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" Matière de renforcement".
La présente invention est relative à des perfection- nements à une matière de renforcement et a pour-objet de procu- rer une matière de renforcement améliorée destinée à l'utilisa- tion dans la production d'objets renforcés,en particulier des produits en résines synthétiques, tels que des feuilles, des tubes, des structures en sandwich, des réservoirs, des réci- 'pients et d'autres objets façonnés.
Suivant la présente invention, on prévoir une matiè-
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re de renforcement' destinée à l'utilisation dans la production de feuilles, de tubes , de structures en sandwich, de réservoirs, de récipients, et d'autres objets façonnés , renforcés , cette matière comprenant une série de fils fins en grandes longueurs disposées parallèlement et très proche les unes des autres sur une pièce allongée d'une étoffe de support, en étant liées de telle sorte à cette pièce qu'elles restent parallèles et exemptes . de plissements. Le'fil utilisé peut être un fil d'acier doux ou étiré à froid, ou encore un fil en acier inoxydable, en aluminium, en bronze ou en alliages de nickel, tel que le. "Monel", et ce suivant le but final de l'ensemble.stratifié.
L'expression "étoffe de support" est utilisée ici pour désigner des étoffes tissées, non tissées et liées , du papier, des filaments ou fils 'espacés disposés transversale- ment, de préférence des fils ou filaments sensiblement parallèles, et des matières en feuilles formées de résines synthétiques qui peuvent être thermoplastiques ou thermodurcissables et qui peu- vent être homogènes ou sous la forme d'un réseau.
On comprendra que l'invention prévoit essentiellement des pièces d'une matière de renforcement, dans lesquelles le ren- forcement est constitué par des fils fins qui ont, de préférence,.
,un diamètre de l'ordre de 0,25 à 1,25mm, plus particulièrement de 0,15 à 0,35 mm, ces fils étant orientés dans une seule di- rection en grandes longueurs et étant droits et exempts de plis.
Il sera évidemment entendu que, lorsque l'objet fini doit pré- senter une résistance à la traction , cette propriété sera forte- ment réduite si le renfoncement peut lui-même s'étirer de façon appréciable ou si ce renforcement n'est pas droit , car évidem- ment, si les fils de renforcement sont plissés d'une manière quelconque , lors de l'application d'un effort de traction à l'objet en résine synthétique, dans lequel les fils plissés ont été incorporés, il y aura une perte de l'efficacité du renforce-
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ment par fils en raison du fait que le fil ne contribuera pas à la résistance de l'objet en résine synthétique renforcé, jus- qu'à ce que l'objet ait été tiré à un point tel que tous les plis du fil sont redressés.
Une caractéristique de l'invention consiste en ce que les fils sont de préférence liés à l'étoffe de support grâce ' à un adhésif formé d'une résine synthétique.
Un autre moyen préféré de liaison des fils à l'étof- fe de support consiste à utiliser un liant inorganique. Un liant inorganique particulièrement avantageux est constitué par le phosphate d'aluminium préparé en faisant régir de l'hydroxyde d'aluminium avec de l'acide orthophosphorique. L'avantage pro- curé par l'utilisation de ce liant est que la matière de renfor- cement résultante a une résistance, très élevée à la chaleur et que la résistane s'améliore avec une température croissante.
L'invention sera plus particulièrement décrite avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 illustre une forme de réalisation de la matière de renforcement.
La figure 2 illustre une forme de réalisation de la matière, montrant une étoffe de support constituée par des fila- ments ou des fils espacés , disposés transversalement.
La figure 3 illustre une pièce composée suivant l'invention.
La figure 4 illustre schématiquement un procédé pré- féré déformation d'une matière de renforcement suivant l'inven- tion.
Comme montré sur la figurel, la matiére de renforce- ment suivant la présente invention comprend une série de fils fins 1, disposés parallèlement et très proches les uns des autres, ces fils étant reliés , comme décrit ici, àune pièce allongée d'une étoffe de support 2.
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Dans la forme de réalisation de l'invention, dans laquelle l'étoffe de support est constituée par des fils ou fi- laments espacés, disposés transversalement, comme illustré par la figure 2, ces filaments ou fils 3 sont disposés de préférence suivant un angle d'environ 90 par rapport à l'axe des fils pa- mllèles 1 et sont de préférence collés ou soudés aux fils pa- rallèles, étant entendu que le terme "soudé" est utilisé en considérant les classes de filaments' ou fils qui sont thermoplas- tiques. Des exemples de matières convenables pour de tels fila- ments sont le Nylon, le propylène, le téréphtalate de polyéthylè-' ne, le polyéthylène et des matières similaires qui peuvent être soudées à chaud sur la couche de fils .
Une telle combinaison de fils dans une direction et de filaments en résine synthétique dans l'autre direction donnera une matière de renforcement par- ticulièrement douce et pouvant se draper , qui acceptera avec avidité une résine de liaison et de stratification ,Un moulage avec une telle matière ne nécessite- pas des températures et des pressions élevées.
Il est évident qu'une couche de filaments transver- saux en résine synthétique, qui peuvent être parallèles ou sous la forme d'une nappe ou réseau--, peut être soudée suivant son côté inférieur, à une couche de fils parallèles et, suivant son côté supérieur à une autre couche qui peut ou non se disposer suivant un certain angle par rapport à la couche inférieure des fils . Evidemment, il est possible de réaliser un système de renforcement très épais de cette manière, en alternant les cou- ches de fils parallèles et de filaments transversaux en résine synthétique.
Une pièce composée de cette forme est illustrée par la figure 3 qui montre une pièce comprenant deux couches, à savoir une couche supérieure comprenant des fils fins 1, liés à une étoffe de support 2, et superposée à une couche inférieure 2'.
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Une telle pièce composés peut être d'un grande importance, pour un certain nombre de besoins, bien que, évidemment, une telle pile de couches ne mettre pas de propriétés importantes de drapage,
Il sera évidemment entendu qu'en plus des'filaments en résine synthétique thermoplastique, on peut utiliser des fila- ments de verre qui sont évidemment thermoplastiques également, et que tous ces filaments thermoplastiques, qu'ils soient de verre ou d'une résine synthétique, peuvent être utilisés dans la production d'une étoffe tissée, non tissée ou liée , et qu.'en outre , dans le cas où l'étoffe de support est l'une ou l'autre des étoffes mentionnées précédent, produites à partir de fi- laments thermoplastiques, les fils peuvent être soudés à l'étoffe.
La soudure est réalisée de façon simple par l'appli- cation de châle'-..? à un degré propre à produire une fusion nais- sante de la surface du filament, de sorte que, lors du refroidis- sement , ils sont soudés aux fils . Dans certains cas, il peut être nécessaire de revêtir préalablement les fils de façon à assurer une bonne adhérence des filaments on fils thermcplastiques
Parmi les adhésifs de résines synthétiques que l'on peut employer, on peut mentionner les résines de polyesters ou les résines époxy. La résine peut être utilisée en la quantité la plus petite possible , juste suffisante pour humidifier le coté inférieur du fil làoù ce dernier est en contact avec l'étof- fe liée, ou bien on peut utiliser n'importe quelle quantité plus importante de résine.
Dans le cas où l'étoffe de support est constituée par une matière en feuille homogène de résine synthétique, les fins fils droits peuvent non seulement être déposés sur la sur- face de la matière en feuille , mais ils peuvent aussi être partiellemenoyés dans celle-ci. Les résines synthétiques que l'on peut utiliser englobent les résines thermoduncissables
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(phase B) telles que les résines époxy ou les résines de poly- esters, ou bien il peut s'agir également de résines synthétiques thermoplastiques, telles que du chlorure de polyvinyle, du poly- ethylène ou d'autres matières convenables , suivant les résines synthétiques avec lesquelles la matière de renforcement doit être associée.
La matière de renforcement réalisée en utilisant ces feuilles de résines synthétiques peut facilement être confor- mée en produits stratifiés en superposant une bu plusieurs des feuilles contenant des fils, les unes sur les autres, et en les liant ensemble par l'utilisationde chaleur et d'une pression, ou par l'utilisation d'adhésifs ou de résines additionnelles, ou encore par une combinaison de ces moyens, et ce suivant ce qui sera jugé le plus convenable. Dans la production d'une telle , matière de renforcement stratifiée , les feuilles individuelles peuvent être disposées de telle sorte que les fils soient sensi- blement parallèles dans toutes les couches individuelles, ou bien les fils peuvent être disposés suivant un angle prédéterminé . quelconque, par exemple entre des couches adjacentes.
Le renforcement suivant la présente invention peut, de la façon la plus commode, être réalisé par un procédé qui consiste à recueillir une série de fils fins provenant de bobines ; portant de tels fils, à alimenter ces fils sous tension , parallè-' lement lés uns aux autres et étroitement espacés, sur la surface d'une pièce allongée d'une étoffe de support, comme décrit pré- cédemment , et à lier de tels fils à la surface de l'étoffe de support, tout en les maintenant dans un état parallèle non plissé.
Une forme de réalisation préférée du procédé précé- dant , utilisant une courroie transporteuse pour former des lon- gueurs continues de la matière de renforcement, est illustrée schématiquement par la figure 4.
Dans la forme de réalisation illustrée, une série de fils fins 1 sont liés à une longueur continue d'une étoffe de support 2. Les fils sont alimentés depuis un certain nombre
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de bobines 4 et sont tirés sous tension à travers un ou plusieurs guides 5, de sorte qu'ils sont guides parallèlement les uns au 'autres et de façon très proche les uns des autres.
Les fils sont alors guides à travers un bain de lissage , un dispositif d'essuyage et un bain de dégraissage, le tout étant illustré schématiquement par le bloc 6 du dessin, Les fils propres et polis sont alors revêtus d'un adhésif ou liant convenable, par exemple un adhésif formé par une résine synthé- tique , De la sorte, après avoir quitté le bain de dégraissage, les fils passent à travers ou sur un distributeur de résine , illustré schématiquement par les rouleaux 7 , qui revêtira les fils et, en particulier , leur coté inférieur, et ce d'une quantité prédéterminée de l'adhésif.
Depuis le distributeur de résine, les fils passent à travers un peigne ou autre guide-fils 8, qui maintiendra les fils à la distance les uns des autres, suivant laquelle ils doivent être déposés sur l'étoffe de support.
L'étoffe de support est alimentée depuis un rouleau d'alimentation 9 sur un transporteur 10 qui peut être, de pré- férence, un transporteur à bande en acier. Pour éviter une adhé- ence de la matière du produit à la bande du transporteur, cette bande peut être traitée en utilisant un agent de séparation con- venable , ou bien elle peut être pourvue d'une couche d'une ma- tière non collante, par exemple de la cellulose régénérée ou du chlorure de polyvinyle, en dessous de l'étoffe de support.
La couche d'étoffe de support sur le transporteur est suivie immédiatement par les fils parallèles revêtus d'adhésif. La vi- tesse du transporteur est déterminée par le débit désiré et par le temps de cuisson ou durcissement requis pour l'adhésif de résine. Pour faciliter et accélérer la prise ou durcissement de l'adhésif, la partie supérieure du transporteur est de préférence enfermée dans un four 11 qui peut, par exemple, être du type à infrarouge ou à circulation d'air.
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La matière de renforcement durcie quittant le trans- porteur est enroulée sur un rouleau de reprise 12.
Dans l'utilisation d'un appareil tel que décrit ci- dessus,, le nombre de bobines dépendra du nombre de fils par mm et do la largeur totale de la matière à préparer. Avec des fils ayant un diamètre de l'ordre de 0,15 à 0,35 mm , à raisond'en- viron 2 fils par mm et pow une largeur de matière d'environ 900 mm, il faudra un râtelier de 1800 bobines*
En outre, si le transporteur doit avoir un débit de 61 m par heure, par exemple, et s'il faut une cuisson d'envi- ron 3 minutes pour la résine adhésive, il faudra alors une lon- gueur de four d'environ 3, 05 m.
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Si on désire Je pl\t.,t ';()fJllongueur. de la matière ' ,de renforcement, on pout utiliser ,au lieu du transporteur dé- crit ci-dessus, un tambour rotatif. La largeur du tambour corres- pondra a la largeur de la matière de renforcement et la circon- férence du tambour correspondra :: la longueur requise. Le procé- dé est sensiblement le même que celui utilisé avec le transpor- teur, sauf que, comme variante, les fils peuvent être appliqués au tambour sous forme d'une hélice à plusieurs départs ,sur l'étoffé de support. Ceci permet l'utilisation d'un nombre moin- dre de bobines pour l'alimentation des fils.
La matière finie est coupée au tambour si on désire une feuille plane, et le tambour peut être immédiatement utilisé ensuite pour la production d'une nouvelle feuille de la matière de renforcement.
Dans une autre forme de réalisation encore de l'in- vention, des feuilles de la matière de renforcement à fils peu- vent être liées à l'un ou, de préférence , aux deux côtés d'une feuille ou d'un noyau d'une matière de construction de poids léger, par exemple du bois, des panneaux de fibres , une résine synthétique en mousse, du plâtre ou du liège, pour former une
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structure en sandwich d'une résistance élevée. L'avantage parti- culier de, cette forme de réalisation est qu'en réalise ainsi une structure en sandwich auto-portante, capable de supporter des .charges considérables, et capable également de résister à des efforts élevés.
Si le noyau est garni à l'extérieur d'une ou plu- sieurs feuilles de la matière de renforcement, liés dans une bu dans un certain nombre de directions, on peut alors produire des panneaux en sandwich , qui ont une résistance à la traction éle- vée et prédéterminée dans une direction choisie quelconque, cette résistance étant combinée avec une rigidité avantageuse.
A titre d'exemple d'une telle structure en sandwich, une couche de bois de balsa ,d'une largeur d'un pouce et d'une épaisseur de 3/4 pouce ,est recouverte , de chaque côté d'une couche d'une matière de renforcement à fils, cette matière étant liée au bois de balsa. Les fils ont un diamètre de 0,25 mm , ils sont réalisés en acier étiré à froid avec une résistance à la traction de 200 tonnes par pouce carré, et il y a 60 de ces fils par pouce, tous ces fils se disposant parallèlement. Sur une portée de 10 cm environ , on appliqua une charge statique de
150 livres. La déformation n'est que d'environ 0,019 pouce et il n'y a pas de signe quelconque d'augmentation de cette défor- mation sur une période prolongée de temps.
Ceci correspond à un effort ,dans la matière de renfoncement à fils , de 34.000 livres par pouce carré, c'est-à-dire une valeur qui , avec du verre par exemple, se situerait au-delà d'une réalisation pra- tique.
L'invention englobe également la formation d'objets en résines synthétiques renforcés , qui comprend l'application d'une résine synthétique à la matière de renforcement décrite précédemment, et la conformation de la résine synthétique et du renforcement à la forme désirée.
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Les matières de renforcement- ,dans lesquelles tous les fils se disposent suivant une direction seulement, peuvent être enroulées autour de mandrins pour la production de tuyaux, de récipients, de moteurs pour fusées, de récipients sous pressa et pour de nombreux autres objets. De tels récipients montreront un rapport résistance/poids très élevé, et ce avec des frais très intéressants d'un poids de vue économique.
Dans les cas où de tels objets stratifiés ,en partit culier ceux enroulés autour de mandrins ,doiventêtre soumis une attaque par des agents corrosifs, un revêtement interne réalisé en d'autres résines est de préférence appliqué sur le mandrin avant l'enroulement avec le renforcement à fils protège- ra ceux-ci.
De tels revêtements ou garnitures se sont avuérés
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particulièremerintéressants s'il sont préparés à partir de ré- sines époxy, de résines de polyesters de bis-phénol A. de rési- ! nés de furane ou de co-condensats de furane/phénol, ou à partir ! de toute une gamme de matières thermoplastiques, telles que du chlorure de polyvinyle, du polyéthylène, du polypropylène, des résines polyéthers chlorées ou des résines fluorées. ,
REVENDICATIONS 1.
Une matière de renforcement destinée à 1 utilisa- tion dans la production de feuilles ,tubes, structures en sand- wich, réservoirs, récipients, et autres objets façonnés, que l'on renforce, cette matière de renforcement comprenant une série de fils fins en grandes longueurs, disposés parallèlement et étroitement les uns près des autres sur une pièce allongée d'une étoffe de support, telle que définie précédemment, et liés de telle sorte à cette pièce qu'ils restent parallèles et sans plis.
2. Une matière de renforcement suivant la revendica- tion 1, dans laquelle les fils sont liés à l'étoffe de support grâce à l'adhésif formé par une résine synthétique.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.