L ' invent ion appartient au domaine des composan s text i les pour la fabricat ion des maté¬ riaux compos ites. El le a pl us part icul ièrement pour objet des structures text i les, pou ant serv i r de renforts dans les matériaux compos i tes. El le concerne également des fi l s techni ques de conf igu- ration originale. destinés à de tel les structures.

On sai que les matér iaux compos i tes sont formés d'une combinaison int ime de structures text i les de renfort et de ma trices ou résines d' imprégnat ion. De tel s matériaux trouvent de lar¬ ges débouchés à l 'heure actuel le, par exemple dans l ' industr ie aéronaut ique. Pour obteni r des maté¬ riaux ayant les propriétés recherchées, i l est n ¬ cessai re d' ut i l iser une proportion assez élevée de structure text i le, notamment en empi lan diverses couches de renfort. On sai t cependan que 1 ' imp régnation par les résines de tel les coucneε de renfort ne se réal ise pas d' une manière opt i a¬ le de sorte que. sous l 'effet de contraintes méca - niques, on peut constater des dommages qui sont dus à une séparation de certaines couches au se in du renfort text i le. ce que l 'horrme du mé t i e r connaî t sous le nom de "dé 1 ami nag ^' .e " . On comprend que, compte-tenu des appl ications de tel s maté- ri aux composi tes. i l soit indispensable de remé- dier à de tel s inconv nients.

L 'un des moyens proposés dans l ' art an¬ térieur consiste à uti l iser au mo ins pour part ie dans le renfort text i le, une structure mul t idimen- sionnel le, par exemple t r i d imen s i onne 11 e .. De tel --

les structures donnent satisfaction, mais el les sont longues et coûteuses à obtenir.

En résumé, on peut dire que les critères actuels de choix d'une structure texti le servant de renfort pour la fabrication de matériaux compo¬ sites sont: la nature des fi l s, la répartition et l 'orienta ion de ceux-ci , ainsi que leur mode de mise en oeuvre (par exemple sous forme de structu¬ res tissées ou de nappes unidirectionnel les). Ces critères sont uti l isés en fonction des propriétés recherchées pour le matériau composite.

La présente in ention a pour obj t des structures texti les et des fi ls dont la configura¬ tion permet de procurer un effet dimensionnel dans un renfort pour matériaux composites, ce qui per¬ met de lutter efficacement contre le délaminage et par conséquent d'augmenter les performances et la sécurité des matériaux composi tes ainsi ^' obtenus.

L' invention a pour objet une structure text i le uti le comme renfort dans la fabrication des matériaux composites, ladi te structure étant réal isée au moins en partie avec des fi l s techni¬ ques comprenant une âme portant des composants en sai l l ie conférant au fi l une configuration en re- l ief.

Par "fi l technique", on entend tout fi l suscept ible d'être uti l isé dans des structures destinées au renfort de matériaux composites, qu' il soi de nature minérale, artificiel le ou synthétique. De tels fi ls, seuls ou en mélange, sont connus de l 'homme du métier et sont par exem¬ ple choisis parmi les fi ls de carbone, aramide. verre, quartz, si l ice, carbure de si l icium, céra¬ mi que et simi laires. Dans l 'art antérieur, on avait déjà pro-

posé dans certaines appl icat ions de fai re subi r à un fi l un trai tement de surface, di t de textur i sa- tion, destiné à lui conférer un aspect irrégul ier, on peut ainsi se référer au brevet US 3.775.228. On notera tout d' abord qu'un tel trai tement de te xt ur i sa t i on ne peut être employé pour de nom¬ breux fi l s techniques, notamment en raison de leur faible résistance à la flexion. Mais surtout , la texturisat ion modi fie l ' aspect du fi l lui-même, sans adjonct ion d' aucun autre élément addi t ionnel . D' ai l leurs, l 'effet de la te t ur i s a i on n'est que superfic iel et ne peut se comparer à une conf i gu¬ ration en rel ief comme le prévoi t la présente in¬ vent ion. Cel le-ci , par exemple, peut proveni r de l 'adjonction de boucles et/ou de poi l s sur le fi l support (âme ). L'or ientat ion de tels rel iefs, par exemple de ces boucles et/ou poi ls, procure un ef¬ fet mul t idi rectionnel , qui peut être organ isé ou au contra i re aléatoire. Dans l ' art text i le tradi t ionnel , on sa i t réal i ser des art icles fantaisie co prenant des fi l s avec des él ments addi tionnel s, par exemp 1 e du genre gui rlandes.

On connaî ainsi le brevet US 4.157.645 qui décri t une machine pour la product ion de fi l fantaisie bouclé. Ce fi l est constitué de trois fi ls, un d'entre eux forme des boucles qui sont maintenues par deux autres fi l s ^" ordus l 'un par rappor l à l 'autre. ^' Un fi l tordu présente une rés istance à la tract ion inférieure à cel le d' un fi l rec t i l i¬ gne. Ce fi l fantaisie ne convient donc pas comme renfort text i le de matériaux composites suscept i ¬ bles d'être soumis à des contraintes importantes. On peut également ci ter le brevet GB

747.726 qui est relatif à la fabrication de maté¬ riaux plastiques armés. Ce brevet décri t des fi ls chenil le constitués par une partie centrale com¬ prenant deux fi ls métal l iques entrelacés entre lesquels des fibres sont coincées.

I l n'est pas avantageux d'uti l iser de tels fi ls cheni l le pour la réal isation d' articles composites dont on souhaite augmenter la sécurité et les pe formances car la résistance à la trac- tion des fi ls chenil le est inférieure à cel le des fi ls mé tal l iques qui entrent dans leur compos i - ion.

Il en est de même pour les fi ls décri ts dans de nombreux documents de l 'état de ta techni- que, par exemple les brevets GB 804.464. FR 2.110.986 et FR 864.395, qui décrivent des fi l s entrelacés entre lesquel s sont enserrées des fi¬ bres en sai l l ie.

Un fi l conforme à l ' invention peut être réal isé en partant d'une âme sensiblemen t rect i ; i- gne, à laquel le on associe un fi l comportant des boucles, régul ières ou non. pour consti tuer un en- s mble âme/fi l à Doucles, ledi t ensemb le étant so¬ l idarisé par au mo ins un fi l indépendant de maintien ou de l iage. On peut également réal iser un fi l , ayant une configuration en rel ief avec des boucles, en associant à une âme sensiblement rec- ti l igne une plural ité de fils à boucles, pour aug¬ menter encore le caractère mul i d i rec t i onne l des rel iefs.

Dans la présente description, on désigne par âme sensiblement recti l igne un fi l . ou ense ¬ ble de fi ls, n'ayant pas subi de torsion.

Pn comprend qu'en uti l isant une âme rec- ti l igne, la résistance à la traction du fi l selon

l ' invent ion est bien supérieure à cel le des fi l s connus.

Le brevet FR 2.146.941 décr i t déjà un f i l compos ite pour étoffe non ti ssée qui , dans un mode de réal i sat ion, comporte une âme rec i l igne sur laquel le sont maintenues des aigui l les thermo- plastiques par l ' intermédiai re d' un fi l de l iage. Ces aigui l les sont destinées à apporter de la ré¬ sine de cohésion dans l ' art icle fini mai s ne pa r - tic ipent pas au renfort text i le et ne peuvent donc pas exercer la fonction tridimensionnel le des fi l s de l ' invent ion.

On connaî t aussi (brevet US 3.808. U87; des fi ls, par exemple en carbone, sur lesquel s sont fi xés par voie chimique des éléments en sa i l ¬ l ie. De tel les structures ne sont pas obtenues par des mo yens tex i les et ne comportent notamme n t au¬ cun fi l. de l iage indépendant .

Selon un autre mode de réal isat ion, on peut couper, dans une opérat ion consécut i e., les boucles en rel ief pour produi re des élémerrts indi¬ viduel s ressemblant à des poi l s ou br indi l les en sai l l ie sur l 'âme . D'autres var iantes de réal i sa¬ ion pe rme ttent d' obteni r de te l les st ructures avec des poi l s, par exemple en partant d' une âme à laquel le on associe un fi l en zigzag, maintenu par un fi l de l iage et on procède ensui te à une décou¬ pe pour la format ion des poi ls sép ^' arés.

L'homme du mé ier comprendra qu' un fi l selon l ' invention -peut avoi r des const i tut ions très var iables, selon la nature de ses composants. Le fi l en ques ion peut être "pur" , à savoi r être formé d' un composant text i le uni que appartenant aux catégor ies de fi l s techniques ment ionnées pré- cédemment .Toutefois, même si la nature des compo-

sants est la même, certains des composants peuvent eux-mêmes avoir des part icula i és de surface et avoir subi , si la nature du fi l le perme , un traitement de textur i sa t i on , comme c'est le cas du verre.

Con fo rmérren t à l ' invention, on peut aus¬ si réal iser des fils "hybrides", com renant une âme en un composant text i le et au moins un fi l à rel iefs et/ou un fi l de l iage en au moins un autre composant texti le. Un fi l "hybride" peut également comprendre au moins un composant (âme, fi l à re¬ l iefs, fi l de l iage) ayant lui-même une nature hy¬ bride. Un exemple typique de fi l hybride est un fi l comprenant une âme en si l ice ou en carbone et des rel iefs en carbone. L' invention procure donc un moyen d'associer des composants de fi ls techni¬ ques, selon les propriétés désirées dans la struc¬ ture tex i le finale. A la connaissance du demandeur, il n'a jamais été proposé jusqu' à pré- sent de combiner dans les structures texti les à base de fibres techniques, des inées au renfort αes matériaux composites, une âme support avec des éléments addi tionnels pouvant être di fférents, dans leur nature, de ladi te âme. Ainsi qu'on l 'a mentionné précéde men t , les structures textiles utiles comme renforts dans la fabrication de matériaux composites, compren¬ nent au moins un fi l à configuration en rel ief.

Une tel le structure texti le peut être du genre unidirec ionnel ou mul t I d i rec ionne l , par exemple tissu, nappe, enroulement fi lamenta ire et simi laires. De tel les structures peuvent être const ituées exclusi ement de fi ls à configuration en rel ief ou, en variante, être constituées d'une combinaison de fi ls à configuration en rel ief et

de f i ls tradi tionnel s. A t i tre d'exemple, on peut réal i ser un tissu avec un fi l à conf igurat ion en rel ief en mélange avec une plural i té de fi l s nor¬ maux. Ces structures texti les sont essent iel¬ lement destinées à ser ir de renforts pour ma té- riaux composi tes. L' invent ion a encore pour objet un renfort pour matériaux compos i tes, comprenant au mo ins une structure text i le à fi l s à conf igurs- tion en rel ief du genre ment ionné ci -dessus . Un tel renfort peut être const i tué exclusiveme nt de structures text i les selon l ' invent ion ou en a¬ riante être const i tué d' une combinai son de struc¬ tures selon l ' invent ion et de structures text i les trad i t i onne l ies.

A t i tre d'exemple, on peut réal iser se¬ lon l ' invention un renfort de type strat if ié cons¬ ti ué d'un emp i lement de structures tel les que des ti ssus ou des nappes unidirect ionnel les, 1 ' emp i lement pouvant être homogène c 'est-à-di rε comp rendre des structures de nature simi la i re ou mi xte, par exemp le avec une al ternance de coucnes tradi t ionnel les et de couches réal isées à par i r de structures réal isées conformément à l ' invention.

Grâce à l ' invent ion, l 'homme du mé ier di spose de beaucoup de possibi l i és pour obtenir les renforts les plus appropriés.

Bien que l ' invention permette d' obtenir, grâce aux configurations en rel ief des fi l s , des or ientat ions mul t idirect ionnel les très intéressan¬ tes, i l est parfai tement possible de réal i ser des structures du genre tr idimensionnel (3D) en ut i l i¬ sant au moins en part ie de tel s fi l s. Par ai l leurs, les fi l s selon l ' invent ion

peuvent être mi s en oeuvre dans des structures texti les qui peuvent être commercial i sées en tant que tel les. Ma i s on peut aussi fournir à l 'uti l isateur final un fi l à configura ion en re- I ief pouvant être mis en oeuvre dans une technique d'enroulemen fi lamentaire (bobinage) conformément à la forme de l 'article en matériau composite à obtenir.

Les fi l s selon l ' invention et les struc- tures texti les correspondantes peuvent comprenαre des composants destinés à faci l iter le fabricat ion du ma riau composite. Par exemple , l ' an? au fi l peut être imp régnée ou revêtue au préalable de ma- tière thermoplastique, comme cela est connu pour les fi ls di ts FIT. Egalement, les structures tex¬ ti les peuvent recevoir une adjonction de poudre thermoplasti que, permettant de faci l iter leur ma¬ nipulation et leur mise en oeuvre finale.

Pour la fabrication d'articles composi- tes soumis à des contraintes non uniformes. or. peut réal iser des structures text iles ut i l isan des fi ls confo rme s à l ' invention dont le nombre de rel iefs, boucles ou poi ls, ainsi que leur forme, ne sont pas uni formes de façon à s 'ajuster aux contraintes auxquel les est soumis l 'article compo¬ site final .

Ainsi, aux emplacement les plus sol l ici¬ tés de la pièce ou matériau composite à fabriquer, on peut uti l iser des structures texti les dont les fi ls constitut ifs se Ion l ' invention compor ten t u e densité de rel i fs plus importante de façon à aug¬ menter le taux volumique de fibres dans ces empla¬ cemen s.

Selon l ' invention, l 'uti l isation dans une structure texti le de fi ls ayant une configura-

tion en rel ief : assure une me i l leure cohésion αe la structure text i le , permet de réal i ser des jours entre certains de ses composants, par exemple entre fi ls de trame et fi l s de chaîne dans le cas d' un ti ssa¬ ge .

- de façon générale, permet de régler le remp l issage text i le et - procure un accroisse ent cons idérabl e de l ' accrochage et de l ' adhérence.

- de la matr ice (par exe ple résin . à la structure text i le lors du processus de mi se en oeuvre du composite (par e emple par inject ion) ,

- et des couches consti utives d' un empi lement dans le matériau compos ite, les unes par rapport aux autres.

L' invent ion assure ains i une me i l leure tenue au délaminage des matér iaux compos i tes, no¬ tamment en cas d' impact.

L ' invent ion sera encore i l l ustrée sans être aucunement l imi tée par la descript ion qui sui t fa i te en référence aux dessins annexés sur lesquel s:

Fig. 1 représente les const i tuants d' un fi l pour structure text i le conforme à l ' invention;

Fig. 2 i l l ustre le fi l correspondant à la figure 1 et présentant une. configurat ion en re¬ l ief avec des boucles;

Fig. 3 il lustre l 'obtention d'un fi l ayant une configura ion en rel ief avec des poi l s; Fig. 4 i l lustre une structure text i le selon l ' invent ion;

Fig. 5 illustre une variante de structu¬ re textile;

Fig. 6 montre schéma t i quement un empile¬ ment de structures textiles utilisable comme ren- fort pour matériaux composites.

Le fil illustré aux figures 1 et 2 est désigné par la référence générale 10. Il comporte essen iel lemen une âme rectil igne 1 rendue sol i¬ daire d'un fil 2 bouclé, par un fi l de liage 3. La figure 1 il lustre les trois ^" composants du fi l 1Q et la figure 2 montre le fil après fabrication. L représentation de la figure 2 est quelque peu dé¬ formée pour mettre en évidence les divers compo¬ sants du fil ; dans la pratique, ceux-ci sont intimement associés. On voit que ce fil ÎO compor¬ te des configurations en rel ief 4, sous forme de boucles, dont l'orientation dans l 'espace est va¬ riable autour de l 'âme 1, ce qui procure un effet mu l t i d imens ionne 1 autour du fil . La figure 3 il lustre un mode de mi se en oeuvre simi laire, mais pour réal iser un fi l com¬ portant des poils. On a représenté schéma i quement les trois constituants du fi l qui est désigné par la référence générale 20, à savoir une âme recti- l igne 21, un fi l 22 ayant une configuration géné¬ rale en zigzag et un fi l de liage 23. Les trois constituants sont sol idarisés de manière connue sur un métier textile et le fi l 20 se déplace lon¬ gi udinal ement selon le sens de la flèche F pour aboutir à un dispositif 25 de découpe qui arase les extrémités en zigzag du fi l 22 pour réal iser des poils 24 faisant sai l l ie sur l 'âme 21 et conférant ainsi au fil 20 une configuration en re¬ l ief. On peut répéter les opérations de fabri-

cat ion, que ce soi t pour des fi l s à boucles ou des f i l s à poi l s, pour leur conférer une pl ura l i té de conf igurat ions en rel ief et ces opérat ions peuvent être réal isées simul tanément au moment de la pro- duction du fi l ou encore successivement.

La figure 4 i l lustre de manière schéma- t i que une nappe unidirectionnel le 30 comportant des fi ls 31 à rel ief conformes à l ' invent ion, qui sont ma intenus par un l iage 32. La figure 5 i l lustre un ti ssu 40 co por¬ tant en chaîne et /ou en trame des fi l s 41 confor¬ mes à l ' in ent ion et des fi l s 42 tradi ionnel s .

La figure 6 montre un emp i lement de structures text i les pouvant ser i r de renfort dans la fabr icat ion des ma ériaux compos i tes . Ce ren¬ fort désigné par la référence générale 50 com¬ prend, dans l 'exemple représenté, tro i s couches de ti ssus 51, 52, 53. Les couches 51 et 53 sont des ti ssus conformes à l ' in en ion avec des fi l s ayant une conf igurat ion en rel ief, tandis que la couche 52 est un t i ssu radi t ionnel .

11 va sans di re que les inoicat ions ci - dessus ne sont données qu' à ti tre i l lustrât i f et qu'on peut var ier les combinaisons de i l s selon l ' invent ion et de fi l s tradi tionnel s, comme cel les des structures selon l ' invent ion et des structures connues .

On notera aussi que les figures 4 à 6 i l lustrent des structures texti les réal isées sous forme de ti ssus ou- de nappes unidi rect ionne l les .

Les fi l s selon l ' invent ion peuvent être égale e nt mi s en oeuvre, ainsi qu' on l ' a ment ionné préc dern- me nt . dans des structures tr i imensionnel les ou à ti tre d ' enτ ou 1 emen f i 1 amen ta i r e . Par exemple , on peut réal i ser avec de tel s fi l s des bobinages qui

peuvent être directement Imprégnés d'une résine de manière à produire un matériau composite.

L' invention sera encore il lustrée sans être aucunement limitée par les Exemples sui ants. EXEM ^P LE 1

Cet exemple illustre une structure tex¬ tile conforme à l ' invention, obtenue à partir d'un fi l technique du type général décrit la figure 2.

Cette structure textile est un tissu avant les caractéristiques suivantes:

- Tissu unidirectionnel : 7CO g /m2

- Armure: Taffetas - Contexture: 3,3 fils/cm x ÎO coups/cm

- Matière chaîne: verre E 11 Tex ensima¬ ge te tile

- Matière Trame: fil technique selon l ' invention décrit ci-dessous. Le fi l technique selon l ' invention est réalisé avec trois fi ls de titre différent ^' :

- âme 1: fil en verre Ξ 300 Tex ensimao textiloplasti que .

- fi l à boucles 2: fil comportant des boucles en verre E 34 Te ensimage textiloplasti que ,

- fil de liage 3: fil en verre E 68 Te ensimage text i 1 op last i ue .

Les boucles 4 du fil 2 sont disposées régul ièrement tous les 2,5 rrm, leur nombre par mè¬ tre étant donc de 40Q environ.

Le diam tre moyen des boucles 4 est de 4 mm.

Par ailleurs, on constate que le fi l technique réal isé selon l' invention présente un

effet dimensionnel avec une répart i t ion de 60% de fibres dans la direct ion trame (di rect ion X ) et de 60% de fibres dans les di rect ions Y et Z, la di rection Y étant perpendiculaire à la di rect ion X et la di rection Z orthogonale au plan formé par les deux direct ions X et Y.

En conséquence, le tissu obtenu en ut i¬ l isant des fi ls techniques conformes à l ' invent ion présente des fibres perpendiculai res au plan de tissage avec une masse de fibres:

- dans la direct ion X (di rect ion Trame) égal à 420 g /m2

- dans les di rect ions Y et Z égale à 280 g /m2. Afin de mettre en évidence les avantages procurés par l ' invent ion, on a comparé la résis¬ tance en flexion d'un composi te réal i sé par empi ¬ lement de ti ssus conformes à l ' invent ion et d' un composi te réal isé par empi lement de ti ssus radi- tionnel s. a ) Afin de réal i ser un compos i te C-, ut i l isant les structures de l ' invent ion, i fféren¬ tes couches de ti ssu tel que décr i t ci -dessus ont é é emp i lées dans la même di rect ion (voi r par exemple figure 6 précédemment décr i te) .

Lors de l 'empi lage des di fférentes cou¬ ches, on peut déjà constater une imbr icat ion int i¬ me des boucles des di fférentes couches les ^' unes dans les autres. Une fois les di fférentes couches emp i¬ lées , un composi te Cl est réal i sé par le procédé d' inject ion sous vide et sous pression de résine, en l 'occurrence une résine époxy (CIBA GE1GY X 3052 A/B) . b) aux fins de comparaison, on réal i se ^•

un composite Co dans les mêmes conditions opéra¬ toires à l 'aide du tissu suivant:

- Tissu unidirectionnel: 425 g /m2

- Armature: Taffetas - Contexture: 3,3 fils/cm x 14 coups/cm

- Matière chaîne: verre E 11 Tex ensima¬ ge textile

- Matière _. trame: verre E 3CO Tex ensima¬ ge te i 1 op l ast i que . Ainsi, compte tenu de la structure du issu ci-dessus, la masse de fibres dans la direc¬ ion X (direction trame) est égale à 42C g /mZ c'est-à-dire identique à celle du tissu réal isé en utilisant les fi ls techniques conformes à l ' invention.

Aux fins de comparaison, on a soumis les composites C, et C définis ci-dessus à des essais de flexion selon la norme NF T 57-105 (Juin- 1977). El le correspond à la norme européenne EN63 de Mars 1977 intitulée "Détermination des ca actéris iqu s de flexion - Méthode des trois pannes". Les essais ont été réal isés dans le sens trame (direction X ^' . Les masses et volumes travai l lant dans cette direction sont identiques pour les deux composites C, et C^. - Sous une force appliquée de 1050 N, on constate que le composite Co casse brutalement, contraire¬ ment au composite Ci qui possède un al longement à la rupture nettement plus important. Le seuil de rupture du composite Ci est progressif alors que le composite C présente une rupture franche.

On voit donc que les composites fabri¬ qués avec des structures textiles selon 1 ' invention possèdent des rés i ssupér ieures à la flexion et à l ' impact vis-à-vis des composites si- milaires tradi ionnels.

EXEM ^P LE 2

Cet exemple i l l ustre un fi l conforme à l ' invention, du type décr i t à la figure 2.

Ce fi l est réal isé en carbure de εi l i - c i um avec :

- une âme: 2 fi ls de 500 fi laments (Nica 1 on NL202 ) ,

- un fi l de l iage: 1 fi l de 250 fi la¬ ments (Nicalon NL217) gr ippé à 300 tours par mètres,

- un fi l à boucles: 1 fi l de 250 fi la¬ m n s formant des bouclettes .

Le fi l à boucles comprend 160 bouc les de 8 mm de diamètre par mètre l inéai re. EXEMPLE 3

Cet exemple i l lustre également un fi l confo rme à l ' invention. Ce fi l est ident i que à ce¬ l ui de l 'Exemple 1, sauf en ce qui concerne le f i l à boucles qui comp end 160 boucles de 4 mm par mè - tre l inéai re. EXEMPLE 4

Cet exemple i l l ustre encore un f i l conforme à l ' invent ion. Ce fi l est iden i que à ce¬ l ui des Exemp les 2 ou 3 sauf en ce qui concerne le fi l à boucles qui comprend 80 boucles de 4 mm de diamètre par mètre l inéai re. EXEM ^P LE 5

Cet exemple i l lustre un fi l confo r-me à l ' invent ion dont le nombre de boucles ainsi que l.eur ^" forme va - rient sur la longueur du fi l. Ce fi l est const i¬ tué, sur une longueur déterminée, par un fi l réal isé selon l 'Exemple 1. puis par cel ui réal i sé selon l 'Exemple 2 et enf in par le fi l conforme à 1 ' Exemp le 3. A parti r d'un tel fi l , on peut réal i ser

des structures texti les uti l isables comme renforts dans la fabrication de matériaux composi tes soumi s à des contraintes non uniformes.