultrudées peut comprendre, comme illustré dans la
Comme le montre la
L’étape 111 de fourniture de fibres en stratifil permet de fournir des fibres dans une direction d’un chemin de pultrusion.The roving fiber supply step 111 makes it possible to supply fibers in one direction of a pultrusion path.
Les fibres peuvent être constituées de plusieurs fibres, de stratifils unidirectionnels ou d’un mat de filaments continus, de tissus, de feutres ou de non-tissés qui peuvent prendre la forme de bandes, nappes, tresses, mèches ou pièces. Le matériau fibreux du composite peut avoir diverses formes et dimensions, à savoir être unidimensionnel, bidimensionnel ou tridimensionnel.The fibers can consist of several fibers, unidirectional rovings or a mat of continuous filaments, fabrics, felts or non-wovens which can take the form of strips, webs, braids, rovings or pieces. The fibrous material of the composite can have various shapes and dimensions, namely one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional.
La forme unidimensionnelle correspond à des fibres longues linéaires. Les fibres peuvent être discontinues ou continues. Les fibres peuvent être agencées aléatoirement ou parallèlement les unes aux autres, sous la forme d’un filament continu. Une fibre est définie par son rapport d’aspect, qui est le rapport entre la longueur et le diamètre de la fibre. Préférablement, les fibres utilisées dans la présente invention sont des fibres longues ou des fibres continues. Les fibres peuvent présenter un rapport d’aspect d’au moins 1000, préférablement d’au moins 1500, plus préférablement d’au moins 2000, avantageusement d’au moins 3000 et plus avantageusement d’au moins 5000, encore plus avantageusement d’au moins 6000, encore plus avantageusement d’au moins 7500 et de manière la plus avantageuse d’au moins 10 000.The one-dimensional shape corresponds to long linear fibers. The fibers can be discontinuous or continuous. The fibers can be arranged randomly or parallel to each other, in the form of a continuous filament. A fiber is defined by its aspect ratio, which is the ratio of the length to the diameter of the fiber. Preferably, the fibers used in the present invention are long fibers or continuous fibers. The fibers may have an aspect ratio of at least 1000, preferably at least 1500, more preferably at least 2000, advantageously at least 3000 and more advantageously at least 5000, even more advantageously at least 6000, even more preferably at least 7500 and most advantageously at least 10,000.
La forme bidimensionnelle correspond à des mats ou renforcements fibreux, non tissés ou tissés, ou à des faisceaux de fibres, qui peuvent également être tressés. Même si la forme bidimensionnelle a une certaine épaisseur et, par conséquent, en principe une troisième dimension, elle est considérée comme étant bidimensionnelle selon la présente invention.The two-dimensional form corresponds to fibrous, non-woven or woven mats or reinforcements, or bundles of fibers, which can also be braided. Even though the two-dimensional shape has a certain thickness and, therefore, in principle a third dimension, it is considered to be two-dimensional according to the present invention.
La forme tridimensionnelle correspond par exemple à des mats ou renforcements fibreux non tissés ou à des faisceaux de fibres empilés ou pliés ou à des mélanges de ceux-ci, un assemblage de la forme bidimensionnelle dans la troisième dimension.The three-dimensional shape corresponds, for example, to non-woven fibrous mats or reinforcements or to stacked or folded bundles of fibers or to mixtures thereof, an assembly of the two-dimensional shape in the third dimension.
Les origines du matériau fibreux peuvent être naturelles ou synthétiques. Comme matériau naturel, on peut mentionner les fibres végétales, les fibres de bois, les fibres animales ou les fibres minérales.The origins of the fibrous material can be natural or synthetic. As a natural material, we can mention plant fibers, wood fibers, animal fibers or mineral fibers.
Les fibres naturelles sont par exemple le sisal, le jute, le chanvre, le lin, le coton, les fibres de noix de coco et les fibres de banane. Les fibres animales sont, par exemple, la laine ou les poils.Examples of natural fibers are sisal, jute, hemp, linen, cotton, coconut fibers and banana fibers. Animal fibers are, for example, wool or hair.
Comme matériau synthétique, on peut mentionner les fibres polymères choisies parmi les fibres de polymères thermodurcissables, de polymères thermoplastiques, de polyamide (aliphatique ou aromatique), de polyester, d’alcool polyvinylique, de polyoléfines, de polyuréthanes, de poly(chlorure de vinyle), de polyéthylène, de polyesters insaturés, de résines époxy et d’esters vinyliques et/ou les fibres de carbone, ou les mélanges de celles-ci.As synthetic material, mention may be made of polymer fibers chosen from thermosetting polymer fibers, thermoplastic polymer fibers, polyamide (aliphatic or aromatic), polyester, polyvinyl alcohol, polyolefins, polyurethanes, poly(vinyl chloride ), polyethylene, unsaturated polyesters, epoxy resins and vinyl esters and/or carbon fibers, or mixtures thereof.
Les fibres minérales peuvent également être choisies parmi les fibres de verre, en particulier de type E, R ou S2, les fibres de bore, les fibres de basalte ou les fibres de silice.The mineral fibers can also be chosen from glass fibers, in particular of type E, R or S2, boron fibers, basalt fibers or silica fibers.
Les fibres de la présente invention peuvent être choisies parmi les fibres végétales, les fibres de bois, les fibres animales, les fibres minérales, les fibres polymères synthétiques, les fibres de verre et les fibres de carbone et leurs mélanges.The fibers of the present invention can be chosen from plant fibers, wood fibers, animal fibers, mineral fibers, synthetic polymer fibers, glass fibers and carbon fibers and their mixtures.
Préférablement, les fibres sont des fibres minérales. Plus préférablement, les fibres sont des fibres de verre ou des fibres de carbone.Preferably, the fibers are mineral fibers. More preferably, the fibers are glass fibers or carbon fibers.
Les fibres peuvent présenter un diamètre entre 0,005 µm et 100 µm, préférablement entre 1 µm et 50 µm, plus préférablement entre 5 µm et 30 µm et avantageusement entre 10 µm et 25 µm.The fibers may have a diameter between 0.005 µm and 100 µm, preferably between 1 µm and 50 µm, more preferably between 5 µm and 30 µm and advantageously between 10 µm and 25 µm.
Préférablement, les fibres de la présente invention sont choisies parmi les fibres continues (ce qui signifie que le rapport d'aspect ne s’applique pas forcément comme pour les fibres longues) pour la forme unidimensionnelle, ou parmi les fibres longues ou continues pour la forme bidimensionnelle ou tridimensionnelle du renforcement fibreux.Preferably, the fibers of the present invention are chosen from continuous fibers (which means that the aspect ratio does not necessarily apply as for long fibers) for the one-dimensional shape, or from long or continuous fibers for the two-dimensional or three-dimensional shape of the fibrous reinforcement.
Le procédé selon l’invention peut comprendreune étape 112 de mouillage(c’est-à-dire une imprégnation)des fibres.L’étape est préférablement mise en œuvre par un dispositif d’imprégnation. L’étape de mouillage permet d’imprégner les fibres avec la composition thermoplastique, en d’autres termes la pénétration de la composition thermoplastique dans les fibres. L’étape de mouillage des fibres peut comprendre le passage de fibres à travers une composition thermoplastique. Par exemple, les fibres sont guidées à travers un bain ou une chambre d’injection comprenant la composition thermoplastique. La composition thermoplastique peut être une résine polymère et/ou un précurseur de résine polymère. La composition thermoplastique peut comprendre au moins 50 % en poids de monomères du composite thermoplastique. La composition thermoplastique peut comprendre au moins 90 % en poids de monomères du composite thermoplastique. La composition thermoplastique peut comprendre une résine polymère comprenant une matrice polymère. La matrice polymère peut comprendre un polymère (méth)acrylique. La composition thermoplastique peut comprendre un polymère et un monomère.The method according to the invention may include a step 112 of wetting (that is to say impregnation) of the fibers. The step is preferably implemented by an impregnation device. The wetting step makes it possible to impregnate the fibers with the thermoplastic composition, in other words the penetration of the thermoplastic composition into the fibers. The fiber wetting step may include passing fibers through a thermoplastic composition. For example, the fibers are guided through a bath or an injection chamber comprising the thermoplastic composition. The thermoplastic composition may be a polymer resin and/or a polymer resin precursor. The thermoplastic composition may comprise at least 50% by weight of monomers of the thermoplastic composite. The thermoplastic composition may comprise at least 90% by weight of monomers of the thermoplastic composite. The thermoplastic composition may include a polymer resin comprising a polymer matrix. The polymer matrix may include a (meth)acrylic polymer. The thermoplastic composition may include a polymer and a monomer.
Préférablement, le monomère du composite thermoplastique est choisi parmi les monomères alkylacryliques, les monomères alkylméthacryliques, les monomères hydroxyalkylacryliques et les monomères hydroxyalkylméthacryliques et les mélanges de ceux-ci.Preferably, the monomer of the thermoplastic composite is chosen from alkylacrylic monomers, alkylmethacrylic monomers, hydroxyalkylacrylic monomers and hydroxyalkylmethacrylic monomers and mixtures thereof.
Préférablement, le polymère du composite thermoplastique est choisi parmi tous les types de composés, polymères, oligomères, copolymères ou copolymères à blocs, acryliques et méthacryliques. Cependant, on ne s’écarterait pas de la portée de l’invention si la matrice de polymère (méth)acrylique comprenait jusqu’à 10 % en poids, préférablement moins de 5 % en poids d’autres monomères non acryliques, choisis par exemple dans le groupe suivant : butadiène, isoprène, styrène, styrène substitué tel que α-méthylstyrène ou tert-butylstyrène, cyclosiloxanes, vinylnaphtalènes et vinylpyridines.Preferably, the polymer of the thermoplastic composite is chosen from all types of compounds, polymers, oligomers, copolymers or block copolymers, acrylic and methacrylic. However, it would not depart from the scope of the invention if the (meth)acrylic polymer matrix comprised up to 10% by weight, preferably less than 5% by weight, of other non-acrylic monomers, chosen for example in the following group: butadiene, isoprene, styrene, substituted styrene such as α-methylstyrene or tert-butylstyrene, cyclosiloxanes, vinylnaphthalenes and vinylpyridines.
La composition thermoplastique selon l’invention peut comprendre entre 10 % en poids et 50 % en poids d’un polymère (méth)acrylique (PI) et entre 50 % en poids et 90 % en poids d’un monomère (méth)acrylique (MI). Préférablement, la composition thermoplastique comprend entre 10 % en poids et 40 % en poids d’un polymère (méth)acrylique (PI) et entre 60 % en poids et 90 % en poids d’un monomère (méth)acrylique (MI) et plus préférablement entre 10 % en poids et 30 % en poids d’un polymère (méth)acrylique (PI) et entre 70 % en poids et 90 % en poids d’un monomère (méth)acrylique (MI).The thermoplastic composition according to the invention may comprise between 10% by weight and 50% by weight of a (meth)acrylic polymer (PI) and between 50% by weight and 90% by weight of a (meth)acrylic monomer ( MID). Preferably, the thermoplastic composition comprises between 10% by weight and 40% by weight of a (meth)acrylic polymer (PI) and between 60% by weight and 90% by weight of a (meth)acrylic monomer (MI) and more preferably between 10% by weight and 30% by weight of a (meth)acrylic polymer (PI) and between 70% by weight and 90% by weight of a (meth)acrylic monomer (MI).
La viscosité dynamique de la composition thermoplastique se situe dans une plage de 10 mPa*s à 10.000 mPa*s, préférablement de 20 mPa*s à 7000 mPa*s et avantageusement de 20 mPa*s à 5000 mPa*s et plus avantageusement de 20 mPa*s à 2000 mPa*s et encore plus avantageusement entre 20 mPa*s et 1000 mPa*s. La viscosité de la composition thermoplastique peut être facilement mesurée à l’aide d’un rhéomètre ou d’un viscosimètre. La viscosité dynamique est mesurée à 25 °C. Si la composition thermoplastique présente un comportement newtonien, ce qui signifie qu’elle ne présente pas de fluidification par cisaillement, la viscosité dynamique est indépendante du cisaillement dans un rhéomètre ou de la vitesse du mobile dans un viscosimètre. Si la composition thermoplastique présente un comportement non newtonien, ce qui signifie qu’elle présente une fluidification par cisaillement, la viscosité dynamique est mesurée à une vitesse de cisaillement de 1 s<-1> à 25 °C.The dynamic viscosity of the thermoplastic composition is in a range of 10 mPa*s to 10,000 mPa*s, preferably from 20 mPa*s to 7000 mPa*s and advantageously from 20 mPa*s to 5000 mPa*s and more advantageously from 20 mPa*s to 2000 mPa*s and even more advantageously between 20 mPa*s and 1000 mPa*s. The viscosity of the thermoplastic composition can be easily measured using a rheometer or viscometer. Dynamic viscosity is measured at 25°C. If the thermoplastic composition exhibits Newtonian behavior, which means that it does not exhibit shear thinning, the dynamic viscosity is independent of the shear in a rheometer or the speed of the mobile in a viscosimeter. If the thermoplastic composition exhibits non-Newtonian behavior, meaning it exhibits shear thinning, the dynamic viscosity is measured at a shear rate of 1 s<-1> at 25°C.
En ce qui concerne la composition thermoplastique de l’invention, elle comprend un monomère (méth)acrylique (MI) et un polymère (méth)acrylique (PI). Une fois polymérisé, le monomère (méth)acrylique (MI) est transformé en un polymère (méth)acrylique (P2) comprenant les motifs monomères du monomère (méth)acrylique (MI) et d’autres monomères possibles (M2).With regard to the thermoplastic composition of the invention, it comprises a (meth)acrylic monomer (MI) and a (meth)acrylic polymer (PI). Once polymerized, the (meth)acrylic monomer (MI) is transformed into a (meth)acrylic polymer (P2) comprising the monomer units of the (meth)acrylic monomer (MI) and other possible monomers (M2).
Préférablement, la viscosité dynamique de la composition (méth)acrylique MCI se situe également dans une plage de 10 mPa*s à 10.000 mPa*s, préférablement de 20 mPa*s à 7000 mPa*s et avantageusement de 20 mPa*s à 5000 mPa*s et plus avantageusement de 20 mPa*s à 2000 mPa*s et encore plus avantageusement entre 20 mPa*s et 1000 mPa*s.Preferably, the dynamic viscosity of the (meth)acrylic composition MCI is also in a range from 10 mPa*s to 10,000 mPa*s, preferably from 20 mPa*s to 7000 mPa*s and advantageously from 20 mPa*s to 5000 mPa*s and more advantageously from 20 mPa*s to 2000 mPa*s and even more advantageously between 20 mPa*s and 1000 mPa*s.
En ce qui concerne le polymère (méth)acrylique (PI), on peut mentionner les poly(méthacrylates d’alkyle) ou les poly(acrylates d’alkyle). Selon un mode de réalisation préféré, le polymère (méth)acrylique (PI) est le poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA).With regard to the (meth)acrylic polymer (PI), we can mention poly(alkyl methacrylates) or poly(alkyl acrylates). According to a preferred embodiment, the (meth)acrylic polymer (PI) is poly(methyl methacrylate) (PMMA).
Selon un mode de réalisation, l’homopolymère ou copolymère de méthacrylate de méthyle (MMA) comprend au moins 70 %, préférablement au moins 80 %, avantageusement au moins 90 % et plus avantageusement au moins 95 % en poids de méthacrylate de méthyle.According to one embodiment, the homopolymer or copolymer of methyl methacrylate (MMA) comprises at least 70%, preferably at least 80%, advantageously at least 90% and more advantageously at least 95% by weight of methyl methacrylate.
Selon un autre mode de réalisation, le PMMA est un mélange d’au moins un homopolymère et d’au moins un copolymère de MMA, ou un mélange d’au moins deux homopolymères ou deux copolymères de MMA présentant un poids moléculaire moyen différent, ou un mélange d’au moins deux copolymères de MMA présentant une composition de monomères différente.According to another embodiment, the PMMA is a mixture of at least one homopolymer and at least one copolymer of MMA, or a mixture of at least two homopolymers or two copolymers of MMA having a different average molecular weight, or a mixture of at least two MMA copolymers having a different monomer composition.
Le copolymère de méthacrylate de méthyle (MMA) comprend 70 % à 99,9 % en poids de méthacrylate de méthyle et 0,1 % à 30 % en poids d’au moins un monomère contenant au moins une insaturation éthylénique qui peut copolymériser avec le méthacrylate de méthyle.The methyl methacrylate (MMA) copolymer comprises 70% to 99.9% by weight of methyl methacrylate and 0.1% to 30% by weight of at least one monomer containing at least one ethylenic unsaturation that can copolymerize with the methyl methacrylate.
Ces monomères sont bien connus et mention peut être faite notamment des acides acryliques et méthacryliques et des (méth)acrylates d’alkyle dans lesquels le groupe alkyle contient 1 à 12 atomes de carbone. Comme exemples, on peut mentionner l’acrylate de méthyle et le (méth)acrylate d’éthyle, de butyle ou de 2-éthylhexyle. Préférablement, le comonomère est un acrylate d’alkyle dans lequel le groupe alkyle contient 1 à 4 atomes de carbone.These monomers are well known and mention can be made in particular of acrylic and methacrylic acids and alkyl (meth)acrylates in which the alkyl group contains 1 to 12 carbon atoms. As examples, we can mention methyl acrylate and ethyl, butyl or 2-ethylhexyl (meth)acrylate. Preferably, the comonomer is an alkyl acrylate in which the alkyl group contains 1 to 4 carbon atoms.
Selon un premier mode de réalisation préféré, le copolymère de méthacrylate de méthyle (MMA) comprend 80 % à 99,9 %, avantageusement 90 % à 99,9 % et plus avantageusement 90 % à 99,9 % en poids de méthacrylate de méthyle et 0,1 % à 20 %, avantageusement 0,1 % à 10 % et plus avantageusement 0,1 % à 10 % en poids d’au moins un monomère contenant au moins une insaturation éthylénique qui peut copolymériser avec le méthacrylate de méthyle. Préférablement, le comonomère est choisi parmi l’acrylate de méthyle et l’acrylate d’éthyle et les mélanges de ceux-ci.According to a first preferred embodiment, the methyl methacrylate (MMA) copolymer comprises 80% to 99.9%, advantageously 90% to 99.9% and more advantageously 90% to 99.9% by weight of methyl methacrylate and 0.1% to 20%, advantageously 0.1% to 10% and more preferably 0.1% to 10% by weight of at least one monomer containing at least one ethylenic unsaturation which can copolymerize with methyl methacrylate. Preferably, the comonomer is chosen from methyl acrylate and ethyl acrylate and mixtures thereof.
La masse moléculaire moyenne en poids du polymère (méth)acrylique (PI) doit être élevée, ce qui signifie supérieure à 50.000 g/mole et préférablement supérieure à 100.000 g/mole.The weight average molecular mass of the (meth)acrylic polymer (PI) must be high, which means greater than 50,000 g/mole and preferably greater than 100,000 g/mole.
La masse moléculaire moyenne en poids peut être mesurée par chromatographie par exclusion stérique (CES).Weight average molecular mass can be measured by size exclusion chromatography (SEC).
Le polymère (méth)acrylique (PI) est complètement soluble dans le monomère (méth)acrylique (MI) ou dans le mélange de monomères (méth)acryliques. Cela permet d’augmenter la viscosité du monomère (méth)acrylique (MI) ou du mélange de monomères (méth)acryliques. La solution obtenue est une composition liquide généralement appelée « sirop » ou « prépolymère ». La valeur de la viscosité dynamique du sirop (méth)acrylique liquide est comprise entre 10 mPa.s et 10.000 mPa.s. La viscosité du sirop peut facilement être mesurée à l'aide d’un rhéomètre ou d’un viscosimètre. La viscosité dynamique est mesurée à 25 °C.The (meth)acrylic polymer (PI) is completely soluble in the (meth)acrylic monomer (MI) or in the mixture of (meth)acrylic monomers. This makes it possible to increase the viscosity of the (meth)acrylic monomer (MI) or the mixture of (meth)acrylic monomers. The solution obtained is a liquid composition generally called “syrup” or “prepolymer”. The value of the dynamic viscosity of the liquid (meth)acrylic syrup is between 10 mPa.s and 10,000 mPa.s. Syrup viscosity can easily be measured using a rheometer or viscometer. Dynamic viscosity is measured at 25°C.
Avantageusement, la composition ou le sirop (méth)acrylique liquide ne contient aucun solvant supplémentaire volontairement ajouté.Advantageously, the composition or the liquid (meth)acrylic syrup does not contain any additional solvent voluntarily added.
En ce qui concerne le monomère (méth)acrylique (MI), le monomère est choisi parmi les monomères alkylacryliques, les monomères alkylméthacryliques, les monomères hydroxyalkylacryliques et les monomères hydroxyalkylméthacryliques et les mélanges de ceux-ci.As for the (meth)acrylic monomer (MI), the monomer is selected from alkylacrylic monomers, alkylmethacrylic monomers, hydroxyalkylacrylic monomers and hydroxyalkylmethacrylic monomers and mixtures thereof.
Préférablement, le monomère (méth)acrylique (MI) est choisi parmi les monomères hydroxyalkylacryliques, les monomères hydroxyalkylméthacryliques, les monomères alkylacryliques, les monomères alkylméthacryliques et les mélanges de ceux-ci, le groupe alkyle contenant 1 à 22 atomes de carbone linéaires, ramifiés ou cycliques ; le groupe alkyle contenant préférablement 1 à 12 atomes de carbone linéaires, ramifiés ou cycliques.Preferably, the (meth)acrylic monomer (MI) is chosen from hydroxyalkylacrylic monomers, hydroxyalkylmethacrylic monomers, alkylacrylic monomers, alkylmethacrylic monomers and mixtures thereof, the alkyl group containing 1 to 22 linear, branched carbon atoms or cyclical; the alkyl group preferably containing 1 to 12 linear, branched or cyclic carbon atoms.
Plus préférablement, le monomère (méth)acrylique (MI) est choisi parmi les monomères alkylacryliques ou les monomères alkylméthacryliques et les mélanges de ceux-ci, le groupe alkyle contenant 1 à 22 atomes de carbone linéaires, ramifiés ou cycliques ; le groupe alkyle contenant préférablement 1 à 12 atomes de carbone linéaires, ramifiés ou cycliques.More preferably, the (meth)acrylic monomer (MI) is chosen from alkylacrylic monomers or alkylmethacrylic monomers and mixtures thereof, the alkyl group containing 1 to 22 linear, branched or cyclic carbon atoms; the alkyl group preferably containing 1 to 12 linear, branched or cyclic carbon atoms.
Avantageusement, le monomère (méth)acrylique (MI) est choisi parmi le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d’éthyle, l’acrylate de méthyle, l’acrylate d’éthyle, l’acide méthacrylique, l’acide acrylique, l’acrylate de n-butyle, l’acrylate d’isobutyle, le méthacrylate de n-butyle, le méthacrylate d’isobutyle, l’acrylate de cyclohexyle, le méthacrylate de cyclohexyle, l’acrylate d’isobornyle, le méthacrylate d’isobornyle, l’acrylate d’hydroxyéthyle et le méthacrylate d’hydroxyéthyle et les mélanges de ceux-ci.Advantageously, the (meth)acrylic monomer (MI) is chosen from methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, methacrylic acid, acrylic acid, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate and mixtures thereof.
Plus avantageusement, le monomère (méth)acrylique (MI) est choisi parmi le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d’éthyle, l’acrylate de méthyle, l’acrylate d’éthyle, l’acide méthacrylique, l’acide acrylique, l’acrylate de n-butyle, l’acrylate d’isobutyle, le méthacrylate de n-butyle, le méthacrylate d’isobutyle, l’acrylate de cyclohexyle, le méthacrylate de cyclohexyle, l’acrylate d’isobornyle, le méthacrylate d’isobornyle et les mélanges de ceux-ci.More advantageously, the (meth)acrylic monomer (MI) is chosen from methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, methacrylic acid, acrylic acid, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate and mixtures thereof.
Selon un mode de réalisation préféré, au moins 50 % en poids et préférablement au moins 60 % en poids du monomère (méth)acrylique (MI) est du méthacrylate de méthyle.According to a preferred embodiment, at least 50% by weight and preferably at least 60% by weight of the (meth)acrylic monomer (MI) is methyl methacrylate.
Selon un premier mode de réalisation plus préféré, au moins 50 % en poids, préférablement au moins 60 % en poids, mieux encore au moins 70 % en poids, avantageusement au moins 80 % en poids et encore plus avantageusement 90 % en poids du monomère (MI) sont un mélange de méthacrylate de méthyle avec éventuellement au moins un autre monomère. Par exemple, ledit au moins un autre monomère peut être un monomère (méth)acrylique polyfonctionnel (M2).According to a first, more preferred embodiment, at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, better still at least 70% by weight, advantageously at least 80% by weight and even more advantageously 90% by weight of the monomer (MI) are a mixture of methyl methacrylate with optionally at least one other monomer. For example, said at least one other monomer may be a polyfunctional (meth)acrylic monomer (M2).
En ce qui concerne le monomère (méth)acrylique (M2), le monomère est polyfonctionnel. Préférablement, le monomère (méth)acrylique (M2) est choisi parmi les composés comprenant au moins deux fonctions (méth)acryliques. Le monomère (méth)acrylique (M2) peut également être choisi parmi les mélanges d’au moins deux composés (M2a) et (M2b) comprenant chacun respectivement au moins deux fonctions (méth)acryliques.Regarding the (meth)acrylic monomer (M2), the monomer is polyfunctional. Preferably, the (meth)acrylic monomer (M2) is chosen from compounds comprising at least two (meth)acrylic functions. The (meth)acrylic monomer (M2) can also be chosen from mixtures of at least two compounds (M2a) and (M2b) each respectively comprising at least two (meth)acrylic functions.
Le monomère (méth)acrylique (M2) peut être choisi parmi le diméthacrylate de 1,3-butylèneglycol ; le diméthacrylate de 1,4-butanediol ; le diacrylate de 1,6-hexanediol ; le diméthacrylate de 1,6-hexanediol ; le diméthacrylate de diéthylèneglycol ; le diacrylate de dipropylèneglycol ; le diacrylate de bisphénol A éthoxylé (10) ; le diméthacrylate de bisphénol A éthoxylé (2) ; le diacrylate de bisphénol A éthoxylé (3) ; le diméthacrylate de bisphénol A éthoxylé (3) ; le diacrylate de bisphénol A éthoxylé (4) ; le diméthacrylate de bisphénol A éthoxylé (4) ; le diméthacrylate de bisphénol A éthoxylé ; le diméthacrylate de bisphénol éthoxylé (10) ; le diméthacrylate d’éthylèneglycol ; le diacrylate de polyéthylèneglycol (200) ; le diacrylate de polyéthylèneglycol (400) ; le diméthacrylate de polyéthylèneglycol (400) ; le diméthacrylate de polyéthylèneglycol (400) ; le diacrylate de polyéthylèneglycol (600) ; le diméthacrylate de polyéthylèneglycol (600) ; le diacrylate de polyéthylèneglycol 400 ; le diacrylate de néopentylglycol propoxylé (2) ; le diacrylate de tétraéthylèneglycol ; le diméthacrylate de tétraéthylèneglycol ; le diacrylate de tricyclodécanediméthanol ; le diméthacrylate de tricyclodécanediméthanol ; le diacrylate de triéthylèneglycol ; le diméthacrylate de triéthylèneglycol ; le diacrylate de tripropylèneglycol ; le triacrylate de triméthylolpropane éthoxylé (15) ; le triacrylate de triméthylolpropane éthoxylé (3) ; le triacrylate de triméthylolpropane éthoxylé (6) ; le triacrylate de triméthylolpropane éthoxylé (9) ; le triacrylate de pentaérythritol éthoxylé 5 ; le triacrylate de triméthylolpropane éthoxylé (20) ; le triacrylate de glycéryle propoxylé (3) ; le triacrylate de triméthylolpropane ; le triacrylate de glycéryle propoxylé (5,5) ; le triacrylate de pentaérythritol ; le triacrylate de glycéryle propoxylé (3) ; le triacrylate de triméthylolpropane propoxylé (3) ; le triacrylate de triméthylolpropane ; le triméthacrylate de triméthylolpropane ; le triacrylate d’isocyanurate de tris(2-hydroxyéthyle) ; le tétraacrylate de ditriméthylolpropane ; le pentaacrylate de dipentaérythritol ; le tétraacrylate de pentaérythritol éthoxylé (4) ; le tétraacrylate de pentaérythritol ; l’hexaacrylate de dipentaérythritol ; le diacrylate de 1,10-décanediol ; le diacrylate de 1,3-butylèneglycol ; le diacrylate de 1,4-butanediol ; le diacrylate de 1,9-nonanediol ; l’acrylate de 2-(2-vinyloxyéthoxy)éthyle ; le diacrylate de 2-butyl-2-éthyl-1,3-propanediol ; le diacrylate de 2-méthyl-1,3-propanediol ; l’éthoxyacrylate de 2-méthyl-1,3-propanediyle ; le diacrylate de 3-méthyl-1,5-pentanediol ; le diacrylate de cyclohexanediméthanol alcoxylé ; le diacrylate d’hexanediol alcoxylé ; le diacrylate de cyclohexanediméthanol ; le diacrylate de cyclohexanediméthanol éthoxylé ; le diacrylate de diéthylèneglycol ; le diacrylate de dioxaneglycol ; l’hexaacrylate de dipentaérythritol éthoxylé ; le triacrylate de glycérol éthoxylé ; le diacrylate de néopentylglycol éthoxylé ; le diacrylate d’hydroxypivalate d’hydroxypivalyle ; le diacrylate de néopentylglycol ; le diacrylate de poly(tétraméthylèneglycol) ; le diacrylate de polypropylèneglycol 400 ; le diacrylate de polypropylèneglycol 700 ; le diacrylate de bisphénol A éthoxylé propoxylé (6) ; le diacrylate d’éthylèneglycol propoxylé ; le tétraacrylate de pentaérythritol propoxylé (5) ; et le triacrylate de triméthylolpropane propoxylé.The (meth)acrylic monomer (M2) can be chosen from 1,3-butylene glycol dimethacrylate; 1,4-butanediol dimethacrylate; 1,6-hexanediol diacrylate; 1,6-hexanediol dimethacrylate; diethylene glycol dimethacrylate; dipropylene glycol diacrylate; ethoxylated bisphenol A diacrylate (10); ethoxylated bisphenol A dimethacrylate (2); ethoxylated bisphenol A diacrylate (3); ethoxylated bisphenol A dimethacrylate (3); ethoxylated bisphenol A diacrylate (4); ethoxylated bisphenol A dimethacrylate (4); ethoxylated bisphenol A dimethacrylate; ethoxylated bisphenol dimethacrylate (10); ethylene glycol dimethacrylate; polyethylene glycol diacrylate (200); polyethylene glycol diacrylate (400); polyethylene glycol dimethacrylate (400); polyethylene glycol dimethacrylate (400); polyethylene glycol diacrylate (600); polyethylene glycol dimethacrylate (600); polyethylene glycol diacrylate 400; propoxylated neopentyl glycol diacrylate (2); tetraethylene glycol diacrylate; tetraethylene glycol dimethacrylate; tricyclodecanedimethanol diacrylate; tricyclodecanedimethanol dimethacrylate; triethylene glycol diacrylate; triethylene glycol dimethacrylate; tripropylene glycol diacrylate; ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (15); ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (3); ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (6); ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (9); ethoxylated pentaerythritol triacrylate 5; ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (20); propoxylated glyceryl triacrylate (3); trimethylolpropane triacrylate; propoxylated glyceryl triacrylate (5.5); pentaerythritol triacrylate; propoxylated glyceryl triacrylate (3); propoxylated trimethylolpropane triacrylate (3); trimethylolpropane triacrylate; trimethylolpropane trimethacrylate; tris(2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate; ditrimethylolpropane tetraacrylate; dipentaerythritol pentaacrylate; ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate (4); pentaerythritol tetraacrylate; dipentaerythritol hexaacrylate; 1,10-decanediol diacrylate; 1,3-butylene glycol diacrylate; 1,4-butanediol diacrylate; 1,9-nonanediol diacrylate; 2-(2-vinyloxyethoxy)ethyl acrylate; 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate; 2-methyl-1,3-propanediol diacrylate; 2-methyl-1,3-propanediyl ethoxyacrylate; 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate; alkoxylated cyclohexanedimethanol diacrylate; alkoxylated hexanediol diacrylate; cyclohexanedimethanol diacrylate; ethoxylated cyclohexanedimethanol diacrylate; diethylene glycol diacrylate; dioxane glycol diacrylate; ethoxylated dipentaerythritol hexaacrylate; ethoxylated glycerol triacrylate; ethoxylated neopentyl glycol diacrylate; hydroxypivalyl hydroxypivalate diacrylate; neopentyl glycol diacrylate; poly(tetramethylene glycol) diacrylate; polypropylene glycol 400 diacrylate; polypropylene glycol diacrylate 700; propoxylated ethoxylated bisphenol A diacrylate (6); propoxylated ethylene glycol diacrylate; propoxylated pentaerythritol tetraacrylate (5); and propoxylated trimethylolpropane triacrylate.
Préférablement, le monomère (méth)acrylique (M2) est choisi parmi le diméthacrylate d’éthylèneglycol, le diacrylate de néopentylglycol, le diméthacrylate de néopentylglycol, le diméthacrylate de 1,4-butanediol, le diacrylate de 1,4-butanediol, le diacrylate de 1,3-butylèneglycol, le diméthacrylate de 1,3-butylèneglycol, le diméthacrylate de triéthylèneglycol et le diacrylate de triéthylèneglycol, le diméthacrylate de tricyclodécaneméthanol ou les mélanges de ceux-ci.Preferably, the (meth)acrylic monomer (M2) is chosen from ethylene glycol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, diacrylate 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate and triethylene glycol diacrylate, tricyclodecanemethanol dimethacrylate or mixtures thereof.
Le monomère (méth)acrylique (M2) peut être présent dans la composition (méth)acrylique MCI entre 0,01 et 10 phr en poids, préférablement est présent entre 0,1 et 9,5 phr pour 100 parties d’un sirop (méth)acrylique liquide, plus préférablement entre 0,1 et 9 phr, encore plus préférablement entre 0,1 et 8,5 phr et avantageusement entre 0,1 et 8 phr.The (meth)acrylic monomer (M2) may be present in the (meth)acrylic composition MCI between 0.01 and 10 phr by weight, preferably is present between 0.1 and 9.5 phr per 100 parts of a syrup ( liquid meth)acrylic, more preferably between 0.1 and 9 phr, even more preferably between 0.1 and 8.5 phr and advantageously between 0.1 and 8 phr.
Dans un premier mode de réalisation plus préféré, le monomère (méth)acrylique (M2) est présent dans la composition (méth)acrylique MCI entre 0,01 et 9 phr et est choisi parmi les composés comprenant deux fonctions (méth)acryliques.In a first, more preferred embodiment, the (meth)acrylic monomer (M2) is present in the (meth)acrylic composition MCI between 0.01 and 9 phr and is chosen from compounds comprising two (meth)acrylic functions.
Dans un deuxième mode de réalisation plus préféré, le monomère (méth)acrylique (M2) est présent dans la composition (méth)acrylique MCI entre 0,01 et 9 phr et est choisi parmi les mélanges de composés comprenant deux fonctions (méth)acryliques.In a second, more preferred embodiment, the (meth)acrylic monomer (M2) is present in the (meth)acrylic composition MCI between 0.01 and 9 phr and is chosen from mixtures of compounds comprising two (meth)acrylic functions. .
Dans un troisième mode de réalisation plus préféré, le monomère (méth)acrylique (M2) est présent dans la composition (méth)acrylique MCI entre 0,01 et 9 phr et est choisi parmi les mélanges de composés comprenant au moins deux fonctions (méth)acryliques.In a third, more preferred embodiment, the (meth)acrylic monomer (M2) is present in the (meth)acrylic composition MCI between 0.01 and 9 phr and is chosen from mixtures of compounds comprising at least two (meth) functions. )acrylics.
Dans un quatrième mode de réalisation plus préféré, le monomère (méth)acrylique (M2) est présent dans la composition (méth)acrylique MCI entre 0,01 et 9 phr et est choisi parmi les mélanges de composés comprenant au moins deux fonctions (méth)acryliques. Au moins un composé du mélange comprend seulement deux fonctions (méth)acryliques et représente au moins 50 % en poids du mélange de monomère méthacrylique (M2), préférablement au moins 60 % en poids. L’autre composé du mélange comprend plus de deux fonctions (méth)acryliques.In a fourth, more preferred embodiment, the (meth)acrylic monomer (M2) is present in the (meth)acrylic composition MCI between 0.01 and 9 phr and is chosen from mixtures of compounds comprising at least two (meth) functions. )acrylics. At least one compound of the mixture comprises only two (meth)acrylic functions and represents at least 50% by weight of the mixture of methacrylic monomer (M2), preferably at least 60% by weight. The other compound in the mixture includes more than two (meth)acrylic functions.
Selon un autre mode de réalisation de l’étape de mouillage, la composition thermoplastique peut être un précurseur de résine polymère.According to another embodiment of the wetting step, the thermoplastic composition can be a polymer resin precursor.
Un précurseur ou un initiateur (Ini) pourra démarrer la polymérisation des monomères (méth)acryliques (MI) et (M2) et il est choisi parmi les initiateurs radicalaires.A precursor or an initiator (Ini) can start the polymerization of the (meth)acrylic monomers (MI) and (M2) and it is chosen from the radical initiators.
Préférablement, l’initiateur (Ini) est activé par la chaleur.Preferably, the initiator (Ini) is activated by heat.
Les initiateurs radicalaires (Ini) peuvent être choisis parmi les composés comprenant un groupe peroxy ou les composés comprenant un groupe azo et préférablement parmi les composés comprenant un groupe peroxy.The radical initiators (Ini) can be chosen from compounds comprising a peroxy group or compounds comprising an azo group and preferably from compounds comprising a peroxy group.
Préférablement, le composé comprenant un groupe peroxy comprend de 2 à 30 atomes de carbone.Preferably, the compound comprising a peroxy group comprises from 2 to 30 carbon atoms.
Préférablement, le composé comprenant un groupe peroxy est choisi parmi les peroxydes de diacyle, les peroxyesters, les peroxydicarbonates, les peroxydes de dialkyle, les peroxyacétals, l’hydroperoxyde ou le peroxycétal.Preferably, the compound comprising a peroxy group is chosen from diacyl peroxides, peroxyesters, peroxydicarbonates, dialkyl peroxides, peroxyacetals, hydroperoxide or peroxyketal.
L’initiateur (Ini) est choisi parmi le peroxyde de diisobutyryle, le peroxynéodécanoate de cumyle, le peroxydicarbonate de di(3-méthoxybutyle), le peroxynéodécanoate de 1,1,1,3-tétraméthylbutyle, le peroxynéoheptanoate de cumyle, le peroxydicarbonate de di-n-propyle, le peroxynéodécanoate de tert-amyle, le peroxydicarbonate de di-sec-butyle, le peroxydicarbonate de diisopropyle, le peroxydicarbonate de di(4-tert-butylcyclohexyle), le peroxydicarbonate de di(2-éthylhexyle), le peroxynéodécanoate de tert-amyle, le peroxynéodécanoate de tert-butyle, le peroxydicarbonate de di-n-butyle, le peroxydicarbonate de dicétyle, le peroxydicarbonate de dimyristyle, le peroxypivalate de 1,1,1,3-tétraméthylbutyle, le peroxynéoheptanoate de tert-butyle, le peroxypivalate de tert-amyle, le peroxypivalate de tert-butyle, le peroxyde de di(3,5,5-triméthylhexanoyle), le peroxyde de dilauroyle, le peroxyde de didécanoyle, le 2,5-diméthyl-2,5-di(2-éthylhexanoylperoxy)hexane, le peroxy-2-éthylhexanoate de 1,1,1,3-tétraméthylbutyle, le peroxy-2-éthylhexanoate de tert-amyle, le peroxyde de dibenzoyle, le peroxy-2-éthylhexanoate de tert-butyle, le peroxydiéthylacétate de tert-butyle, le peroxyisobutyrate de tert-butyle, le 1,1-di(tert-butylperoxy)-3,3,5-triméthylcyclohexane, le 1,1-di(tert-amylperoxy)cyclohexane, le 1,1-di(tert-butylperoxy)cyclohexane, le peroxy-2-éthylhexylcarbonate de tert-amyle, le peroxyacétate de tert-amyle, le peroxy-3,5,5-triméthylhexanoate de tert-butyle, le 2,2-di(tert-butylperoxy)butane, le peroxyisopropylcarbonate de tert-butyle, le peroxy-2-éthylhexylcarbonate de tert-butyle, le peroxybenzoate de tert-amyle, le peroxyacétate de tert-butyle, le 4-di(tert-butylperoxy)valérate de butyle, le peroxybenzoate de tert-butyle, le peroxyde de di-tert-amyle, le peroxyde de dicumyle, le di(2-tert-butylperoxyisopropyl)benzène, le 2,5-diméthyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane, le peroxyde de tert-butyle et de cumyle, le 2,5-diméthyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne-3, le peroxyde de di-tert-butyle, le 3,6,9-triéthyl-3,6,9-triméthyl-1,4,7-triperoxonane, le 2,2’-azobisisobutyronitrile (AIBN), le 2,2’-azodi(2-méthylbutyronitrile), l’azobisisobutyramide, le 2,2’-azobis(4-diméthylvaléronitrile), le 1,1’-azodi(hexahydrobenzonitrile) ou l’acide 4,4’-azobis(4-cyanopentanoïque).The initiator (Ini) is chosen from diisobutyryl peroxide, cumyl peroxyneodecanoate, di(3-methoxybutyl) peroxydicarbonate, 1,1,1,3-tetramethylbutyl peroxyneodecanoate, cumyl peroxyneoheptanoate, di(3-methoxybutyl) peroxydicarbonate, di-n-propyl, tert-amyl peroxyneodecanoate, di-sec-butyl peroxydicarbonate, diisopropyl peroxydicarbonate, di(4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, di(2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, tert-amyl peroxyneodecanoate, tert-butyl peroxyneodecanoate, di-n-butyl peroxydicarbonate, dicetyl peroxydicarbonate, dimyristyl peroxydicarbonate, 1,1,1,3-tetramethylbutyl peroxypivalate, tert-amyl peroxyneoheptanoate butyl, tert-amyl peroxypivalate, tert-butyl peroxypivalate, di(3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, dilauroyl peroxide, didecanoyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5 -di(2-ethylhexanoylperoxy)hexane, 1,1,1,3-tetramethylbutyl peroxy-2-ethylhexanoate, tert-amyl peroxy-2-ethylhexanoate, dibenzoyl peroxide, tert-peroxy-2-ethylhexanoate -butyl, tert-butyl peroxydiethylacetate, tert-butyl peroxyisobutyrate, 1,1-di(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di(tert-amylperoxy)cyclohexane, 1,1-di(tert-butylperoxy)cyclohexane, tert-amyl peroxy-2-ethylhexylcarbonate, tert-amyl peroxyacetate, tert-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate, 2,2 -di(tert-butylperoxy)butane, tert-butyl peroxyisopropylcarbonate, tert-butyl peroxy-2-ethylhexylcarbonate, tert-amyl peroxybenzoate, tert-butyl peroxyacetate, 4-di(tert-butylperoxy) butyl valerate, tert-butyl peroxybenzoate, di-tert-amyl peroxide, dicumyl peroxide, di(2-tert-butylperoxyisopropyl)benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(tert -butylperoxy)hexane, tert-butyl cumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne-3, di-tert-butyl peroxide, 3,6, 9-triethyl-3,6,9-trimethyl-1,4,7-triperoxonane, 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azodi(2-methylbutyronitrile), azobisisobutyramide, 2 ,2'-azobis(4-dimethylvaleronitrile), 1,1'-azodi(hexahydrobenzonitrile) or 4,4'-azobis(4-cyanopentanoic acid).
Préférablement, l’initiateur (Ini) est choisi parmi le peroxynéodécanoate de cumyle, le peroxydicarbonate de di(3-méthoxybutyle), le peroxynéodécanoate de 1,1,1,3-tétraméthylbutyle, le peroxynéoheptanoate de cumyle, le peroxydicarbonate de di-n-propyle, le peroxynéodécanoate de tert-amyle, le peroxydicarbonate de di-sec-butyle, le peroxydicarbonate de diisopropyle, le peroxydicarbonate de di(4-tert-butylcyclohexyle), le peroxydicarbonate de di(2-éthylhexyle), le peroxynéodécanoate de tert-amyle, le peroxynéodécanoate de tert-butyle, le peroxydicarbonate de di-n-butyle, le peroxydicarbonate de dicétyle, le peroxydicarbonate de dimyristyle, le peroxypivalate de 1,1,1,3-tétraméthylbutyle, le peroxynéoheptanoate de tert-butyle, le peroxypivalate de tert-amyle, le peroxypivalate de tert-butyle, le peroxyde de di(3,5,5-triméthylhexanoyle), le peroxyde de dilauroyle, le peroxyde de didécanoyle, le 2,5-diméthyl-2,5-di(2-éthylhexanoylperoxy)hexane ou le peroxy-2-éthylhexanoate de 1,1,1,3-tétraméthylbutyle.Preferably, the initiator (Ini) is chosen from cumyl peroxyneodecanoate, di(3-methoxybutyl) peroxydicarbonate, 1,1,1,3-tetramethylbutyl peroxyneodecanoate, cumyl peroxyneoheptanoate, di-n peroxydicarbonate -propyl, tert-amyl peroxyneodecanoate, di-sec-butyl peroxydicarbonate, diisopropyl peroxydicarbonate, di(4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, di(2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, tert-peroxyneodecanoate -amyl, tert-butyl peroxyneodecanoate, di-n-butyl peroxydicarbonate, dicetyl peroxydicarbonate, dimyristyl peroxydicarbonate, 1,1,1,3-tetramethylbutyl peroxypivalate, tert-butyl peroxyneoheptanoate, tert-amyl peroxypivalate, tert-butyl peroxypivalate, di(3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, dilauroyl peroxide, didcanoyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di( 2-ethylhexanoylperoxy)hexane or 1,1,1,3-tetramethylbutyl peroxy-2-ethylhexanoate.
La composition thermoplastique peut comprendre entre 0,1 phr et 5 phr d’un initiateur (Ini) pour démarrer la polymérisation du monomère (méth)acrylique (MI) et du comonomère (méth)acrylique (M2).The thermoplastic composition may comprise between 0.1 phr and 5 phr of an initiator (Ini) to start the polymerization of the (meth)acrylic monomer (MI) and the (meth)acrylic comonomer (M2).
Le procédé 100 selon l’invention peut comprendreune étape 113 de chauffage.Préférablement, l’étape de chauffage est mise en œuvre par un dispositif de chauffage. L'étape de chauffage permet le déclenchement et l'initiation de la polymérisation de la composition thermoplastique qui présente des fibres imprégnées.The method 100 according to the invention may include a heating step 113. Preferably, the heating step is implemented by a heating device. The heating step allows the triggering and initiation of the polymerization of the thermoplastic composition which has impregnated fibers.
Le chauffage permet également d’augmenter l’espace entre les molécules, ce qui permet d’augmenter la souplesse du composite thermoplastique. Comme expliqué, un composite thermoplastique possède la spécificité d’être généralement solide à température ambiante et de ramollir pendant une hausse de température, en particulier après avoir dépassé sa température de transition vitreuse (Tg) ou la température de fusion (Tf) et de redevenir solide lorsque la température chute en dessous de son point de fusion et en dessous de sa température de transition vitreuse. Préférablement, le polymère thermoplastique (méth)acrylique formant la matrice polymère thermoplastique (méth)acrylique présente une température de transition vitreuse (Tg) entre 50 °C et 160 °C, préférablement entre 70 °C et 140 °C et encore plus préférablement entre 90 °C et 120 °C. Cet aspect lui confère un avantage par rapport à d’autres polymères thermoplastiques tels que les polyamines. En effet, les polyamines présentent généralement des points de fusion très élevés, notamment de 200 °C et plus, ce qui ne facilite pas le processus. Les températures de transition vitreuse ou les points de fusion peuvent être mesurés par des procédés bien connus par l'homme de l’art. Préférablement, ces températures sont mesurées par calorimétrie par balayage différentiel selon les conditions spécifiées dans les normes ISO 11357-2/2013 pour la Tg et ISO 11357-3/2011 pour la Tf. De plus, le polymère thermoplastique (méth)acrylique ou une partie du polymère thermoplastique (méth)acrylique présente un indice de fluidité à chaud (MFI) selon la norme ISO 1133 (230 °C/3,8 kg) inférieur à 20 g/10 min. Préférablement, l'indice de fluidité à chaud est inférieur à 18 g/10 min, plus préférablement inférieur à 16 g/10 min, avantageusement inférieur à 13 g/10 min.Heating also increases the space between molecules, which increases the flexibility of the thermoplastic composite. As explained, a thermoplastic composite has the specificity of being generally solid at room temperature and softening during a rise in temperature, particularly after having exceeded its glass transition temperature (Tg) or the melting temperature (Tf) and becoming again solid when the temperature falls below its melting point and below its glass transition temperature. Preferably, the thermoplastic (meth)acrylic polymer forming the thermoplastic (meth)acrylic polymer matrix has a glass transition temperature (Tg) between 50°C and 160°C, preferably between 70°C and 140°C and even more preferably between 90°C and 120°C. This aspect gives it an advantage over other thermoplastic polymers such as polyamines. Indeed, polyamines generally have very high melting points, notably 200°C and above, which does not facilitate the process. Glass transition temperatures or melting points can be measured by methods well known to those skilled in the art. Preferably, these temperatures are measured by differential scanning calorimetry according to the conditions specified in standards ISO 11357-2/2013 for Tg and ISO 11357-3/2011 for Tf. In addition, the (meth)acrylic thermoplastic polymer or part of the (meth)acrylic thermoplastic polymer has a hot melt flow index (MFI) according to ISO 1133 (230 °C/3.8 kg) of less than 20 g/ 10 minutes. Preferably, the hot melt index is less than 18 g/10 min, more preferably less than 16 g/10 min, advantageously less than 13 g/10 min.
L’étape de chauffage peut comprendre un chauffage par convection, par conduction, par IR (infrarouge (comprenant le NIR et le MIR (proche et moyen infrarouge)), par micro-ondes, par UV (ultraviolets) et/ou par induction.The heating step may include heating by convection, by conduction, by IR (infrared (including NIR and MIR (near and mid infrared)), by microwave, by UV (ultraviolet) and/or by induction.
Selon un mode de réalisation de l’étape 113 de chauffage, la polymérisation peut avoir lieu à une température généralement inférieure à 140 °C, préférablement inférieure à 130 °C et encore plus préférablement inférieure à 125 °C.According to one embodiment of the heating step 113, the polymerization can take place at a temperature generally lower than 140°C, preferably lower than 130°C and even more preferably lower than 125°C.
Selon un mode de réalisation de l’étape de chauffage, la polymérisation peut avoir lieu à une température d’au moins 40 °C, préférablement d’au moins 50 °C et plus préférablement d’au moins 60 °C.According to one embodiment of the heating step, the polymerization can take place at a temperature of at least 40°C, preferably at least 50°C and more preferably at least 60°C.
Préférablement, la polymérisation peut avoir lieu à une température entre 40 °C et 140 °C, préférablement entre 50 °C et 130 °C, encore plus préférablement entre 60 °C et 125 °C.Preferably, the polymerization can take place at a temperature between 40°C and 140°C, preferably between 50°C and 130°C, even more preferably between 60°C and 125°C.
Avantageusement, l’étape de chauffage peut être mise en œuvre de façon continue ou non.Advantageously, the heating step can be carried out continuously or not.
L’étape de chauffage et la polymérisation permettent de passer d’une composition thermoplastique qui a imprégné les fibres (résine polymère ou précurseur de résine polymère) et qui est liquide à un composite thermoplastique.The heating step and polymerization make it possible to move from a thermoplastic composition which has impregnated the fibers (polymer resin or polymer resin precursor) and which is liquid to a thermoplastic composite.
Préférablement, le composite thermoplastique chauffé n’est pas limité par sa géométrie.Preferably, the heated thermoplastic composite is not limited by its geometry.
Préférablement, le composite thermoplastique chauffé n’est pas limité par sa dimension, par exemple par sa longueur.Preferably, the heated thermoplastic composite is not limited by its dimension, for example by its length.
Préférablement, les planches pultrudées en composite thermoplastique sont obtenues à partir d’un processus de pultrusion et plus préférablement à partir d’un processus de pultrusion réactive. La pultrusion et le processus de pultrusion réactive sont connus de l’homme de l’art. Dans ces procédés, les fibres sont guidées à travers un bain de résine ou une chambre d’injection comprenant la composition ou le sirop. Les fibres en tant que renforcement fibreux sont, par exemple, sous une forme d’un stratifil unidirectionnel ou d’un mat de filaments continus. Après imprégnation dans la résine, les fibres mouillées sont tirées à travers un dispositif chauffé, où la polymérisation peut avoir lieu.Preferably, pultruded thermoplastic composite boards are obtained from a pultrusion process and more preferably from a reactive pultrusion process. Pultrusion and the reactive pultrusion process are known to those skilled in the art. In these processes, the fibers are guided through a resin bath or an injection chamber comprising the composition or syrup. The fibers as fibrous reinforcement are, for example, in the form of a unidirectional roving or a mat of continuous filaments. After impregnation in resin, the wetted fibers are pulled through a heated device, where polymerization can take place.
Avantageusement, le procédé 100 selon l’invention peut comprendre une étape de thermoformage. Les planches pultrudées peuvent être mises en forme. Une forme peut être un coude, une courbe, une torsion, un pli, une compression, une forme complexe ou une combinaison de tous les éléments précédents. Selon un mode de réalisation, la planche pultrudée comprend un changement de sa forme dans au moins une partie de la planche pultrudée entière.Advantageously, the method 100 according to the invention may comprise a thermoforming step. Pultruded boards can be shaped. A shape can be an elbow, a curve, a twist, a fold, a squeeze, a complex shape, or a combination of all of the above. According to one embodiment, the pultruded board includes a change in its shape in at least part of the entire pultruded board.
Préférablement, l’étape de thermoformage est mise en œuvre par tirage des planches pultrudées chauffées à travers un dispositif de mise en forme. La partie chauffée peut être mise en forme avec une géométrie différente grâce au composite thermoplastique chauffé. L’étape de thermoformage permet de changer la forme des planches pultrudées. L’étape de thermoformage peut être réalisée grâce à des outils de fixation, un poids sur l’un ou l’autre côté du composite thermoplastique, de moteurs rotatifs ou à l’aide d’un moule. L'étape de thermoformage peut comprendre une pression appliquée aux planches pultrudées, préférablement aux planches pultrudées chauffées.Preferably, the thermoforming step is carried out by drawing the heated pultruded boards through a shaping device. The heated part can be shaped with a different geometry thanks to the heated thermoplastic composite. The thermoforming step allows you to change the shape of the pultruded boards. The thermoforming step can be carried out using fixing tools, a weight on either side of the thermoplastic composite, rotary motors or using a mold. The thermoforming step may include pressure applied to the pultruded boards, preferably to the heated pultruded boards.
Le procédé selon l'invention peut comprendre uneétape 114 de refroidissement. Dans un mode de réalisation particulier, l'étape de refroidissement peut être mise en œuvre par un dispositif de refroidissement. De plus, l’étape de refroidissement peut être mise en œuvre à une température de refroidissement donnée et/ou sur une durée de refroidissement donnée. L’étape de refroidissement permet une commutation à partir d'un composite chauffé (c’est-à-dire les planches pultrudées) à un composite refroidi, qui est plus facile à manipuler.The method according to the invention may include a cooling step 114 . In a particular embodiment, the cooling step can be implemented by a cooling device. In addition, the cooling step can be implemented at a given cooling temperature and/or over a given cooling duration. The cooling stage allows a switch from a heated composite (i.e. pultruded boards) to a cooled composite, which is easier to handle.
Selon un mode de réalisation, la température de refroidissement et/ou la durée de refroidissement peu(ven)t être choisie(s) en fonction de la température de transition vitreuse (Tg) et/ou de la température de fusion du composite thermoplastique chauffé. Préférablement, l’étape de refroidissement se déroule à une température de refroidissement inférieure à une température de transition vitreuse du composite thermoplastique chauffé. Par exemple, la Tg peut être inférieure à 130 °C, préférablement inférieure à 120 °C et plus préférablement inférieure à 110 °C.According to one embodiment, the cooling temperature and/or the cooling duration can be chosen as a function of the glass transition temperature (Tg) and/or the melting temperature of the heated thermoplastic composite. . Preferably, the cooling step takes place at a cooling temperature lower than a glass transition temperature of the heated thermoplastic composite. For example, the Tg may be less than 130°C, preferably less than 120°C and more preferably less than 110°C.
Le procédé selon l’invention peut comprendreune étape 116 de retrait des planches pultrudées.Dans un mode de réalisation particulier, l'étape de retrait peut être mise en œuvre manuellement ou automatiquement. L'étape de retrait peut être mise en œuvre par découpe mécanique à une longueur requise.The method according to the invention may include a step 116 of removing the pultruded boards. In a particular embodiment, the withdrawal step can be implemented manually or automatically. The removal step can be implemented by mechanical cutting to a required length.
L'étape de retrait permet de récupérer les planches pultrudées.The removal step allows the pultruded boards to be recovered.
L'étape de retrait peut être mise en œuvre afin que les planches pultrudées présentent une épaisseur de 2 mm à 8 mm, préférablement de 2 mm à 7 mm, plus préférablement de 4 mm à 6 mm.The shrinkage step can be implemented so that the pultruded boards have a thickness of 2 mm to 8 mm, preferably 2 mm to 7 mm, more preferably 4 mm to 6 mm.
Chaque planche pultrudée peut présenter une surface inférieure et une surface supérieure s'étendant dans une direction longitudinale. La surface supérieure et la surface inférieure peuvent être définies comme les deux surfaces les plus longues de la planche pultrudée et la surface supérieure étant opposée à la surface inférieure.Each pultruded board may have a lower surface and an upper surface extending in a longitudinal direction. The top surface and bottom surface can be defined as the two longest surfaces of the pultruded board and the top surface being opposite the bottom surface.
Une planche pultrudée peut présenter différentes géométries telles qu'une géométrie ovale, plate, linéaire, circulaire. Préférablement, la pluralité de planches pultrudées présente la même géométrie. Plus préférablement, la planche pultrudée peut présenter une section constante.A pultruded board can have different geometries such as oval, flat, linear, circular geometry. Preferably, the plurality of pultruded boards have the same geometry. More preferably, the pultruded board may have a constant section.
L'étape de fourniture d'une pluralité de planches pultrudées selon l'invention peut comprendre d'autres étapes facultatives. Par exemple, l'étape de fourniture de planches pultrudées peut comprendre uneétape 115 de texturation de surface. Cette étape permet d'améliorer la rugosité et par conséquent l'adhérence.The step of providing a plurality of pultruded boards according to the invention may include other optional steps. For example, the step of supplying pultruded boards may include a step 115 of surface texturing . This step improves the roughness and therefore the adhesion.
Préférablement, ladite surface texturée peut présenter un Ra entre 3 µm et 30 µm selon la norme ISO 4287: 1997. Avantageusement, une surface d'une planche pultrudée peut présenter une surface externe rugueuse afin de présenter plus d'adhérence ultérieurement pour mieux adhérer à la pale de turbine d'éolienne.Preferably, said textured surface may have an Ra between 3 µm and 30 µm according to standard ISO 4287: 1997. Advantageously, a surface of a pultruded board can have a rough external surface in order to present more adhesion subsequently to better adhere to the wind turbine blade.
La surface texturée peut comprendre des canaux présentant une profondeur d'au moins 0,04 mm et d'au plus 0,5 mm.The textured surface may include channels having a depth of at least 0.04 mm and at most 0.5 mm.
L'étape de texturation de surface peut comprendre la texturation d'au moins une surface (c'est-à-dire la surface supérieure et/ou inférieure) des planches pultrudées.The surface texturing step may include texturing at least one surface (i.e. the top and/or bottom surface) of the pultruded boards.
L'étape de texturation de surface peut être choisie parmi le sablage, le raclage, le décapage chimique, la stratification et/ou le calandrage. Avantageusement, l'étape de texturation de surface ne comprend pas de couche provisoire. Plus préférablement, les planches pultrudées ne comprennent pas de couche provisoire. Préférablement, l'étape de texturation de surface comprend un calandrage comme illustré dansla
Si on revient à la
Les couches intermédiaires peuvent comprendre des fibres, préférablement des fibres de verre ou des fibres de carbone. Les fibres peuvent correspondre aux fibres telles que décrites ci-dessus. Les fibres dans chaque couche intermédiaire peuvent être cousues ensemble, maintenues ensemble par un agent de liaison, cousues et/ou tissées ensemble. L'agent de liaison permet de maintenir les fibres les unes aux autres.The intermediate layers may comprise fibers, preferably glass fibers or carbon fibers. The fibers may correspond to fibers as described above. The fibers in each interlayer may be sewn together, held together by a bonding agent, stitched and/or woven together. The bonding agent helps hold the fibers together.
Les couches intermédiaires peuvent être un tissu ouaté ou un tissu, préférablement un tissu de verre et plus préférablement un tissu de verre perméable.The intermediate layers may be a wadding fabric or fabric, preferably a glass fabric and more preferably a permeable glass fabric.
Les couches intermédiaires peuvent consister en une couche thermoplastique.The intermediate layers may consist of a thermoplastic layer.
Préférablement, la couche thermoplastique peut être une composition thermoplastique. La composition thermoplastique peut être un polymère thermoplastique et/ou un alliage polymère thermoplastique.Preferably, the thermoplastic layer may be a thermoplastic composition. The thermoplastic composition may be a thermoplastic polymer and/or a thermoplastic polymer alloy.
La couche thermoplastique peut comprendre au plus 10 % en poids de fibres, préférablement au plus 5 %.The thermoplastic layer may comprise at most 10% by weight of fibers, preferably at most 5%.
Préférablement, les couches intermédiaires peuvent présenter la même dimension et/ou géométrie que celle(s) des planches pultrudée. De même, chaque couche intermédiaire peut présenter une surface inférieure et une surface supérieure s'étendant dans une direction longitudinale. La surface supérieure et la surface inférieure peuvent être définies comme les deux surfaces les plus longues de la couche intermédiaire et la surface supérieure étant opposée à la surface inférieure.Preferably, the intermediate layers may have the same dimension and/or geometry as that of the pultruded boards. Likewise, each intermediate layer may have a lower surface and an upper surface extending in a longitudinal direction. The top surface and the bottom surface can be defined as the two longest surfaces of the middle layer and the top surface being opposite the bottom surface.
Selon un mode de réalisation, les couches intermédiaires peuvent présentent une épaisseur de 0,05 mm à 0,5 mm.According to one embodiment, the intermediate layers may have a thickness of 0.05 mm to 0.5 mm.
Le procédé selon l’invention peut comprendreune étape 130 d’empilement des planches pultrudéesen une forme de présemelle de longeron.Préférablement, cette étape est réalisée dans un moule.The method according to the invention may comprise a step 130 of stacking the pultruded boards in the form of a spar base . Preferably, this step is carried out in a mold.
L'étape d'empilement peut comprendre une étape de thermoformage.The stacking step may include a thermoforming step.
Selon un mode de réalisation, une couche intermédiaire peut être agencée entre la surface inférieure et la surface supérieure de deux planches pultrudées, par exemple, la surface supérieure ou inférieure de la couche intermédiaire fait face à la surface inférieure d'une première planche pultrudée et la surface supérieure ou inférieure de la couche intermédiaire fait face à la surface supérieure d'une deuxième planche pultrudée.According to one embodiment, an intermediate layer can be arranged between the lower surface and the upper surface of two pultruded boards, for example, the upper or lower surface of the intermediate layer faces the lower surface of a first pultruded board and the upper or lower surface of the intermediate layer faces the upper surface of a second pultruded board.
En variante, les planches pultrudées peuvent être séparées par une ou plusieurs couches intermédiaires.Alternatively, the pultruded boards may be separated by one or more intermediate layers.
L'étape d'empilement peut être effectuée jusqu'à ce qu'une épaisseur requise soit atteinte, préférablement selon l'épaisseur de la semelle de longeron prévue. Préférablement, la contrainte maximale est inférieure à la contrainte de rupture de la fibre et, plus préférablement, pour une fibre de carbone, elle est de 1,8 % ou moins. L'épaisseur peut être calculée en ce sens.The stacking step can be carried out until a required thickness is reached, preferably depending on the thickness of the planned spar flange. Preferably, the maximum stress is less than the breaking stress of the fiber and, more preferably, for a carbon fiber, it is 1.8% or less. The thickness can be calculated in this sense.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape d'empilement peut comprendre au moins deux planches pultrudées.According to another embodiment, the stacking step may comprise at least two pultruded boards.
Selon un mode de réalisation, l'étape d'empilement peut comprendre au moins une couche intermédiaire entre deux planches pultrudées.According to one embodiment, the stacking step may comprise at least one intermediate layer between two pultruded boards.
Le procédé selon l’invention peut comprendreune étape 140 d'assemblage des planches pultrudées empilées.Cette étape permet de former et finalement de produire une semelle de longeron. Selon un mode de réalisation, une forme de présemelle de longeron peut être assemblée en une semelle de longeron.The method according to the invention may include a step 140 of assembling the stacked pultruded boards. This step makes it possible to form and finally produce a spar flange. According to one embodiment, a form of spar base can be assembled into a spar base.
L'étape d'assemblage peut être réalisée dans un moule à semelle de longeron. Ce moule peut être le même que le moule pour empiler les planches pultrudées.The assembly step can be carried out in a spar flange mold. This mold can be the same as the mold for stacking pultruded boards.
En variante, les planches pultrudées empilées pour la semelle de longeron sont assemblées dans un moule à semelle de longeron et la semelle de longeron sera assemblée en pale de rotor, par exemple à l'aide d'un moule à pale de rotor.Alternatively, the stacked pultruded boards for the spar flange are assembled in a spar flange mold and the spar flange will be assembled into a rotor blade, for example using a rotor blade mold.
Selon un mode de réalisation, l'étape 140 d’assemblage peut être réalisée dans un moule à pale de rotor.According to one embodiment, the assembly step 140 can be carried out in a rotor blade mold.
Selon un mode de réalisation, les planches pultrudées empilées de la semelle de longeron sont assemblées au moment de la formation de la pale de rotor, préférablement par infusion et/ou par un adhésif thermoplastique.According to one embodiment, the stacked pultruded boards of the spar sole are assembled at the time of formation of the rotor blade, preferably by infusion and/or by a thermoplastic adhesive.
L'étape 140 d’assemblage peut comprendre l'assemblage plastique, le soudage plastique, l'infusion et préférablement l’infusion thermoplastique, le soudage ultrasonore, le soudage par induction, le soudage par fil résistif, le soudage au laser, le chauffage par un rayonnement infrarouge ou ultraviolet et/ou le collage. Le soudage plastique peut comprendre un chauffage. Le chauffage peut être choisi parmi un chauffage par conduction, le chauffage radial et/ou le chauffage volumétrique. Préférablement, l'étape d'assemblage peut comprendre un soudage. En effet, la semelle de longeron thermoplastique peut être soudée au lieu d'utiliser un adhésif, ce qui permet la production d'une semelle de longeron facilement recyclable et par conséquent d'une turbine de pale de rotor qui ne nécessite aucune séparation de matériau. Préférablement, l'interface de type soudure peut présenter une épaisseur supérieure ou égale à 0,05 mm, préférablement supérieure ou égale à 0,5 mm. L'épaisseur de l'interface de type soudure peut être mesurée par des procédés classiques, par exemple sur une section verticale de ladite interface de type soudure.The assembly step 140 may include plastic assembly, plastic welding, infusion and preferably thermoplastic infusion, ultrasonic welding, induction welding, resistive wire welding, laser welding, heating by infrared or ultraviolet radiation and/or bonding. Plastic welding may include heating. The heating can be chosen from conduction heating, radial heating and/or volumetric heating. Preferably, the assembly step may include welding. Indeed, the thermoplastic spar flange can be welded instead of using an adhesive, allowing the production of an easily recyclable spar flange and consequently a rotor blade turbine that requires no material separation . Preferably, the weld type interface may have a thickness greater than or equal to 0.05 mm, preferably greater than or equal to 0.5 mm. The thickness of the weld-type interface can be measured by conventional methods, for example on a vertical section of said weld-type interface.
Le procédé peut également comprendre une étape d'infusion. L'étape 140 d'assemblage peut comprendre l'infusion d'une résine polymère entre les planches pultrudées et le durcissement de la résine polymère afin de former la semelle de longeron. L'étape 140 d'assemblage peut comprendre l'infusion d'une résine polymère entre les planches pultrudées et le durcissement de la résine polymère afin de former la semelle de longeron, par exemple au moment de la formation de la pale de rotor.The process may also include an infusion step. The assembly step 140 may include infusing a polymer resin between the pultruded boards and curing the polymer resin to form the spar flange. The assembly step 140 may include infusing a polymer resin between the pultruded boards and hardening the polymer resin to form the spar flange, for example at the time of forming the rotor blade.
L'étape 140 d'assemblage peut comprendre l'application d'au moins une force de déformation à la semelle de longeron. L'application d'une déformation à la semelle de longeron peut permettre l'adoption de la forme du moule et l'adaptation à la forme d'une pale de turbine d'éolienne. La déformation peut être appliquée grâce à la chaleur par une force, une force sous vide, un poids et/ou un moule.The assembly step 140 may include applying at least one deformation force to the spar flange. Applying a deformation to the spar flange can allow adoption of the shape of the mold and adaptation to the shape of a wind turbine blade. The deformation can be applied using heat by force, vacuum force, weight and/or mold.
Le procédé de production d'une semelle de longeron selon l'invention peut en outre comprendre une étape 150 de thermoformage. L'étape 150 thermoformage peut correspondre à l'étape de thermoformage telle que divulguée ci-dessus.The method of producing a spar sole according to the invention may further comprise a thermoforming step 150. The thermoforming step 150 may correspond to the thermoforming step as disclosed above.
Le procédé selon l'invention représente une production plus rapide et économe en énergie par rapport à la pultrusion thermoplastique classique à l'aide notamment d'une pultrusion réactive. De plus, comme montré, le procédé permet la production de semelles de longeron qui présentent des propriétés identiques (ou meilleures) à celles d'une semelle de longeron thermodurcissable.The process according to the invention represents faster and energy-efficient production compared to conventional thermoplastic pultrusion using in particular reactive pultrusion. Additionally, as shown, the process allows the production of spar flanges which have identical (or better) properties to those of a thermosetting spar flange.
Le procédé laisse toute liberté pour remplacer l'utilisation d'une couche provisoire qui est coûteuse et ralentit la production par le calandrage d'au moins une surface de la planche pultrudée pour améliorer la rugosité de surface. Le procédé laisse également toute liberté pour souder l'ensemble de la semelle de longeron.The process leaves complete freedom to replace the use of a temporary layer which is costly and slows down production by calendering at least one surface of the pultruded board to improve surface roughness. The process also leaves complete freedom to weld the entire spar base.
De plus, le procédé permet la production d'une semelle de longeron et d'une pale d'éolienne recyclables.In addition, the process allows the production of a recyclable spar flange and wind turbine blade.
Enfin, le procédé selon l'invention permet de réduire les déchets, le temps et le coût tout en répondant aux besoins et exigences du secteur.Finally, the process according to the invention makes it possible to reduce waste, time and cost while meeting the needs and requirements of the sector.
Selon un autre aspect, l'invention proposeune semelle de longeronpour une turbine d'éolienne pouvant être obtenue, préférablement étant obtenue, par un procédé selon l'invention.According to another aspect, the invention proposes a spar sole for a wind turbine which can be obtained, preferably being obtained, by a method according to the invention.
Une semelle de longeron pour une turbine d’éolienne peut comprendre une pluralité de planches pultrudées assemblées, lesdites planches pultrudées étant un composite thermoplastique, ledit composite thermoplastique comprenant 45 % ou moins en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au moins 55 % en volume de fibres. Préférablement, le composite thermoplastique comprend 40 % ou moins en volume d'une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au moins 60 % en volume de fibres et encore plus préférablement, le composite thermoplastique comprend 35 % ou moins en volume d'une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au moins 65 % en volume de fibres. Les planches pultrudées sont un composite thermoplastique comprenant au moins 25 % en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au plus 75 % en volume de fibres. Préférablement, le composite thermoplastique comprend au moins 27 % en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au plus 73 % en volume de fibres. Plus préférablement, le composite thermoplastique comprend au moins 30 % en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au plus 70 % en volume de fibres. Les planches pultrudées sont un composite thermoplastique comprenant entre 25 % et 45 % en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et entre 55 % et 75 % en volume de fibres. Préférablement, le composite thermoplastique comprend entre 27 % et 40 % en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et entre 60 % et 73 % en volume de fibres. Plus préférablement, le composite thermoplastique comprend entre 30 % et 35 % en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et entre 65 % et 70 % en volume de fibres.A spar flange for a wind turbine may comprise a plurality of assembled pultruded boards, said pultruded boards being a thermoplastic composite, said thermoplastic composite comprising 45% or less by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at least 55% fiber by volume. Preferably, the thermoplastic composite comprises 40% or less by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at least 60% by volume of fibers and even more preferably, the thermoplastic composite comprises 35% or less by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at least 65% by volume of fibers. Pultruded boards are a thermoplastic composite comprising at least 25% by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at most 75% by volume of fibers. Preferably, the thermoplastic composite comprises at least 27% by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at most 73% by volume of fibers. More preferably, the thermoplastic composite comprises at least 30% by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at most 70% by volume of fibers. Pultruded boards are a thermoplastic composite comprising between 25% and 45% by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and between 55% and 75% by volume of fibers. Preferably, the thermoplastic composite comprises between 27% and 40% by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and between 60% and 73% by volume of fibers. More preferably, the thermoplastic composite comprises between 30% and 35% by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and between 65% and 70% by volume of fibers.
Selon un mode de réalisation, lesdites planches pultrudées peuvent présenter au moins une surface texturée. La surface texturée peut présenter un Ra entre 3 µm et 30 µm selon la norme ISO 4287: 1997.According to one embodiment, said pultruded boards may have at least one textured surface. The textured surface can have an Ra between 3 µm and 30 µm according to ISO 4287:1997.
Les planches pultrudées peuvent être séparées par une ou plusieurs couches intermédiaires. La semelle de longeron selon l'invention peut comprendre des couches intermédiaires telles que divulguées ci-dessus.Pultruded boards can be separated by one or more intermediate layers. The spar sole according to the invention may comprise intermediate layers as disclosed above.
Préférablement, la semelle de longeron selon l'invention ne comprend pas de thermodurcissable.Preferably, the spar sole according to the invention does not include thermosetting.
Préférablement, la semelle de longeron selon l'invention ne comprend pas de couche provisoire.Preferably, the spar sole according to the invention does not include a temporary layer.
La semelle de longeron pour une turbine d'éolienne selon l'invention est facilement recyclable. De plus, la semelle de longeron selon l'invention présente une résistance élevée et est légère. Elle présente également une très bonne résistance aux UV ainsi qu’aux chocs.The spar sole for a wind turbine according to the invention is easily recyclable. In addition, the spar sole according to the invention has high strength and is light. It also has very good UV and impact resistance.
La semelle de longeron selon l'invention peut également être facilement thermoformée, liée, soudée et/ou surmoulée.The spar sole according to the invention can also be easily thermoformed, linked, welded and/or overmolded.
Les semelles de longeron selon l'invention présentent des propriétés mécaniques similaires par rapport à celles de résines thermodurcissables. De plus, les semelles de longeron selon l'invention répondent aux spécifications requises dans le domaine.The spar soles according to the invention have similar mechanical properties compared to those of thermosetting resins. In addition, the spar soles according to the invention meet the specifications required in the field.
Selon un autre aspect, la présente invention concerneune pale de rotorcomprenant une semelle de longeron selon l’invention.According to another aspect, the present invention relates to a rotor blade comprising a spar flange according to the invention.
Une pale de rotor peut comprendre une forme sectionnelle transversale qui passe d’une pointe à une racine de la pale de rotor, correspondant à une zone de fixation. La pale de rotor peut comprendre un boîtier externe définissant une surface inférieure et une surface supérieure et un bord d'attaque et un bord de fuite. Le boîtier externe est par exemple plus particulièrement formé avec une semelle de longeron.A rotor blade may include a cross-sectional shape that extends from a tip to a root of the rotor blade, corresponding to an attachment area. The rotor blade may include an outer housing defining a bottom surface and a top surface and a leading edge and a trailing edge. The external housing is for example more particularly formed with a spar sole.
Préférablement, la semelle de longeron s'étend le long de la pale de turbine d'éolienne et entre au moins le bord d'attaque et/ou au moins le bord de fuite. La semelle de longeron permet d'améliorer la stabilité et la rigidité locale par rapport à une pale de rotor en composite polymère thermoplastique uniquement.Preferably, the spar flange extends along the wind turbine blade and between at least the leading edge and/or at least the trailing edge. The spar flange improves stability and local rigidity compared to a thermoplastic polymer composite rotor blade only.
La présente invention basée sur l'utilisation d'un composite polymère thermoplastique permet de produire une nouvelle pale de rotor. La pale de rotor selon l'invention est facilement recyclable et plus recyclable par rapport à une pale de rotor actuelle. De plus, la pale de rotor selon l'invention présente des propriétés mécaniques similaires par rapport à celles des pales de rotor actuelles et plus particulièrement par rapport à une pale de rotor thermodurcissable et à une pale de rotor thermodurcissable-thermoplastique.The present invention based on the use of a thermoplastic polymer composite makes it possible to produce a new rotor blade. The rotor blade according to the invention is easily recyclable and more recyclable compared to a current rotor blade. In addition, the rotor blade according to the invention has similar mechanical properties compared to those of current rotor blades and more particularly compared to a thermosetting rotor blade and a thermosetting-thermoplastic rotor blade.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne unprocédé de production d’une pale de rotorcomprenant une semelle de longeron selon l’invention. Le procédé peut comprendre une étape d'association de la semelle de longeron avec une coque et une âme de cisaillement. Le procédé peut également comprendre une étape d'assemblage de ces éléments par collage, soudage ou infusion.According to another aspect, the present invention relates to a method of producing a rotor blade comprising a spar flange according to the invention. The method may include a step of associating the spar flange with a shell and a shear web. The method can also include a step of assembling these elements by bonding, welding or infusion.
Eu égard à l'étape d'association, différents processus peuvent être utilisés. On peut mentionner l’infusion de résine assistée par le vide (VARI), le moulage par transfert de résine assisté par le vide (VARTM), la pultrusion, le moulage par infusion sous vide, le moulage par infusion sous pression, le moulage en autoclave, le moulage par transfert de résine (RTM) et ses variantes (HP-RTM, C-RTM, I-RTM), le moulage par injection et réaction (RIM), le moulage par injection et réaction renforcée (R-RIM) et ses variantes, le moulage à la presse, le moulage par compression, le moulage par compression liquide (LCM) ou le moulage en feuille (SMC) ou le moulage en vrac (BMC). Préférablement, la pale de rotor en composite polymère est fabriquée par moulage par injection à basse pression, par moulage par infusion ou par moulage de composite polymère thermoplastique (méth)acrylique.With regard to the association step, different processes can be used. We can mention vacuum assisted resin infusion (VARI), vacuum assisted resin transfer molding (VARTM), pultrusion, vacuum infusion molding, pressure infusion molding, die casting. autoclave, resin transfer molding (RTM) and its variants (HP-RTM, C-RTM, I-RTM), injection and reaction molding (RIM), reinforced injection and reaction molding (R-RIM) and its variations, press molding, compression molding, liquid compression molding (LCM) or sheet molding (SMC) or bulk molding (BMC). Preferably, the polymer composite rotor blade is manufactured by low pressure injection molding, infusion molding or thermoplastic (meth)acrylic polymer composite molding.
Un premier processus préféré de fabrication d’une pale de turbine d’éolienne est un processus selon lequel la composition thermoplastique est transférée sur le renforcement fibreux par imprégnation du renforcement fibreux dans un moule.A first preferred process for manufacturing a wind turbine blade is a process according to which the thermoplastic composition is transferred to the fibrous reinforcement by impregnation of the fibrous reinforcement in a mold.
Un deuxième processus préféré de fabrication d'une pale de turbine d’éolienne comprend des processus selon lesquels la composition thermoplastique est utilisée dans un processus de pultrusion. Les fibres sont guidées par l'intermédiaire d'un lot ou dans une chambre d'injection d'une composition thermoplastique comprenant la composition selon l'invention. Les fibres sous forme de renforcement fibreux sont, par exemple, sous une forme d’un stratifil unidirectionnel ou d’un mat de filaments continus. Après imprégnation, les fibres mouillées sont tirées à travers une filière chauffée où la polymérisation se produit.A second preferred process of manufacturing a wind turbine blade includes processes whereby the thermoplastic composition is used in a pultrusion process. The fibers are guided through a batch or into an injection chamber of a thermoplastic composition comprising the composition according to the invention. The fibers in the form of fibrous reinforcement are, for example, in the form of a unidirectional roving or a mat of continuous filaments. After impregnation, the wetted fibers are pulled through a heated die where polymerization occurs.
Un troisième processus de fabrication préféré est l’infusion de résine assistée par le vide (VARI).A third preferred manufacturing process is vacuum-assisted resin infusion (VARI).
Le procédé de production d'une pale de rotor peut en outre comprendre un traitement subséquent dans le but de renforcer le boîtier extérieur et d'améliorer les propriétés mécaniques et chimiques correspondantes. Le traitement peut par exemple être situé spécifiquement dans certaines zones de la surface externe de la pale de rotor, par exemple le long du bord d'attaque. Dans ce cas, le traitement peut comprendre le dépôt d'une couche de protection de plastique ou de métal recouvrant le bord d'attaque.The method for producing a rotor blade may further include subsequent processing with the aim of strengthening the outer casing and improving the corresponding mechanical and chemical properties. The treatment can for example be located specifically in certain areas of the outer surface of the rotor blade, for example along the leading edge. In this case, treatment may include depositing a protective layer of plastic or metal covering the leading edge.
Le procédé de production d'une pale de rotor peut en outre comprendre une étape de postformage. Le postformage comprend le cintrage et également la modification de la forme de la pièce en composite. Le processus de fabrication d'une pale de rotor peut en outre comprendre une étape de laminage.The process for producing a rotor blade may further include a postforming step. Postforming includes bending and also changing the shape of the composite part. The process of manufacturing a rotor blade may further include a rolling step.
Selon un autre aspect, la présente invention proposeune turbine d'éoliennecomprenant une semelle de longeron selon l’invention et/ou une pale de rotor selon l’invention.According to another aspect, the present invention proposes a wind turbine comprising a spar sole according to the invention and/or a rotor blade according to the invention.
La turbine d'éolienne selon l'invention présente les mêmes avantages que la semelle de longeron selon l'invention et/ou la pale de rotor selon l'invention. En effet, une turbine d'éolienne selon l'invention est facilement recyclable tout en présentant des propriétés mécaniques et chimiques qui répondent aux exigences de l'industrie éolienne.The wind turbine according to the invention has the same advantages as the spar sole according to the invention and/or the rotor blade according to the invention. Indeed, a wind turbine according to the invention is easily recyclable while having mechanical and chemical properties which meet the requirements of the wind industry.
Tableau 1 - Propriétés suivant la spécification d’une semelle de longeron d'une turbine d’éolienne
L'invention permet de proposer une semelle de longeron comprenant des thermoplastiques, préférablement sans thermodurcissables et par conséquent facilement recyclable tout en présentant des propriétés mécaniques et chimiques qui répondent aux exigences de l'industrie éolienne.The invention makes it possible to propose a spar sole comprising thermoplastics, preferably without thermosets and therefore easily recyclable while having mechanical and chemical properties which meet the requirements of the wind power industry.
L’invention permet la fourniture d'une solution recyclable pour une semelle de longeron et préférablement pour une semelle de longeron pultrudée et par conséquent pour une pale de rotor et une turbine d'éolienne. Chaque planche pultrudée ne doit pas être collée à une autre. De plus, une semelle de longeron thermoplastique présente des propriétés mécaniques similaires par rapport à celles de résines thermodurcissables et par conséquent pour la pale de rotor et la turbine d'éolienne.The invention allows the provision of a recyclable solution for a spar flange and preferably for a pultruded spar flange and therefore for a rotor blade and a wind turbine turbine. Each pultruded board must not be glued to another. Additionally, a thermoplastic spar flange exhibits similar mechanical properties to those of thermosetting resins and consequently to the rotor blade and wind turbine.
De plus, l'invention permet de réduire les déchets et de faciliter le processus de pultrusion.Additionally, the invention reduces waste and facilitates the pultrusion process.
De plus, grâce au comportement thermoplastique, il est possible de concevoir un motif directement, sans utilisation de couche provisoire par exemple.In addition, thanks to the thermoplastic behavior, it is possible to design a pattern directly, without using a temporary layer for example.
L’invention permet également d’économiser du temps et de réduire les temps de cycle et le coût.The invention also saves time and reduces cycle times and cost.
L’invention peut être sujette à de nombreuses variantes et applications autres que celles décrites ci-dessus. En particulier, sauf indication contraire, les différentes caractéristiques structurales et fonctionnelles de chacune des mises en œuvre décrites ci-dessus ne doivent pas être considérées comme combinées et/ou liées étroitement et/ou inextricablement les unes aux autres, mais au contraire comme de simples juxtapositions. De plus, les caractéristiques structurales et/ou fonctionnelles des divers modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être le sujet en entier ou en partie d’une quelconque juxtaposition différente ou d’une quelconque combinaison différente.The invention may be subject to numerous variants and applications other than those described above. In particular, unless otherwise indicated, the different structural and functional characteristics of each of the implementations described above should not be considered as combined and/or linked closely and/or inextricably to each other, but on the contrary as simple juxtapositions. In addition, the structural and/or functional characteristics of the various embodiments described above may be the subject in whole or in part of any different juxtaposition or any different combination.
Claims (16)
- fourniture (110) d'une pluralité de planches pultrudées, lesdites planches pultrudées étant un composite thermoplastique comprenant 45 % ou moins en volume d’une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques et au moins 55 % en volume de fibres, préférablement des fibres de carbone ;
- empilement (130) des planches pultrudées en une forme de présemelle de longeron ; et
- assemblage (140) des planches pultrudées empilées afin de produire la semelle de longeron.
- providing (110) a plurality of pultruded boards, said pultruded boards being a thermoplastic composite comprising 45% or less by volume of a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers and at least 55% by volume of fibers, preferably fibers carbon fibers;
- stacking (130) of the pultruded boards in the shape of a spar base; And
- assembly (140) of stacked pultruded boards to produce the spar flange.
- fourniture (111) de fibres en stratifils ;
- imprégnation (112) des fibres par une résine polymère comprenant une matrice polymère comprenant des polymères (méth)acryliques ;
- chauffage (113) des fibres imprégnées ;
- refroidissement (114) du composite chauffé avec un calandrage facultatif ; et
- retrait (116) des planches pultrudées.
- supply (111) of fibers in rovings;
- impregnation (112) of the fibers with a polymer resin comprising a polymer matrix comprising (meth)acrylic polymers;
- heating (113) of the impregnated fibers;
- cooling (114) the heated composite with optional calendering; And
- removal (116) of the pultruded boards.
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