FR3073167A1

FR3073167A1 - Procede de fabrication d’un produit composite

Info

Publication number: FR3073167A1
Application number: FR1771167A
Authority: FR
Inventors: Christian Fischer; Julien Rion; Sophie De Riijk
Original assignee: BCOMP SA
Current assignee: BCOMP SA
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2019-05-10
Anticipated expiration: 2037-11-06
Also published as: FR3073167B1; WO2019087141A1; CN210553147U

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un produit composite en feuille ou bande comprenant les étapes suivantes : - Fournir des particules de polymère et un treillis comprenant une face supérieure et une face inférieure opposée à la face supérieure, la face supérieure étant destinée à recevoir des particules de polymère ; - Saupoudrer la face supérieure d'au moins une portion du treillis avec les particules de polymère pour recouvrir ladite face supérieure de particules de polymère; - Chauffer une portion du treillis recouverte des particules de polymère en maintenant la face supérieure recouverte au regard d'un élément chauffant, ladite portion chauffée du treillis étant maintenue à plat et sans contact sur la face supérieure et sur la face inférieure de ladite portion pendant le chauffage. L'invention concerne également un dispositif pour fabriquer ledit produit composite, ledit produit composite et son utilisation.

Description

Domaine technique [0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un produit composite et un dispositif pour fabriquer un tel produit.

Etat de la technique [0002] Les produits composites sont classiquement utilisés comme structure de renfort ou ossature, pour améliorer les propriétés mécaniques d’une pièce.

[0003] Un produit composite comprend fréquemment un assemblage de fils et une matrice constituée d’un polymère. L’assemblage de fils peut prendre différentes formes.

[0004] Le document WO2015121583 décrit la fabrication d’un composite sous la forme d’un assemblage de mèches imprégnées et tissées en bandes. Les bandes ont typiquement une largeur autour de 100 mm. Dans cette méthode, les mèches sont imprégnées sur lit fluidisé. Puis, les mèches sont calibrées, dans le sens où elles sont compressées dans une calandre chauffée qui permet de conférer les dimensions voulues à chaque mèche.

[0005] Le document WO2010034771 décrit un article composite polyamide composé d’une étoffe ou assemblage de fils, les fils étant soudés l’un sur l’autre par une résine polyamide. L’imprégnation des fils par le polyamide se fait sous pression au moyen d’une presse hydraulique. Ce type d’imprégnation nécessite un appareillage complexe à installer, par exemple des presses avec des moules adaptés à la forme et aux dimensions de l’étoffe.

[0006] La demanderesse souhaite fabriquer des produits composites comprenant un assemblage de fils imprégnés de polymère et sous forme d’une grille, autrement dit un treillis. De tels treillis imprégnés peuvent être utilisés en tant que tels, ou plus fréquemment comme produits semi-finis pour être enduits de résine ou de polymère afin de servir comme renforts dans des panneaux, ou d’autres éléments, composites flexibles ou rigides.

[0007] Dans un assemblage de fils sous forme de grille, lors du saupoudrage des particules de polymères sur la grille, les particules de polymère peuvent passer au travers de la grille, via l’ouverture des mailles de la grille. Pour cette raison, la grille repose généralement sur une bande d’un convoyeur, qui déplace la grille depuis le saupoudrage vers le chauffage. Mais cette solution n’est pas satisfaisante : lors du saupoudrage les particules de polymère se déposent sur les fils mais également dans l’ouverture des mailles de la grille. Dans ce cas, lors du chauffage, l’imprégnation du fils n’est pas satisfaisante puisque le polymère fond et à tendance à s’accumuler entre la grille et la bande. De plus, après chauffage, l’ouverture des mailles est bouchée par du polymère, il arrive fréquemment que la grille reste collée sur la bande. Le décollage de la grille entraîne une dégradation de l’imprégnation de la grille.

[0008] Ainsi, les techniques existantes ne permettent pas d’obtenir un produit composite à base d’une grille de fils. Il existe ainsi un besoin pour une méthode de fabrication d’un produit composite comprenant un assemblage de fils sous forme d’une grille.

Bref résumé de l’invention [0009] Un but de la présente invention est de proposer un procédé exempt ou qui minimise les limitations des procédés connus.

[0010] Un autre but de l’invention est de fournir un produit composite comprenant un assemblage de fils en treillis.

[0011] Un autre but de l’invention est de fournir un produit composite en treillis et présentant des propriétés mécaniques améliorée, par exemple la résistance en flexion et la résistance à l’impact ou aux chocs.

[0012] Un autre but de la présente invention est de fournir un produit composite comprenant un treillis de fils à base de fibres végétales, notamment du lin.

[0013] Selon l’invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d’un procédé de fabrication d’un produit composite en feuille ou bande, le procédé comprenant les étapes suivantes :

BCOMP-4-FR

- Fournir des particules de polymère et un treillis formé de fils entrecroisés, les fils étant à base de fibres, ledit treillis comprenant une face supérieure et une face inférieure opposée à la face supérieure, la face supérieure étant destinée à recevoir les particules de polymère ;

- Saupoudrer la face supérieure d’au moins une portion du treillis avec les particules de polymère pour recouvrir ladite face supérieure avec les particules de polymère;

- Chauffer la portion du treillis recouverte de particules de polymère en maintenant la face supérieure recouverte au regard d’un élément chauffant, les particules de polymères étant chauffées à une température au moins égale à la température de fusion du polymère, ladite portion chauffée du treillis étant maintenue à plat et sans contact sur la face supérieure et sur la face inférieure de ladite portion pendant le chauffage.

[0014] Cette solution présente notamment l’avantage par rapport à l’art antérieur de permettre une imprégnation asymétrique des fils du treillis. Pour cela, les particules sont saupoudrées sur la face supérieure du treillis, puis ladite face est placée au regard, c’est-à-dire en face, d’un élément chauffant. Durant le chauffage, la portion chauffée est maintenue à plat face à un élément chauffant pour permettre un chauffage homogène de la portion chauffée. Maintenir une portion plane permet d’éviter que le polymère fondu ne se déplace d’un côté ou de l’autre de la portion chauffée. Par ailleurs, favorise également un chauffage uniforme sur la portion plane du treillis. Le chauffage depuis la face supérieure, sur une portion maintenue à plat et sans contact permet d’obtenir une imprégnation asymétrique.

[0015] Lors du chauffage la portion chauffée est également maintenue sans contact sur la face supérieure et sur la face inférieure. Autrement dit la portion chauffée est suspendue, libre de tous contact, aucune pression ne s’exerce sur la portion chauffée pendant l’imprégnation du polymère dans le fil. Par exemple, aucun élément du poste de chauffage ne vient en contact sur la face supérieure ou inférieur de la portion chauffée. Par exemple, la portion de grille chauffée n’est pas sur la bande d’un convoyeur. Ainsi, le polymère fondu peut se répartir sans contrainte tout autour des fils de la portion chauffée.

BCOMP-4-FR [0016] Par exemple, si le chauffage est assuré par un four à infrarouge comprenant une chambre équipée de lampes à infrarouge comme élément chauffant : il n’y a pas de contact entre la face supérieure et les lampes à infrarouge. Il n’y a pas non plus de contact entre la face inférieure et le bord inférieur de la chambre. Cela permet de ne pas perturber la distribution du polymère fondu sur les fils de la portion chauffée.

[0017] Une partie du polymère fondu imprègne la face supérieure. Une autre partie du polymère fondu coule par gravité sur le pourtour du fil et imprègne progressivement le fil au fur et à mesure de l’écoulement. Ainsi, on observe un gradient d’imprégnation ou imprégnation asymétrique depuis la face supérieure vers la face inférieure : la portion chauffée du treillis présente une imprégnation plus importante sur la face supérieure que sur la face inférieure. Autrement dit, la section du fil de la portion chauffée présente une imprégnation asymétrique : sur la partie inférieure du fil, il y a moins de polymère fondu disponible que sur la partie opposée, l’imprégnation est ainsi moins profonde. Par exemple, la profondeur d’imprégnation est typiquement de 40-80% du rayon du fil dans la partie supérieure, de 20-60% du rayon dans la partie médiane et de 10-40% dans la partie inférieure.

[0018] Il est intéressant de pouvoir fabriquer un produit composite avec une quantité supérieure de polymère sur la face supérieure car cela renforce, la rigidité en flexion, lorsque ce composite est utilisé comme grille de renfort sur un matériau de base, par exemple un mat. Par ailleurs, cela permet de renforcer la résistance à l’impact lors d’un choc ou d’un charge avec un élément extérieur : le fil ne casse pas de manière nette mais s’effiloche lentement, conservant un effet de filet stabilisateur.

[0019] Avantageusement, le produit selon l’invention présente des propriétés mécaniques améliorées tout en restant léger, puisque l’imprégnation est asymétrique ce qui limite la masse de polymère. Une imprégnation symétrique augmenterait sensiblement le poids du produit composite sans augmenter significativement les propriétés mécanique, notamment la rigidité.

[0020] Ainsi, de manière surprenante, le produit selon l’invention est généralement plus léger que les produits composites existants ayant une

BCOMP-4-FR résistance comparable, mais cela permet d’améliorer les propriétés mécaniques, notamment la rigidité ou la résistance à la charge ou au choc.

[0021] Les produits composites selon la présente invention sont en forme de plaque ou bande : ils peuvent être facilement associés avec une autre pièce, par collage ou soudage, pour renforcer ladite pièce. Par exemple, dans l’automobile, une feuille ou une bande de produit composite selon la présente invention peut être utilisé comme renfort sur une garniture de porte ou un tableau de bord ou toute autre pièce d’habillage intérieur de voiture. La feuille ou la bande est laminée sur un matériau de base, tel que par exemple un feutre non tissé de fibres végétales et polypropylène et cet ensemble est chauffé audessus du point de fusion du polymère et mis en forme dans un moule sous presse.

[0022] Avantageusement, selon l’invention le chauffage de la portion de treillis recouverte de particules de polymère s’effectuent essentiellement par le dessus, c’est-à-dire par la face supérieure. Ainsi, le polymère fondu protège les fibres de l’élément chauffant, pour éviter que les fils soient dégradés, par exemple brûlés, par l’élément chauffant. Avantageusement, le polymère absorbe une partie de la chaleur, de sorte que les fibres du fil sont moins chauffées que le polymère, ce qui permet de les préserver.

[0023] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend :

- Refroidir ladite portion chauffée du treillis, ladite portion étant maintenue à plat et sans contact sur la face supérieure et sur la face inférieure de ladite portion pendant le refroidissement, l’étape de refroidissement ayant lieu après l’étape de chauffage.

Le refroidissement permet au polymère fondu qui a imprégné le fil ou qui se trouve en surface du fil, de passer de l’état fondu à l’état solide. Avantageusement, lors du refroidissement, de façon similaire au chauffage, la portion comprenant du polymère fondu est maintenue à plat et sans contact. Autrement dit, il ne s’exerce aucune pression ou contrainte ou contact sur le fil imprégné et recouvert de polymère fondu, et le treillis est maintenu à plat. Dans ce cas, la répartition du polymère fondu est soumise uniquement à la gravité, aucune contrainte extérieure ne perturbe la répartition du polymère. Par exemple, lorsque le treillis repose sur un support ou lorsqu’il est incliné, et que le polymère fondu se solidifie, l’imprégnation asymétrique du treillis peut être

BCOMP-4-FR modifiée par l’inclinaison du treillis, ou par le support sous le treillis. Par ailleurs, si le treillis est sur un support pendant le refroidissement, le treillis peut rester collé sur le support. Finalement tout contact avec un support peut modifier la géométrie circulaire des fils imprégnés qui est avantageuse pour l’effet de renfort du treillis. Ainsi, maintenir le treillis à plat et sans contact pendant le refroidissement permet d’éviter ces inconvénients et de maintenir la répartition asymétrique du polymère sur le treillis pendant le refroidissement et de ne pas altérer la géométrie circulaire des fils.

[0024] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend:

- - Laminer la face inférieure et/ou la face supérieure de la portion chauffée sur un mat.

Le mat peut être laminé sur la face inférieure ou alternativement sur la face supérieure de la portion du treillis chauffée. De préférence, le mat est laminé sur la face inférieure de la portion chauffée. La demanderesse a observé que lorsque le mat est collé sur la partie inférieure du fil imprégné, à l’opposé de la partie supérieure qui comprend plus de polymère, les propriétés mécaniques sont meilleures. Il est également possible de faire un empilement « sandwich », la portion chauffée étant comprise entre deux mats. Le laminage du treillis sur un mat permet d’augmenter significativement la rigidité du mat avec un apport de poids réduit.

[0025] De préférence, l’étape de laminage a lieu entre l’étape de chauffage et l’étape de refroidissement. Dans ce cas, au moins une partie du polymère est encore fondu, ce qui permet de favoriser l’adhérence entre le mat et le treillis. Le mat est mis en contact avec le polymère fondu. Avantageusement, la mise en contact se fait avec une très faible pression ou sans pression sur le treillis, pour minimiser l’impact du laminage sur l’épaisseur (la section) du treillis, car les fils du treillis agissant comme nervures de renfort, leur effet est directement lié à l’épaisseur finale du treillis.

[0026] Par exemple, le mat est laminé sur la face inférieure du treillis. Par exemple, les moyens pour laminer comprennent un rouleau déroulant, un rouleau de contact et un rouleau de pression. Le rouleau déroulant déroule le mat vers un rouleau de contact qui présente le mat au regard de la face inférieure du treillis. Le rouleau de pression et le rouleau de contact sont de part

BCOMP-4-FR et d’autre du treillis, respectivement au regard de la face inférieure et de la face supérieure.

[0027] De préférence, l’espacement entre le rouleau de contact et la face inférieure du treillis correspond à l’épaisseur du mat ou légèrement supérieure, de sorte que le rouleau de contact n’exerce pas de pression ou une pression minimale sur la face inférieure du treillis.

[0028] De préférence, l’espacement entre le rouleau de pression et le rouleau de contact correspond à l’épaisseur du treillis à la sortie du chauffage, additionnée de l’épaisseur du mat en cas de mat. Cela permet de minimiser au maximum la pression sur treillis et la déformation de celui-ci.

[0029] De préférence, le rouleau de pression est recouvert d’un matériau non adhésif, par exemple un composant en silicone ou en téflon, pour ne pas adhérer à la face supérieure ou inférieure du treillis imprégné. La surface de contact est également de préférence molle et élastique, afin de s’adapter à la géométrie du treillis et de minimiser l’écrasement des fils.

[0030] Alternativement, il est possible de laminer le mat sur le treillis après refroidissement. Dans ce cas, il est possible de coller le mat sur le treillis en utilisant un adhésif. Une autre possibilité est de réchauffer le treillis pour faire fondre au moins une partie du treillis et faire adhérer le mat. Une autre possibilité est aussi de chauffer un mat préimprégné pour en faire fondre la matrice thermoplastique qui va ensuite adhérer au treillis. Alternativement, il est possible de réchauffer à la fois le treillis et le mat pour en faire fondre la matrice des deux composants et les adhérer.

[0031] Dans un mode de réalisation, la face supérieure d’au moins une portion du treillis est recouverte d’au moins la même masse surfacique de particule de polymère que la masse surfacique du treillis non imprégné. Par exemple, un treillis de 200g/m² sera saupoudré d’au moins 200 g/m² de particules de polymère. La demanderesse a observé que cela permet de bons résultats d’imprégnation.

[0032] Par exemple, dans un mode de réalisation, le saupoudrage est effectué par un diffuseur de particules, par exemple un tamis vibrant, le ratio

BCOMP-4-FR entre la masse de particules saupoudrées Ms et la masse de particules déposées Md sur la face supérieure étant supérieur à 2, le ratio Ms/Md supérieur à 3, de préférence supérieur à 4, préférentiellement supérieur à 5. Dans ce mode de réalisation, la demanderesse a découvert qu’il était possible de déposer une quantité suffisante de particules sur les fils malgré les ouvertures de mailles. Lorsque la masse saupoudrée Ms est en excès par rapport à la masse déposée Md, en particulier Ms/Md compris entre 5 et 9, la masse Ms est suffisante pour obtenir une imprégnation satisfaisante. Par exemple, pour un treillis de maille de 14x14 mm, un Ms/Md compris entre 5 et 6 fournit des résultats intéressants ; pour un treillis de maille de 28x28 mm, un Ms/Md compris entre 7 et 9 fournit des résultats intéressants.

[0033] Le but du poste de saupoudrage est de déposer des particules de polymère sur le treillis. Il existe plusieurs dispositifs pour effectuer cette action : par exemple le poste de saupoudrage comprend un tambour avec un système de peignes sur le pourtour, la poudre sur le tambour se dépose (tombe) ensuite sur un tamis vibrant.

[0034] Alternativement, on pourrait utiliser un distributeur avec un moyen de contrôle de la distribution pour déposer des particules uniquement sur le fil, et ceux dans une quantité déterminée.

[0035] Dans un mode de réalisation, la grille est disposée sur un support pendant le saupoudrage, par exemple une bande d’un convoyeur. A l’issu du saupoudrage, au moins une portion de la grille saupoudrée quitte le support, avant le chauffage, de façon à faire tomber par gravité les particules accumulées dans les ouvertures de mailles et de les recycler pour le saupoudrage d’une autre section du treillis.

[0036] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend:

- Préchauffer au moins une portion du treillis avant le saupoudrage.

Le préchauffage permet notamment de sécher le treillis lorsque les fils sont humides ou contiennent de l’humidité, comme c’est fréquemment le cas avec des fibres végétales. De plus, cela permet d’améliorer l’adhérence des particules de polymère solide qui s’adhère plus facilement sur un fil préchauffé.

[0037] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend:

BCOMP-4-FR

- Découper le treillis en feuille ou bande après l’étape de chauffage ou de refroidissement.

[0038] Dans un mode de réalisation, les particules ont une dimension comprise entre 100 pm et 600 pm.

[0039] Selon un mode de réalisation, le treillis a une maille polygonale, par exemple rectangulaire ou carré. Alternativement, le treillis peut avoir une maille comprenant des bords courbés.

[0040] Dans un mode de réalisation, le treillis comprend une maille avec une ouverture de maille supérieure ou égale à 1 cm, de préférence compris entre 1 cm et 6 cm, préférentiellement entre 1 cm et 3 cm.

[0041] Selon un mode de réalisation, les fils sont à base de fibre végétale, par exemple de lin ou à partir de fibres cellulosique. Dans un mode de réalisation, la fibre est choisie parmi le lin, le chanvre, le kenaf, l’ortie, le jute, l’abaca, le sisal. Les fils produits à base de fibres végétales ont généralement une certaine torsion introduite pendant le filage, ce qui permet d’améliorer la résistance à la compression radiale du fil, qui présentera ainsi une épaisseur plus importante après laminage sur un mat et améliorera par conséquent l’effet de renfort en flexion du treillis. La densité des fibres végétales est également faible, de l’ordre de 1.2-1.6, ce qui permet d’obtenir une plus grande épaisseur de treillis pour un poids donné, et ainsi améliorer encore l’effet de renfort du treillis. De part leur provenance naturelle, l’emploi de ces fibres permet également de réduire l’impact écologique de la production de pièces renforcées par le treillis.

[0042] Selon un mode de réalisation, les fils sont à base de fibre synthétique, par exemple à base de polymère, de fibre de carbone, de fibre de verre, de fibre de basalte ou d’un mélange de ces différents types de fibres.

[0043] Selon un autre mode de réalisation, le fil est à base de fibre animale, par exemple de la soie.

[0044] Selon un autre mode de réalisation, les fils sont à base de fibre végétale et d’au moins une fibre non végétale, par exemple une fibre

BCOMP-4-FR synthétique. Dans ce mode de réalisation, le fil est à base d’au moins deux fibres différentes.

[0045] Dans un mode de réalisation, l’élément chauffage est un four infrarouge ou un four à convection.

[0046] Selon un mode de réalisation, le polymère présente un indice de fluidité supérieur ou égal à 30 (selon test standardisé, g/10min à 2.16 kg).

[0047] Dans un mode de réalisation, le polymère est choisi parmi le polypropylène, le polyéthylène, le polyamide ou co-polyamide, le polyester ou co-polyester, le polyuréthane thermoplastique, le co-Polyoxyméthylène, les esters de cellulose thermoplastique (Cellulose acetate propionate), l’acide polylactique (PLA) ou dérivés de ces derniers ou des mélanges de ces derniers.

[0048] Dans un mode de réalisation, le polymère est choisi parmi les polymères thermoplastiques, par exemple le polypropylène, le polyéthylène, le polyamide ou co-polyamide, le polyester ou co-polyester, le polyuréthane thermoplastique, le co-Polyoxyméthylène, les esters de cellulose thermoplastique (Cellulose acetate propionate), l’acide polylactique (PLA).

[0049] Le produit composite sert de renfort ou ossature pour garantir la rigidité du matériau, notamment la rigidité en flexion. Le produit permet aussi d’améliorer la résistance aux chocs ou à l’impact.

[0050] L’invention concerne en outre un dispositif pour fabriquer un produit composite comprenant :

Un poste de saupoudrage comprenant des moyens pour saupoudrer des particules de polymère sur un treillis formé de fils entrecroisés, les fils étant à base de fibres, ledit treillis comprenant une face supérieure et une face inférieure opposée à la face supérieure, lesdits moyens pour saupoudrer permettant de saupoudrer la face supérieure d’au moins une portion du treillis avec les particules de polymère pour recouvrir ladite face supérieure de particules de polymère;

BCOMP-4-FR

Un poste de chauffage positionné en aval du poste de saupoudrage, ledit poste de chauffage comprenant un élément de chauffage pour chauffer une portion du treillis recouverte avec les particules de polymère, les particules de polymères étant chauffées à une température au moins égale à la température de fusion du polymère ;

caractérisé en ce le dispositif comprend des moyens de déplacement agencés pour maintenir ladite portion chauffée du treillis à plat et sans contact sur la face supérieure et sur la face inférieure de ladite portion pendant le chauffage.

[0051] Les moyens de déplacement sont agencés pour déplacer la dite portion du treillis successivement du poste de saupoudrage vers le poste de chauffage (puis vers le poste de refroidissement si le dispositif comprend un poste de refroidissement). En outre, les moyens de déplacement sont agencés pour maintenir ladite portion chauffée du treillis à plat et sans contact sur la face supérieure et sur la face inférieure de ladite portion en train d’être chauffée. Autrement dit, lorsque la portion se déplace au regard de l’élément chauffant, ou est fixe sous l’élément chauffant, les moyens de déplacement la maintiennent à plat et sans contact sur les faces inférieures et supérieures de la portion chauffées Les moyens de déplacement maintiennent le treillis par contact en dehors de la portion chauffée.

[0052] Le treillis travaille en traction, il est tendu entre les moyens de déplacement qui permettent de maintenir le treillis à plat pendant le chauffage, et optionnellement le refroidissement et le saupoudrage. Les moyens de déplacement maintiennent et tendent le treillis par contact avec le treillis, mais en dehors de la portion du treillis qui est au niveau du poste de chauffage, et optionnellement au niveau du poste de refroidissement. Autrement dit, il est important d’éviter le contact sur la portion utile du treillis, celle qui est chauffée, pendant le chauffage et optionnellement le refroidissement. Par exemple, les moyens de déplacement comprennent un dérouleur, un enrouleur, et une unité de traction, ces trois éléments étant positionnés en dehors de la portion du treillis chauffée, et optionnellement en dehors de la portion du treillis refroidie.

[0053] Le dérouleur déroule du treillis brut, c’est-à-dire sans polymère, en direction de l’enrouleur. Le dérouleur exerce une force de traction sur le treillis pour que le treillis soit sous tension.

BCOMP-4-FR [0054] L’enrouleur enroule le produit composite refroidi, par exemple par une unité de refroidissement ou à l’air libre, en aval du chauffage.

[0055] Le dérouleur et l’unité de traction coopèrent pour contrôler la tension du treillis (puis du produit composite) et la vitesse de déroulement. L’unité de traction comprend par exemple deux rouleaux de part et d’autre du produit composite: un rouleau supérieur et un rouleau inférieur positionné respectivement au regard de la face supérieure et de la face inférieure du treillis. Les rouleaux supérieur et inférieur tournent dans des sens opposés, l’un dans le sens des aiguilles d’une montre, l’autre dans le sens contraire, et ce pour faire avancer le treillis (puis le produit) depuis le dérouleur vers l’enrouleur. Alternativement, l’unité de traction peut comprendre deux bandes faces à faces, ou une bande face à un cylindre.

[0056] La vitesse de déplacement est par exemple comprise entre 0.5 m/min et 5 m/min, de préférence entre 1.0 et 2.0 m/min, par exemple 1.5 m/min. La vitesse de déplacement dépend de la puissance de chauffage disponible : plus la vitesse est élevée, plus la puissance de chauffage doit être importante pour garantir la fusion du polymère. En particulier, la demanderesse a obtenu de bon résultat avec un chauffage infrarouge de d’une puissance de 115kW, sur la largeur du treillis, par exemple 1400mm, et une vitesse de 1.5 m/min.

[0057] L’espace entre le rouleau supérieur et le rouleau inférieur est choisi pour contrôler la pression qui s’exerce sur le produit composite. La pression doit être suffisante pour entraîner le produit composite. La pression doit être limitée pour ne pas dégrader le produit composite. Par exemple, l’espacement est compris entre 0.8 et 1.5 mm.

[0058] Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un poste de refroidissement en aval du poste de chauffage pour refroidir ladite portion, lesdits moyens de déplacement permettant de maintenir ladite portion chauffée du treillis à plat et sans contact sur la face supérieure et sur la face inférieure de ladite portion pendant le refroidissement.

[0059] Le poste de refroidissement permet de refroidir le polymère pour permettre la solidification du polymère. Par exemple, le poste de refroidissement comprend au moins un ventilateur qui brasse du gaz, par

BCOMP-4-FR exemple de l’air ou un gaz inerte, pour refroidir le polymère. Alternativement, de l’air comprimé peut être dirigé sur le treillis pour forcer son refroidissement.

[0060] Dans un mode de réalisation, la portion chauffée est maintenue sans contact et à plat pendant le chauffage, le refroidissement, et entre le chauffage et le refroidissement. Ainsi, aucun contact ne vient altérer la géométrie des fils imprégnées depuis le chauffage jusqu’au refroidissement.

[0061] Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un poste de laminage pour laminer le treillis imprégné sur un mat, en particulier la face inférieure et/ou la face supérieur de la portion chauffée sur un mat.

[0062] De préférence, le poste de laminage est en aval du poste de chauffage.

[0063] Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un poste de préchauffage, en amont du poste de saupoudrage, ledit poste comprenant un élément de préchauffage pour préchauffer au moins la portion du treillis qui sera recouverte de particules.

[0064] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un poste de recyclage en aval du poste de saupoudrage. Le poste de recyclage permet de récupérer les particules de polymère déposées dans l’ouverture des mailles du treillis pendant le saupoudrage, ces particules pouvant être réutilisées. Le poste de recyclage est en aval du poste de saupoudrage.

[0065] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un convoyeur à bande pour maintenir la grille pendant le saupoudrage. Le convoyeur à bande qui maintient le treillis est en amont du chauffage, il soutient la tension du treillis, ce qui détermine la hauteur du treillis sous le chauffage et favorise la position plane du treillis à l’entrée du poste de chauffage et pendant le chauffage.

[0066] Par exemple, lorsque le dispositif comprend un convoyeur à bande pour déplacer le treillis pendant le saupoudrage, le poste de recyclage comprend un réservoir dans lequel se déverse les particules de l’ouverture de maille de la grille déposées sur la bande du convoyeur.

BCOMP-4-FR [0067] Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un poste de découpe en aval du poste de chauffage, de préférence en aval du poste de refroidissement. Le poste de découpe permet de découper le produit composite en bande ou feuille de dimension déterminée en fonction de l’utilisation du produit composite.

[0068] Selon la présente invention, le produit composite est en feuille ou en bande. Une feuille ou une bande désigne un objet plan, défini dans un plan (x,y), et dans lequel l’épaisseur selon l’axe z est très inférieure aux dimensions selon les axes x et y. Une bande est un feuille dans laquelle dans un plan (x,y), l’une des dimensions est très supérieure à l’autre.

[0069] Dans la présente invention, le terme treillis est synonyme de grille et désigne un assemblage de fils qui s’entrecroisent pour définir des mailles. Pour former les mailles, les fils sont solidarisés entre eux, par exemple collés ou soudés, ou encore maintenu par des fils de support.

[0070] Dans la présente invention, un fil est formé de fibres.

[0071] Avantageusement, le treillis imprégné est plus facilement manipulable. Les fibres des fils sont noyées au moins partiellement dans le polymère. Les fils sont solidaires l’un de l’autre, l’assemblage ne se défait pas lors de la manipulation.

[0072] L’invention concerne également l’utilisation d’un treillis imprégné de polymère pour fabriquer un produit composite comprenant ledit treillis et un support, ledit polymère permettant de solidariser le treillis sur ledit support. L’utilisation d’un treillis préimprégné, avec un enrobage de polymère fondu permet de faciliter l’adhérence et la fixation du treillis sur le support. Le support peut être un mat ou tout autre support plan à renforcer.

[0073] L’invention concerne aussi un produit composite comprenant d’une part un treillis préimprégné d’un polymère, et d’autre part un mat préimprégné d’un polymère identique ou différent du polymère dudit treillis. Le mat et le treillis sont préimprégnés, ce qui facilite l’adhésion du treillis sur le mat.

BCOMP-4-FR [0074] Dans la présente invention, le terme « mat » désigne un support ou une plaque, autrement dit une nappe ou un feutre, composé de fibres organisées de façon aléatoire. Un mat est un matériau non tissé. La présente invention concerne préférentiellement le laminage sur mat, mais l’invention n’est pas limitée à ce type de support. Il est possible d’utiliser des supports composés de fibres unidirectionnelles, multidirectionnelles, tissées ou non tissées.

[0075] Selon la présente invention, le terme « produit composite » ou « composite » est un produit qui comprend au moins deux matériaux différents et peu homogènes qui sont associés. L'association confère à l'ensemble des propriétés qu'aucun des composants pris séparément ne possède. Dans la présente invention, le produit composite peut être un treillis en fils et un polymère, les fils étant imprégnés au moins partiellement de polymère. Ledit treillis de fils préimprégné peut être noyé dans un polymère identique ou différent du polymère dudit fil. Le produit composite peut également être un treillis en fils préimprégnés, ledit treillis étant laminé sur un mat, ledit mat pouvant être lui aussi préimprégné d’un polymère identique ou différent du polymère dudit fil. Dans ce cas, l’utilisation d’un treillis préimprégné laminé sur un mat préimprégné ou non facilite d’adhérence dudit treillis. Le produit composite est alors un composite laminé.

[0076] Les modes de réalisation décrits pour le procédé selon l’invention s’appliquent mutatis mutandis au dispositif, au produit composite et à l’utilisation d’un produit composite selon l’invention, et vice versa.

Brève description des figures [0077] Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :

[0078] La figure 1 représente une vue générale d’un treillis brut, sans polymère, utilisable dans l’invention ;

[0079] La figure 2 représente en schéma bloc de l’invention selon un premier mode de réalisation ;

[0080] La figure 3 représente une vue générale d’un produit composite obtenu selon le premier mode de réalisation;

BCOMP-4-FR [0081] La figure 4 représente une section d’un fil du produit composite selon le premier mode de réalisation ;

[0082] La figure 5 représente en schéma bloc de l’invention selon un deuxième mode de réalisation ;

[0083] La figure 6 présente une vue générale d’un produit composite selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.

Exemple(s) de mode de réalisation de l’invention [0084] Deux modes de réalisation de la présente invention sont représentés sur les figures 1 à 6, mais l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations représentés sur les figures 1 à 5.

[0085] La figure 1 représente un treillis 1 utilisable dans l’invention pour fabriquer un produit composite 2. Le treillis 1 représenté sur la figure 1 est le treillis avant saupoudrage et imprégnation, autrement dit un treillis brut, c’est-àdire sans polymère. Le treillis 1 comprend des fils 3 entrecroisés. Les fils 3 sont collés ou cousus l’un sur l’autre à chaque intersection 4. Le treillis 1 présente une maille 5 polygonale rectangulaire de dimension 14x14mm ou 28x28mm. Mais il est également possible d’utiliser des treillis de mailles de 10 à 60 mm, par exemple polygonales.

[0086] Le treillis 1 comprend une face supérieure 6 et une face inférieure 7.

[0087] Les fils 3 sont à base de fibre de lin. Dans ce mode de réalisation, les fils sont exclusivement à base de lin, mais il est possible d’utiliser des fils réalisés dans un matériau différent, ou des fils à bases de plusieurs types de fibres différents, par exemple le chanvre, le kenaf, l’ortie, le jute, l’abaca, le sisal, le coton, des fibres polymérique, fibres de carbone, de verre, de basalte, d’aramide.

[0088] La figure 2 représente un dispositif selon un premier mode de réalisation pour fabriquer un produit composite 2 représenté sur la figure 3. Dans ce mode de réalisation, le produit composite 2 est un préimprégné 10 qui comprend un treillis 1 imprégné d’un polymère 11.

BCOMP-4-FR [0089] Le dispositif de ce premier mode de réalisation représenté sur la figure 2 est une chaîne de production 12 qui comprend un poste de saupoudrage 13, un poste de recyclage 14, un poste de chauffage 15, un poste de refroidissement 16.

[0090] Pour assurer le déplacement du treillis 1 depuis le poste de chauffage 13 vers le poste de refroidissement 16, la chaîne 12 comprend un dérouleur 17, une unité de traction 18 et un enrouleur 19. Le dérouleur 17 déroule du treillis 1 de fils dit brut 3, sans polymère, vers le poste de saupoudrage 13. L’unité de traction 19 est positionnée après le poste de refroidissement 14 et tracte le treillis 1 devant chaque poste de la chaîne 12. L’unité de traction 18 comporte un rouleau supérieur 20 vis-à-vis de la face supérieure 6 et un rouleau inférieur 21 vis-à-vis de la face inférieure 7. Le treillis 1 est maintenu entre les rouleaux supérieur 20 et inférieur 21 ce qui permet de tracter ledit treillis 1. L’enrouleur 19 enroule le préimprégné 8 à la fin de la chaîne 12. Dans ce mode de réalisation, le treillis se déplace à une vitesse de 1.5 m.miri¹.

[0091] La chaîne 12 permet de faire passer successivement une portion de treillis par les postes de saupoudrage 13, recyclage 14, chauffage 15 et refroidissement 16. Avant le poste de saupoudrage 13, la portion de treillis 1 est avec un fil 3 à l’état brut ; après le poste de refroidissement 16, ladite portion de treillis brute a été transformée en une portion de préimprégné 10.

[0092] Au début de la chaîne 12, à la sortie du dérouleur 17, le treillis 1 repose sur la bande d’un convoyeur à bande 22 qui maintien le treillis 1 au regard du poste de saupoudrage 13 et guide le treillis 1 vers le poste de recyclage 14. Dans cette chaîne 12, le poste de saupoudrage 13 est un tamis vibrant 28 qui saupoudre des particules de polymère sur toute la surface d’une portion du treillis 1, autrement dit sur les fils 3 et dans les ouvertures des mailles 5 du treillis. Par exemple, pour un treillis de 14x14 mm, le tamis saupoudre 1200 à 1300 g.rri² de particules de polymère (masse saupoudrée Ms) de sorte qu’après le poste de recyclage, il reste 200 à 240 g.rrT² de particules de polymère sur les fils 3 (masse déposée Md), le ratio Ms/Md est ainsi compris entre 5 et 6. Dans ce mode de réalisation, le polymère 11 est du polypropylène. Pour un treillis de 28x28 mm, le tamis saupoudre 17001900g.m-² (Ms) pour obtenir 200-240g.m-² (Md).

BCOMP-4-FR [0093] La bande du convoyeur 22 permet de recueillir les particules de polymère qui sont dans les mailles 5, pour les transférer vers l’unité de recyclage 14.

[0094] La portion de treillis saupoudrée passe ensuite par le poste de chauffage 15. Le poste de chauffage 15 est ici un four à infrarouge 23. Le four à infrarouge 23 chauffe la portion saupoudrée avec du polypropylène (PP) par le dessus, c’est-à-dire depuis la face supérieure 6, à une température de 200 à 220°C. Le PP fond et protège la fibre de lin du fil 3 du rayonnement infrarouge, de sorte que le lin reste en dessous de 185-190°C et ne brûle pas.

[0095] A la sortie du chauffage, la portion chauffée passe par le poste de refroidissement 16. Dans ce mode de réalisation, le poste de refroidissement 16 comprend des ventilateurs à air (non représentés sur les figures) positionnés au regard de la face supérieure 6.

[0096] Pendant le chauffage et le refroidissement, la portion chauffée est tendue et sans contact, grâce à la tension conférée par l’unité de traction 18.

[0097] A la sortie de l’unité de traction 18, le préimprégné 10 est enroulé sur l’enrouleur 19.

[0098] La figure 4 représente une section de fil 24 imprégné qui illustre l’imprégnation asymétrique du fil 24. L’imprégnation permet de transformer le fil brut 3 en fil imprégné 24. Le fil 24 du préimprégné 10 comprend une partie supérieure 25, une partie centrale 27, et une partie inférieure 26. La partie supérieure 25 est la partie exposée sur la face supérieure 6 du treillis ; la partie inférieure 26 est la partie exposée sur la face inférieure 7 du treillis 1.

[0099] La partie supérieure 25 est imprégnée plus profondément que la partie inférieure 26. En effet, le polymère 9 est déposé sur la face supérieure 6, et fond depuis la face supérieure 6. Une partie du polymère fondu imprègne la partie supérieure 25 du fil 24. Le polymère 11 qui n’imprègne pas la partie supérieure 25 du fil 24 coule sur le pourtour du fil 24 par gravité, et s’imprégne au fur et à mesure. Ainsi, on obtient une répartition asymétrique du polymère : sur la partie inférieure du fil 27, il y a moins de polymère fondu disponible que sur la partie opposée, l’imprégnation est ainsi moins profonde. La profondeur

BCOMP-4-FR d’imprégnation est typiquement de 40-80% du rayon du fil dans la partie supérieure, de 20-60% du rayon dans la partie médiane et de 10-40% dans la partie inférieure.

[00100] La partie centrale 27 du fil 22 est peu voire pas imprégnée, l’essentiel du polymère étant réparti entre les parties supérieure 25 et inférieure 26 et les flancs de la partie médiane.

[00101] Le polymère fondu rempli essentiellement des espaces vides entre les fibres composant le fil brut 3, de sorte que le fil imprégné 24 a généralement un diamètre environ 5-20% plus grand que le fil brut 3.La figure 5 représente un dispositif selon un deuxième mode de réalisation pour fabriquer un produit composite 2 représenté sur la figure 6. Dans ce mode de réalisation, le produit composite 2 est un produit laminé 100 qui comprend un préimprégné 10 laminé sur un support, ici un mat 101.

[00103] Le dispositif de ce deuxième mode réalisation représenté sur la figure 5 est une chaîne de production 102 qui comprend un poste de saupoudrage 103, un poste de recyclage 104, un poste de chauffage 105, un poste de refroidissement 106. Ces postes sont les mêmes que ceux du premier mode de réalisation de la chaîne 12.

[00104] Comme dans la chaîne 12 selon le premier mode de réalisation, la chaîne selon le deuxième mode de réalisation comprend un dérouleur 107 et une unité de traction 108, ainsi qu’un convoyeur à bande, ces éléments fonctionnant comme dans la chaîne 12 selon le premier mode de réalisation.

[00105] La chaîne 102 selon le deuxième mode de réalisation permet de fabriquer de composite laminé 100. Pour cela, la chaîne 102 comprend un poste de laminage 130 situé entre le poste de chauffage 105 et le poste de refroidissement 106. Le poste de laminage 130 comprend un rouleau déroulant 131, un rouleau de contact 132 et un rouleau de pression 133. Le mat 101 est enroulé sur le rouleau déroulant 131. Les rouleaux de contact 132 et de pression 133 sont positionnés respectivement vis-à-vis de la face inférieure 7 et de la face supérieure 6.

BCOMP-4-FR [00106] Le rouleau déroulant 131 déroule le mat 101 vers le rouleau de contact 132. Le rouleau de contact 132 guide le mat vers la face inférieure 6 du treillis. La face inférieure 7 comprend au moins une partie de polymère 11 à l’état fondu, capable d’avoir une fonction adhésive. Le mat et le préimprégné sont pris en étau (« en sandwich ») entre le rouleau de contact 132 et le rouleau de pression 133. L’espacement entre le rouleau de contact 132 et le rouleau de pression 133 correspond à une distance légèrement inférieure à la somme des épaisseurs du mat additionnées à celle du fil imprégné 22, typiquement 5-20% inférieure, de sorte que le mat 101 et le préimprégné 10 sont pressés légèrement l’un sur l’autre. La distance dépend de préférence du type de mat. Cela permet d’améliorer l’adhérence du préimprégné 10 sur le mat 101, en minimisant au maximum la modification de l’épaisseur du fil imprégné 24.

[00107] Dans un mode de réalisation non représenté, le laminage s’effectue sur la face supérieure 6. Dans un autre mode de réalisation non représenté, le laminage s’effectue sur la face supérieure 6 et la face inférieure 7.

[00108] En aval du poste de laminage 130, le poste de refroidissement 105 refroidit le composite laminé 100 à la sortie du poste de laminage 130.

[00109] La chaîne 102 comprend en outre un poste de coupe en aval du poste de refroidissement 10. Le poste de découpe 134 permet de découper le composite laminé 100 en feuille 135 de dimension prédéterminée.

[00110] Une feuille 135 de composite laminé obtenu par la chaîne 102 est représentée sur la figure 6. La feuille 135 comprend un préimprégné 10 et un mat 101.

BCOMP-4-FR

Numéros de référence employés sur les figures

Treillis

Produit composite

Fil brut

Intersection

Maille

Face supérieure

Face inférieure

Préimprégné polymère

Chaîne de production

Poste de saupoudrage

Poste de recyclage

Poste de chauffage

Poste de refroidissement

Dérouleur

Unité de traction

Enrouleur

Rouleau supérieur

Rouleau inférieur

Convoyeur à bande

Four à infrarouge

Fil imprégné

Partie supérieure du fil imprégné

Partie inférieure du fil imprégné

Partie centrale du fil imprégné Tamis vibrant

Composite laminé

Mat

Chaîne de production

Poste de saupoudrage

Poste de recyclage

Poste de chauffage

BCOMP-4-FR

106 107 108	Poste de refroidissement Dérouleur Unité de traction
120 121 122	Rouleau supérieur Rouleau inférieur Convoyeur à bande
130 131 132 133 134 135	Poste de laminage Rouleau déroulant Rouleau de contact Rouleau de pression Poste de découpe Feuille de composite laminé

BCOMP-4-FR

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d’un produit composite (2, 10, 100) en feuille ou bande, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- fournir des particules de polymère et un treillis (1) formé de fils (3) entrecroisés, les fils (3) étant à base de fibres, ledit treillis (1) comprenant une face supérieure (6) et une face inférieure (7) opposée à la face supérieure (6), la face supérieure (6) étant destinée à recevoir des particules de polymère ;

- saupoudrer la face supérieure (6) d’au moins une portion du treillis (1) avec les particules de polymère pour recouvrir ladite face supérieure (6) avec les particules de polymère;

- chauffer une portion du treillis recouverte de particules en maintenant la face supérieure (6) recouverte au regard d’un élément chauffant (15, 23, 105), les particules de polymères étant chauffées à une température au moins égale à la température de fusion du polymère, ladite portion chauffée étant maintenue à plat et sans contact sur la face supérieure (6) et sur la face inférieure (7) de ladite portion pendant le chauffage.
2. Procédé selon la revendication 1, comprenant :

- refroidir ladite portion chauffée, ladite portion étant maintenue à plat et sans contact sur la face supérieure (6) et sur la face inférieure (7) de ladite portion pendant le refroidissement, l’étape de refroidissement ayant lieu après l’étape de chauffage.
3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, comprenant :

- laminer la face inférieure (7) et/ou la face supérieure (6) de la portion chauffée sur un mat (101).
4. Procédé selon les revendications 2 et 3, dans lequel l’étape de laminage a lieu entre l’étape de chauffage et l’étape de refroidissement.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 4, comprenant :

- préchauffer au moins une portion du treillis avant le saupoudrage.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant :

- découper le treillis (1) en feuille (135) ou bande après l’étape de chauffage.

BCOMP_4_fr_rev_rep_OA_clean
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel les fibres sont choisies parmi les fibres végétales, notamment le lin, le chanvre, le jute, le coton, le kenaf, l’ortie, l’abaca, le sisal de préférence le lin.
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel ledit produit composite comprend ledit treillis préimprégné résultant de l’étape de chauffage et un support, le procédé comprenant :

- solidariser le treillis sur ledit support grâce audit polymère.
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel ledit produit composite comprend d’une part un treillis préimprégné d’un polymère résultant de l’étape de chauffage, et d’autre part un mat préimprégné d’un polymère identique ou différent du polymère dudit treillis, le procédé comprenant :

- faire adhérer ledit treillis préimprégné sur ledit mat préimprégné.
10. Dispositif (12, 102) pour fabriquer un produit composite (2, 10, 100) en feuille (135) ou en bande, le dispositif (12, 102) comprenant :

- un poste de saupoudrage (13, 103) comprenant des moyens pour saupoudrer (128) des particules de polymère sur un treillis (1) formé de fils entrecroisés (3), les fils (3) étant à base de fibres, ledit treillis (1) comprenant une face supérieure (6) et une face inférieure (7) opposée à la face supérieure (6), lesdits moyens pour saupoudrer (128) permettant de saupoudrer la face supérieure (6) d’au moins une portion du treillis avec les particules de polymère pour recouvrir ladite face supérieure (6) avec les particules de polymère;

- un poste de chauffage (15, 105) positionné en aval du poste de saupoudrage (13, 103), ledit poste de chauffage (15, 23, 105) comprenant un élément de chauffage (23) pour chauffer la portion du treillis (1) recouverte de particules, les particules de polymères étant chauffées à une température au moins égale à la température de fusion du polymère ;

caractérisé en ce que le dispositif (12, 102) comprend des moyens de déplacement (17, 18, 19, 107, 108) agencés pour maintenir ladite portion chauffée du treillis à plat et sans contact sur la face supérieure (6) et sur la face inférieure (7) de ladite portion pendant le chauffage.

BCOMP_4_fr_rev_rep_OA_clean
11. Dispositif (12, 102) selon la revendication 10, le dispositif (12, 102) comprenant :

- un poste de refroidissement (16, 106) en aval du poste de chauffage pour refroidir ladite portion, lesdits moyens de déplacement (17, 18, 19, 107, 108) permettant de maintenir ladite portion chauffée du treillis à plat et sans contact sur la face supérieure (6) et sur la face inférieure (6) de ladite portion pendant le refroidissement.
12. Dispositif (12, 102) selon l’une des revendications 10 à 11, le dispositif (12, 102) comprenant :

- un poste de laminage (130) pour laminer la face supérieure (6) et/ou la face inférieure (7) de la portion chauffée sur un mat (101).
13. Dispositif (12, 102) selon l’une des revendications 10 à 12, le dispositif (12, 102) comprenant :

- un poste de préchauffage, en amont du poste de saupoudrage (13, 103), pour préchauffer au moins la portion du treillis qui sera recouverte de particules.
14. Dispositif (12, 102) selon les revendications 12 et 13, dans lequel le poste de laminage (130) est en aval du poste de chauffage (15, 105).
15. Dispositif (12, 102) selon l’une des revendications 10 à 14, le dispositif (12, 102) comprenant :

- un poste de recyclage (12, 102) en aval du poste de saupoudrage (13, 103).
16. Dispositif (12, 102) selon l’une des revendications 10 à 15, le dispositif (12, 102) comprenant :

- un convoyeur à bande (22) pour maintenir le treillis (1) pendant le saupoudrage.
17. Dispositif (12, 102) selon l’une des revendications 10 à 16, le dispositif (12, 102) comprenant :

- un poste de découpe (134) en aval du poste de chauffage (15, 105), de préférence en aval du poste de refroidissement (16, 106).