FR3130184A1 - Procédé de déliantage d’une préforme fibreuse - Google Patents

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Abstract

Procédé de déliantage d’une préforme fibreuse L’invention concerne un procédé d’élimination d’un liant d’une préforme fibreuse (1) comprenant une pluralité de fibres imprégnées par le liant et destinée à la fabrication d’une pièce en matériau composite, comprenant au moins : - une première phase d’élimination du liant par dissolution, - une phase de désagrégation d’amas du liant résiduels, après la première phase d’élimination, par circulation de gaz comprimé dans la préforme fibreuse, et - une deuxième phase d’élimination du liant par dissolution après la phase de désagrégation. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.

Description

Procédé de déliantage d’une préforme fibreuse
L’invention concerne un procédé de déliantage d’une préforme fibreuse mettant en œuvre une alternance de phases de dissolution et de circulation d’un gaz comprimé, afin d’améliorer l’élimination du liant, ainsi qu’un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite associé.
On connait le brevet US10994446 qui divulgue le déliantage d’une préforme fibreuse par dissolution d’un liant thermoplastique dans un solvant avant introduction du matériau de matrice. Cette solution permet de fabriquer, avec un coût de production réduit, des pièces en matériau composite à propriétés mécaniques améliorées. Il est néanmoins possible de perfectionner encore davantage les propriétés mécaniques de ces pièces.
L’invention concerne un procédé d’élimination d’un liant d’une préforme fibreuse comprenant une pluralité de fibres imprégnées par le liant et destinée à la fabrication d’une pièce en matériau composite, comprenant au moins :
- une première phase d’élimination du liant par dissolution,
- une phase de désagrégation d’amas du liant résiduels, après la première phase d’élimination, par circulation de gaz comprimé dans la préforme fibreuse, et
- une deuxième phase d’élimination du liant par dissolution après la phase de désagrégation.
Les inventeurs ont constaté que des zones très chargées en liant (amas de liant résiduels) peuvent subsister après une première dissolution du liant par le solvant et peuvent entraver localement l’introduction du matériau de matrice. Cela aboutit à une pièce ayant des porosités résiduelles locales et donc des propriétés mécaniques qui peuvent être améliorées. La phase de désagrégation des amas de liant résiduels met en œuvre un gaz comprimé qui circule facilement dans l’ensemble de la porosité de la préforme pour fragmenter les amas de liant résiduels et faciliter ainsi leur élimination subséquente par dissolution. L’invention permet ainsi de réduire la porosité résiduelle de la pièce composite obtenue au final et, par conséquent, d’améliorer ses propriétés mécaniques. Il s’agit également d’une solution qui peut être mise en place dans le moule dans lequel l’introduction du matériau de matrice est effectuée, et donc qui s’intègre facilement à la gamme de fabrication.
Dans un exemple de réalisation, le procédé comprend en outre une deuxième phase de désagrégation d’amas du liant résiduels, après la deuxième phase d’élimination, par circulation de gaz comprimé dans la préforme fibreuse, et une troisième phase d’élimination du liant par dissolution après la deuxième phase de désagrégation.
Une telle caractéristique permet de réduire davantage encore la porosité résiduelle de la pièce obtenue et donc d’améliorer davantage encore ses propriétés mécaniques.
De manière générale, le procédé peut comprendre, après la deuxième phase d’élimination, une succession de plusieurs phases additionnelles de désagrégation d’amas du liant résiduels qui sont chacune suivies d’une phase additionnelle d’élimination par dissolution.
Dans un exemple de réalisation, le gaz comprimé est de l’air comprimé.
Une telle caractéristique permet avantageusement de simplifier la solution technique.
Dans un exemple de réalisation, une pression du gaz comprimé circulant dans la préforme est supérieure ou égale à 1,5 bar, par exemple comprise entre 1,5 bar et 3 bar.
Une telle caractéristique participe à optimiser l’élimination des amas de liant résiduels.
Dans un exemple de réalisation, les fibres de la préforme sont en matériau céramique, par exemple en oxyde comme de l’alumine ou de la mullite. On ne sort toutefois pas du cadre de l’invention si les fibres sont en carbure ou nitrure, par exemple en carbure de silicium. On peut encore mettre en œuvre une préforme en fibres en carbone.
L’invention vise également un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite, comprenant au moins la mise en œuvre d’un procédé tel que décrit plus haut afin d’obtenir une préforme déliantée, et l’introduction d’une composition d’imprégnation dans la porosité de la préforme fibreuse déliantée afin de former une matrice dans la porosité de celle-ci.
Dans un exemple de réalisation, la matrice est une matrice céramique, par exemple en oxyde comme de l’alumine ou de la mullite. Selon une variante, la matrice peut être d’un autre type comme un nitrure ou carbure, par exemple le carbure de silicium. La matrice peut encore être organique selon une autre variante.
Dans un exemple de réalisation, la pièce est une pièce de turbomachine.
L’invention vise également un système pour la mise en œuvre d’un procédé d’élimination du liant tel que décrit plus haut, comprenant au moins :
- un moule définissant une chambre destinée à recevoir la préforme fibreuse à délianter,
- un ensemble en communication avec la chambre, ledit ensemble comprenant au moins (i) un dispositif d’introduction de solvant du liant en communication avec une première entrée du moule, et (ii) un dispositif d’introduction de gaz comprimé en communication avec une deuxième entrée du moule, identique ou distincte de la première entrée, et
- un dispositif d’évacuation de matière en communication avec une sortie du moule.
Dans un exemple de réalisation, le moule comprend en outre un filtre situé entre la chambre et sa sortie.
La représente, de manière schématique et partielle, un exemple de système selon l’invention.
La illustre l’évolution de la concentration en liant dans un solvant en sortie de moule dans le cadre d’un essai hors invention.
La fournit une thermographie infra-rouge en transmission et une coupe obtenue par microtomographie d’un matériau composite obtenu dans le cadre d’un essai hors invention.
La illustre l’évolution de la concentration en liant dans un solvant en sortie de moule dans le cadre d’un essai selon l’invention.
La fournit une thermographie infra-rouge en transmission d’un matériau composite obtenu dans le cadre d’un essai selon l’invention.

Claims (10)

  1. Procédé d’élimination d’un liant d’une préforme fibreuse (1) comprenant une pluralité de fibres imprégnées par le liant et destinée à la fabrication d’une pièce en matériau composite, comprenant au moins :
    - une première phase (PS) d’élimination du liant par dissolution,
    - une phase (PG) de désagrégation d’amas du liant résiduels, après la première phase d’élimination, par circulation de gaz comprimé dans la préforme fibreuse, et
    - une deuxième phase (PS) d’élimination du liant par dissolution après la phase de désagrégation.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le procédé comprend en outre une deuxième phase (PG) de désagrégation d’amas du liant résiduels, après la deuxième phase (PS) d’élimination, par circulation de gaz comprimé dans la préforme fibreuse (1), et une troisième phase (PS) d’élimination du liant par dissolution après la deuxième phase de désagrégation.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le gaz comprimé est de l’air comprimé.
  4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une pression du gaz comprimé circulant dans la préforme (1) est supérieure ou égale à 1,5 bar.
  5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les fibres de la préforme (1) sont en matériau céramique.
  6. Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite, comprenant au moins la mise en œuvre d’un procédé d’élimination du liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 afin d’obtenir une préforme déliantée, et l’introduction d’une composition d’imprégnation dans la porosité de la préforme fibreuse déliantée afin de former une matrice dans la porosité de celle-ci.
  7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la matrice est une matrice céramique.
  8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la pièce est une pièce de turbomachine.
  9. Système pour la mise en œuvre d’un procédé d’élimination du liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant au moins :
    - un moule (10) définissant une chambre (2) destinée à recevoir la préforme fibreuse (1) à délianter,
    - un ensemble en communication avec la chambre, ledit ensemble comprenant au moins (i) un dispositif (20) d’introduction de solvant du liant en communication avec une première entrée (15a) du moule, et (ii) un dispositif (30) d’introduction de gaz comprimé en communication avec une deuxième entrée (15b) du moule, identique ou distincte de la première entrée, et
    - un dispositif d’évacuation de matière en communication avec une sortie (16) du moule.
  10. Système selon la revendication 9, dans lequel le moule (10) comprend en outre un filtre (5) situé entre la chambre (2) et la sortie (16).
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