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Sur8
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DES
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Aramid
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Kevlar
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Generic
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metal
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tranes
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522027A1
Family ID 8131228
Probable Assignee Saint Chamond Manuf Reunies
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title SUPPORT TEXTILE APPLICABLE NOTAMMENT A LA FABRICATION DE
MATERIAUX COMPOSITES OU STRATIFIES, ET LES MATERIAUX OU PRODUITS
INCORPORANT CE SUPPORT
EN Title REINFORCING FABRIC FOR COMPOSITE MATERIALS - HAVING
STITCH-BONDED OVERLAPPING ZIGZAG ARRAYS OF YARNS FOR DIAGONAL STRENGTH
Abstract
_________________________________________________________________
L'OBJET DE L'INVENTION SE RATTACHE AU SECTEUR TECHNIQUE DU TISSAGE.
CE SUPPORT TEXTILE EST UNITAIRE ET COMPOSE DE NAPPES DE FILS
PARALLELES 3 SUPERPOSES ET CROISES SELON DES ANGLES DIVERS
CORRESPONDANT AUX DIRECTIONS DE RENFORCEMENT, UNE DE CES NAPPES AU
MOINS ETANT COMPOSEE DE FILS PARALLELES DISPOSES EN
"TRAMES-DIAGONALES" ALTERNEES AVEC DES COMBINAISONS DE FILS CONJOINTS
SUR UNE PARTIE DE LEURS CHEMINEMENTS DIAGONAUX EN ASSURANT UNE
CONTINUITE DANS LES DIRECTIONS ANGULAIRES DE RENFORCEMENT, EN DEPIT
DES DIRECTIONS ANGULAIRES ALTERNEES EN ZIG-ZAG QUE FORMENT CHACUN DES
FILS EN "TRAME-DIAGONALE", LES NAPPES SUPERPOSEES ETANT LIEES ENTRE
ELLES PAR DES FILS DE CHAINETTES 4 QUI LES TRAVERSENT AVEC LES NOUAGES
NECESSAIRES AFIN DE DONNER UN CARACTERE UNITAIRE AU SUPPORT TEXTILE.
L'INVENTION A DE NOMBREUSES APPLICATIONS ET DE MULTIPLES PRODUITS SONT
EXECUTES A PARTIR DE CES MATERIAUX COMPOSITES.
A reinforcing fabric for use in structural panels, etc. comprises
superposed layers of arrays of parallel yarns forming a unified
fabric, in which the yarns in the various layers are oriented at
different angles to each other to give the fabric uniform strength in
all directions. At least one of the yarn arrays forms a series of
longitudinal zig-zags in the fabric, such that the yarns of one series
partially overlap those of a different series, or of other layers
having a zig-zag configuration, to form an unbroken
diagonally-oriented yarn sheet in the two directions of zig-zag. The
various layers are held together by longitudinal chain stitches at the
crossing points. The yarns are pref. filaments of glass, ceramics,
metal or carbon. The strength and stability of the fabric are
essentially isotropic, obviating the necessity for superposing several
layers of fabric in different orientations to produce the same effect,
with consequent economies in time and labour.
Description
_________________________________________________________________
L'invention a pour objet un support textile applicable notamment d la
fabrication de materiaux composites ou stratifies, et les materiaux ou
produits incorporant ce support.
On connait bien les materiaux composites ou materiaux stratifies qui
sont constitues par une superposition de couchessupports textiles ou
autres impregnes de resines ou matieres thermoplastiques ou
plastiques. Il y a de nombreuses applications et de multiples produits
sont executes d partir de ces materiaux composites.
Lcsqualites et caracteristiques de resistance des materiaux composites
ou stratifies qui incorporent ces supports, sont directionnelles,
essentiellement selon les lignes des fils constituant les supports.
Lorsque les supports textiles sont constitues de tissus classiques, il
y a deux sens ou directions preferentiels de resistance, formes
orthogonalement et determines par les fils de chaine et les fils de
trame. Si l'on veut un materiau presentant les caracteristiques de
resistance plus equilibrees, dans d'autres sens que les deux sens
precites, il faut, lors de la fabrication des materiaux, superposer,
impregner et deposer successivement plusieurs couches de supports
textiles, en croisant les sens des fils, avec autant de couches qu'il
est necessaire pour mittiplier les lignes et les sens de resistance.
Les inconvenients se trouvent dans le fait que, si l'on veut obtenir
des materiaux composites presentant des qualites de resistance
multidirectionnelles, et couramment selon des directions
perpendiculaires et a 45 degres ou diagonales, les superpositions et
impregnations successives exigent plus de main d' oeuvre, plus de
temps, de soins et de preparation. Cela entraine des coatis plus
eleves, des epaisseurs de materiaux plus importantes qu'il est parfois
necessaire.
Suivant l'invention et pour eliminer ces inconvenients, on a au geedie
t aupoint un support textile unitaire ayant un caracte reXisotropkb
caracterise en ce qu'il est unitaire et compose de nappes de fils
paralleles superposes et croises selon des angles divers correspondant
aux directions de renforcement, une de ces nappes au moins etant
composee de fils paralleles disposes entrames- diagonales alternees
avec des combinaisons de fils conjoints sur une partie de leurs
cheminements diagonaux en assurant une continuite dans les directions
angulaires de renforcement, en depit des directions angulaires
alternees en zigzag que forment chacun des fils en trame-diagonale,
les nappes superposees etant liees entre elles par des fils de
cha#nettes qui les traversent avec les nouages necessaires afin de
donner un caractere unitaire au support textile.
Suivant une autre caracteristique, le materiau composite ou stratifie
est constitue, en combinaison, par au moins un support textile selon
les caracteristiques precitees, impregne et enrobe dans une "matrice"
de resine ou matiere plastique thermodurcissable ou thermoplastique,
la bonne impregnation et l'homogeneite du materiau resultant de la
structure textile du support et des passages que forment les fils de
liage des chainettes.
Ces caracteristiques et d'autre encore ressortiront de la description
qui suit'
Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans les
dessins annexes:
La figure 1 illustre un exemple de realisation du support textile
unitaire selon l'invention, presentant quatre directions principales
de renforcement, sous la forme d'un dessin d'armure B 6 barres dans un
rapport de 16 coups et 8 chainettes. Les fils en tranes-diagonales ne
sont que partiellement illustres dans certaines parties du dessin,
afin d'en faciliter la comprehension, mais il est rappele que le
support est homogene dans toute son etendue.
La figure 2 montre a une echelle plus importante, une frac tion
delimitee en 2-2-2-2, du support textile quadridirectionnel represente
a la figure 1.
La figure 3 montre a une echelle plus importante encore, le liage des
trames et fils par les chainettes en un point de croisement considere
par exemple en 3-3-3-3 de la figure 2.
On decrit maintenant un exemple nullement limitatif de realisation du
support textile unitaire selon l'invention, en se refe- rant aux
figures des dessins.
Le support textile est execute sur les metiers a aiguilles ou mailles
de preference, et il peut etre,execute en diverses largeurs selon les
besoins, y compris dans de grandes largeurs jusqu'a deux et plus
metre, son les capacites decrit des machines.
L'exemple considere decrit une realisation preferee, bien que non
limitative, du support textile unitaire qui a, dans ce cas, 4
directions principales de renforcement: longitudinale, transversa- le
et deux directions diagonales, par exemple a 45 degres,de sorte que
l'on considere l'ensemble comme presentant un caractere/isotropie.
Le support unitaire est alors constitue par 3 nappes de fils
paralleles - une nappe de fils longitudinaux en chaine less than i),
le metierent equipe d'une barre avec autant de tubes ou de guides
d'amenee des fils longitudinaux - une nappe de fils transversaux (2)
qui croise orthogonalement ou d une maniere sensiblement orthogonale
les fils longitudinaux (1). Le metierestequipe d'une barre avec un
tube ou guide d'ameneepourun seu: fil (2) qui est deplace
alternativement sur la largeur. Si cette largeur est importante, il
peut y avoir plusieur tubes et fils (2) qui se prolongent, avec des
parties de longueurs conjoints, de fa con que les fils (2) s'etendent
sur toute la largeur du support.
- une nappe de fils paralleles (3) en diagonales que l'on peut consi
derer comme des "trames-diagonales". Il y a dans l'exemple illustre un
rapport de 16 coups et 4 barres de fils en trames-diagonales
respectivement (B1-B2-B3-B4) qui ont, pour chaque barre,- sur8
chatnetteJ des cheminements opposes alternes en zig-zag, comme
illustre a la figure 1 notamment. Les nappes de fils paralleles sont
superposees; il n'y a pas d'interpenetration des couches l'une dans
l'autre, donc pas d'embuvage des fils,oe qui donne une meilleure
resistance a l'abrasion
Dans une partie de la figure 1, sur la longueur du rapport illustre en
(A), on a represente pour chaque barre, seulement un fil de
"trame-diagonale" en zig-zag. Il r a, bien entendu, autant de fils de
"trame-diagonale" portes et guides par chaque barre et qui sont
deplaces, lors des coupa. du rapport, sur un certain nombre de chat-
nettes (8 chainettes dans l'exemple de realisation greater than qui
assurent les liages avec un cheminement diagonal ou oblique alterne en
zig-zag, comme illustre.En faisant varier le nombre de coups et/ou de
chainettes, on modifie l'angle des trames-diagonales, selon tel ou tel
effet de resistance directionnelle que l'on veut obtenir.
Dans ces developpements des multiples "trames-diagonales" pa
paralleles, une caracteristique interessante se trouve dans le fait
que. la nappe des fils en "trame#-diaconales" combinees pour les
barres, presente une continuite des diagonales, comme il ressort des
fi. gures des dessins, parce que chacune des parties angulaires
alternee.
(3a) des fils (3) se trouve placee sur une partie de la longueur des
par. tien (3a), conjointement avec une partie des longueurs (3a) de
fils (3) se trouvent dans la mfme direction angulaire. Cela est
clairement illustre aux figures des dessins, en particulier a la
figure 2.
La consequence est que l'on obtient une continuite diagonale ou
angulaire par les combinaisons de tous les fils en "trames-diagonales"
avec une tres bonne capacite de resistance directionnelle, en
particulier apres que les nappes de fils se trouvent noyees dans la
"matrice" ou resine ou matiere thermoplastique ou plastique.
On note que les fils (3) des barres (B1 - Bt se croisent mais n'ont
jamais des parties de leurs longueurs conjointes. Il en va de meme
pour les fils (3) des barres (B3 - B4). Cependant, les fils des barres
(B1 - B2) peuvent etre consideres comme liant les fils des barres (B3
- B4), tandis que les fils des barres (B3 - B4) servent a lier les
fils des barres (B1 - B2).
Il est precise qu'il n'y a pas d'ordre dans la superposition des
nappes de fils paralleles (1, 2 et 3). La nappe des fils (3) en
#rUes-diagonales'peut peut etre placee entre les nappes des fils (1 -
2), ou bien au-dessus ou au-dessous des nappes de fils (1 et 2).
D'autre part, si dans tous les cas le support textile selon
l'invention comporte une nappe de fils en trames-diagonales, le dit
support peut etre eventuellement confectionne sans nappe de fils
longitudinaux (1) ou sans nappe de fils transversaux (2).
Les nappes sont liees afin de constituer le support textile unitaire,
au moyen de fils de chainettes paralleles (4) illustrees aux figures
1, 2 et 3. Ces chainettes sont formees par le metier a aiguilles,
entre les fils longitudinaux (1). A chaque croisement des fils de
nappes, comme on le voit a la figure 3 le nouage des chainettes (4)
assure l'assemblage et la liaison unitaire des nappes et maint and nt
ltespacement des fils et l'homogeneite du support.
Les nappes de fils et les chainettes sont executees simulta dement sur
le metier selon les modalites decrites.
On peut utiliser tous fils ou fibres naturels, artificiels ou
synthetiques pour les nappes et les chainettes. On peut utiliser par
exemple des fils aramid notamment connus sous la marque #Kevlar", des
fibres de carbon, des fibres de verre, des fils metalliques, d'une
maniere homogene ou an melange. Les titres ou numeros des fils peuvent
varier pour une meme nappe ou pour des nappes differentes.
On comprend, selon cette description et a l'examen des dessins, que le
support textile unitaire obtenu, presente des caracteristiques de
resistance non seulement quadridirectionnel, mais aussi par extension,
compte tenu des effets de renforcement entre les directions
orthogonales et angulaires -ou diagonales), un renforcement
multidirectionnel qui donne au support un cararctere isotrophe ayant
une capacite de resistance a peu pres equilibree en tout sens.
Le caractere unitaire du support permet d'envisager son utili sation
dans les cas particuliers ob l'on voudrait realiser des panneaux ou
parois resistantes pour lesquels le support seul est suffisant.
D'une maniere plus generale et plus particulierement visee, le support
textile unitaire selon l'invention est prevu pour former, en
combinaison avec une "matrice" constituee par une resine ou matiere
thermoplastique ou plastique, dans laquelle est noye le support, un
materiau composite ou materiau stratifie qui peut trouver les
multiples applications que l'on connait.
La fabrication des materiaux ou produits constitues par cette
combinaison est plus aisee, plus economique puisque l'on n'a pa a
utiliser, a mettre en place et a impregner des epaisseurs successives
de tissus.
La structure du support textile unitaire selon l'invention facilite la
bonne impregnation par la "matrice" ou matiere thermodurcissable ou
thermoplastique, et notamment les passages que forment des fils des
chainettes (4).
A noter que le support textile unitaire selon l'invention peut aussi
servir a renforcer tout materiau ou toute matiere applicable a l'etat
liquide ou piteux et qui durcit ou se solidifie ensuite. Par exemple,
le support textile unitaire peut etre utilise en vue du renforcement
du caoutchouc naturel ou synthetique, des ciments, des metals et
alliages...
Un autre aspect avantageux du support textile unitaire se trouve dans
le fait que, par les superpositions et croisementsdes nappes de fils
et les agencements relatifs de ces nappes et des fils en
trames-diagonales, il peut y avoir un glissement relatif des fils, qui
favorise une deformation du support et une adaptation d toutes formes,
en particulier aux formes courbes, concaves, convexes, tout en
conservant en tout point la capacite de resistance, sans creer
d'affaiblissements localises.
En variante, il est prevu de rapporter en combinaison, sur une face ou
sur les deux faces du support textile, un ou des soins de fibres de
verre ou "stratimat" qui sont impregnes et lies par les enductions de
resine, matiere thermodurcissable ou thermoplastique, ou autre
materiau ou matiere. Le liage au support du ou des voiles de fibres de
verre peut s'operer par les chainettes ou tout autre moyen.
Linteret et les avantages du support et des materiaux ou produits
obtenus, ressort de l'ensemble de la description et des des sins.
L'invention ne se limite aucunement a celui de ses modes d'
application non plus qu'a ceux des modes de realisation de ses
diverses parties ayant plus specialement ete indiquees; elle en
embrasse au contraire toutes les variantes.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS -
1- Support textile applicable notamment a la fabrication de materiaux
composites ou stratifies, et les materiaux ou produits composant ce
support textile.qui est caracterise en ce qu'il est unitaire et
compose de nappes de fils paralleles superposes et croises selon des
angles divers correspondant aux directions de renforcement, une de ces
nappes au moins etant composee de fils paralleles disposes en
trames-diagonalestalternees avec des combinaisons de fils conjoints
sur une partie de leurs cheminements diagonaux en assurant une
continuite dans les directions angulaires de renforcement, en depit
des directions angulaires alternez en zig-z que forment chacun des
fils en"trame-diagonale# les nappes superposees etant liees entre
elles par des fils de chainettes qui les traversent avec les nouages
necessaires afin de donner un caractere unitaire au support textile. -
2- Support textile suivant la revendication 1, caracterise par une
realisation suivant laquelle le dit support est constitue par trois
nappes de fils paralleles dont l'ordre est indifferent, a savoir. une
nappe de fils paralleles longitudinaux, une nappe de fils paralleles
transversaux formes d partir d'un seul (ou plusieurs fils de trame en
partie conjoints) deplaces sur la largeur du support, et par une nappe
de fils paralleles en trames-diagonales alternees avec des
combinaisons de fils conjoints sur une partie de leurs cheminements
diagonaux en assurant la continuite dans les directions angulaires de
renforcement, en depit des directions alternees en zig-zag que forment
chacun des fils en trame-diagonale;; les nappes superposees etant
liees entre elles par des fils de chainettes pa ralleles formes par le
metier entre les fils paralleles longitudinauz et pour assurer, b
chaque croisement des fils des nappes, l'assemblage et la liaison
unitaire des nappes, en maintenant l'espacement des fils et
l'homogeneite du support, l'ensemble etant execute simultanement sur
le metier. -
3- Support textile suivant la revendication 1, caracterise par des
realisations suivant lescquelles on modifie l'angle des trames
diagonales'1en faisant varier le nombre de coups et/ou de chainettes,
afin de modifier les effets de resistance directionnelle selon les
applications. -
4- Support textile suivant 1'une quelconque des revendication 1 a 3,
caracterise en ce, qu'il est execute sur metier a aiguilles ou
mailles. -
5- Support textile suivant l'une quelconque des revendications 1 a 3,
caracterise en ce que les fils paralleles des nappes superposees,
peuvent entre des fils aramid connus sous la marque #Kevlar", des
fibres de carbon, des fibres de verre, des fils metalliques, dune
maniere homogene, ou en melange pour chaque nappe du support, tandis
que les fils de liage des chainettes sont en fils ou fibres
synthetiques ou autres. -
6- Materiau ou produit composite ou stratifie constitue, en
combinaison, par au moins un support textile selon l'une quelconque
des revendications 1 a 5, le ou les supports etant impregnes ou noyes
dans une "matrice" ou resine ou matiere plastique thermodurcissable ou
thernoplastique, ou autre materiau ou matiere applicable a l'etat
liquide ou piteux et pouvant ensuite se durcir ou se solidifier, la
bonne impregnation et homogeneite du materiau ou produit resultant de
la structure textile du ou des supports ainsi que des passages que
forment les fils de liage des chainettes. -
7- Materiau ou produit composite ou stratifie suivant la revendication
6, caracterise en ce que l'on rapporte, en combinaison, sur une face
ou sur les deux faces du support, une nappe de fibres de verre ou
wstratimatw impregnes et lies par les enductions de resine, matiere
plastique thermodurcissable ou thermoplastique, ou autre matiere ou
materiau.
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