Brevet FR2015981A1 — publié le 19700430

la présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de matières pour courroies industrielles et aux nouveaux produits ainsi obtenus. Des matières pour courroies adaptées pour transmettre de la puissance ou des matériaux sont employées virtuellement dans tout type d'industries, La matière actuelle pour courroies, employée dans un plus grand volume, est probablement le caoutchouc renforcé par des fibres0 Des tissus et des cordes en coton étaient les composants d'origine fondamentaux des matières pour courroies cependant, durant ces dernières années; des fibres synthétiques telles que le produit connu sous la marque déposée "Dacron" de la société dite Dupont de Nemours, le produit connu sous la marque déposée "Rylon" et la rayonne sont de plus en plus utilisés comme matières de renforcement de courroies.On a utilisé d'autres polymères dans le corps des courroies, tels que du caoutchouc, du chlorure de polyvinyle et diverses résines époxy, sous forme de recouvrements ou de produits de charge flexibles. En rapport avec la présente invention, les matières pour courroies ont été au préalable fabriquées à partir de plusieurs matières polymères. Une matière pour courroies particulièrement couronnée de succès a été une channe de rayonne tordue en câble ou à brins lourds et un remplissage en produit connu sous la marque déposée "Nylon", utilisée pour des mises en service sous tension élevée. D'autres produits encore ont été fabriqués à partir de matières polymères tissées, normalement recouvertes par une ou plusieurs couches de renforcement en cordes (tissées ou non) et contenues dans un recouvrement extérieur ou un produit de charge en matière à usure en surface. La matière à constituants multiples que l'on préfère pour les matières pour courroies selon des caractéristiques de la présente invention a été décrite en détail dans le brevet américain N0 3.369.057. Dans ce brevet, on décrit des filaments à constituants multiples, ayant une matrice de "nylon" avec des microfibres de polyester dispersées dedans.Les filaments ont été à l'origine préparés pour l'utilisation dans des fils à résistance élevée, utiles sous forme de fil ou de corde comme brins de renforcement dans des pneus, des courroies, des tuyaux et analogues, Ensuite, on a découvert que ces mêmes filaments pourraient être utilisés pour produire des tissus capables d'entre traités thermiquement pour conserver leur forme et également pour être formés en une matière tissée ou non tissée et traités thermiquement pour pro duire des matières pour courroies ayant de nouvelles propriétés utiles, ces dernières étant le sujet spécifique de la présente invention0 Selon des caractéristiques de la présente invention, plusieurs matières polymères sont combinées pour former une matière du genre courroie et., lorsqu'elles sont soumisses à certaines conditions, sont fondus s ensemble pour produire une nouvelle matière pour courroies ayant plusieurs propriétés perfectionnées. Les matières polymères-sont de préférence combinées en un seul fil dans lequel une matière est dispersée sous forme de fibrilles dans une matrice d'une autre matière, selon les enseignements du brevet américain NO 3.369.057 cité ci-dessus, d'où la matière pour courroies est formée d'une manière tissée ou'non tissée, et la matière pour courroies est soumise à une température pouvant fondre le compo- sant polymère à fusion inférieure, pendant un temps suffisant pour faire fondre ensemble au moins des parties d'éléments adja- cents de fils.On prévoit aussi que les matières polymères seront présentes dans des éléments de fils séparés ou combinées sous forme d'un polymbange ou d'un ou de plusieurs fils mécaniquement mélangés. Par la fusion des matières polymères, le pourcentage d'allongement de la courroie est réduit d'une valeur allant Jus- qu'à 500 %, probablement par suite de l'élimination du mouvement intérieur relatif des fils et de l'étirage. Des armures ou tissages non fondus glisseront ou se déplacerontdurant la'tension ei/ ou de longues périodes d'utilisation.Des courroies ou leurs élé- ments, qui continuent à crotte durant l'utilisation, exigent un plus grand entretien et une plus grande surveillance et demandent qu'on tienne davantage compte du rattrapage mécanique. D'autres avantages de la matière fondue pour courroies sont leurs propriétés d'abrasion élevées, éliminant la nécessité de revêtements classiques, d'excellentes propriétés de flexion et de fatigue, la résistance au pourrissement, au mildew, aux bactéries etc.., la facilité de nettoyage, et d'autres propriétés que l'on décrira ci-après. -L'-abjet -grinciaaL de la présente invention est, en censéqueice,- de prévoir de nouvelles matières pour courroies et de nouveaux procédés pour leur production et, en particulier, de prévoir de nouveaux articles en matière pour courroies fondue comprenant plusieurs matières polymères. D'autres objets apparattront aux personnes expérimentées dans la technique d'après la description suivante du meilleur mode pour réaliser la présente invention, en relation avec ses exemples. L'exemple suivant illustre la réalisation préférée de la présente invention. Une courroie à armure toile est construite à partir d'un produit à 36 filaments de denier 840, tordu sur 1/2 tour dans la direction Z Ce dernier produit est préparé sous forme d'un filament à constituants multiples, à ténacité élevée, suivant la formulation de l'exemple 1 du brevet américain N 3.369.057, en utilisant 30 % de polymère en téréphtalate de polyéthylène dispersé dans 70 4 de matrice en produit dit "Nylon 6". la courroie ainsi préparée, ayant un poids de 3,1 kg,m2 et une largeur de 91,4 cm, a été passée à travers une série de dispositifs de chauffage à l'infrarouge à 2400C, pendent un temps de séjour d'une minute, entraînant une fusion substant elle de parties du fil aux points de contact,. 2400C étant en- la courroie peut entre réunie par des dispositifs classiques de fixation métalliques ou d'une autre manière convenable, ou au moyen de soudure de deux extrémités ensemble, par mise en recouvrement et chauffage sous pression jusqu a ce qu'elles se réunissent par fusion. Pour cette courroie particulière, on a trouvé les données suivantes d'abrasion et d'allongement. de résistance à la Allongement rupture conservé à la après le test d'abra- rupture, sion > Courroie non fondue 32 26 Courroie fondue 94 14 Le test d'abrasion consiste à faire passer la courroie sur une barre hexagonale pendant 2500 cycles et puis à l'expérimenter pour déterminer le pourcentage de résistance à la rupture conservé. On peut utiliser divers autres mélanges à constituants multiples sans s'écarter de l-a présente invention, qui,n genxral, implique le concept de la réunion par fusion de parties despo lymères Ainsi, tels qu'utilisés ici, les termes "constituants multiples" sIgnifient un filament fabriqué par inclusion d'au moins une matière polymère dans une matrice d'une autre matière polymère , les deux matibres ayant des températures de masse fondue sépares d'au moins 100C, toute la composition de filament ou tout composant de omette composition comprenant, de manière facultative, n'importe quelle matière secondaire compatible avec la propriété de traitement thermique de la matière pour courroies tissée ou non tissée dans son ensemble, telle que des antioxydants et d'autres agents de stabilisation, des particules de renforcement, des particules abrasives et d'autres produits utiles dans des techniques de polymérisation, d'extrusion, de filage, de conformation ou de formage de courroies, de traitement thermique et de finissage de produits. Par exemple, d'autres compositions comprennent le produit dit "Nylon 6" (50 - 90 parties en poids) et le téréphtalate de polyéthylène (10 - 50 parties en poids). D'autres polymères et copolymères-thermoplastlques utiles (seuls sulfones, des oxydes de polyphénylène, des polyearbonates, des polyesters et des polyoléfines, la matrice à fusion inférieure étant présente en quantité principale et la dispersion à fusion supérieure étant contenue dedans. Comme exemple d'un mélange de deux matières différentes dans la même classe générale, on a préparé un mélange comprenant 30 % de polyéthylène et 70 s de polypropylène en poids. Les deux résines étaient des qualitds disponibles dans le commerce. Le ;é- lange a été fil en utilisant un dispositif d'extrusion de 2,54 cm ayant un rapport longueur/diamètre de 24/1. Les températures de filage étaient 280 - 2900C. Une filière A vingt troua ayant un capillaire de 0,0005 fl de diamètre avec un rapport longueur/ diamètre de 1Q/1 et un angle d'entrée de 20 a été stilinde. Après le filage et l'étirage, le filament a été employé pour produire un tissu qui a été stabilisé thermiquement selon les principes soulignés ci-dessus, sauf que la température doit entre en dessous d'environ 180.C. En outre, d'autres mélanges encore sont satisfasants dans les buts de la présente invention, comprenant ceux décrits dans les brevets américains N0 3.37a0055, 3,378.056 et 3.378.602, dans le brevet britannique N 1.097.068, dans le brevet belge N 702.813 et dans le brevet hollandais N 66.06S38. Comme autre exemple, on a préparé une courroie'non tissée en utilisant des techniques classiques, c'est-à-dire qu'un fil à brins a été coupé en brin ondulé d'approximativement 5,08 cm, formé en un tissu feutré ou une étoffe (toile) ; on a trouvé qu'une matière en nylon 6-polyester 70/30, de denier 2,2, du type décrit ci-dessus, était satisfaisante bien que l'on puisse employer virtuellement un fil de n'importe quel denier. La toile a été fondue en utilisant des rouleaux chauffés jusqu'à 2300C et en exerçant une pression d'approximativement 4,5 kg sur le tissu. Les extrémités de la toile fondue ont été réunies par mise en recouvrement et fusion de l'épissure, dans les mêmes conditions de température et de pression. Dans les deux exemples cités ci-dessus, la courroie finie, fondue, avait une bonne surface extérieure résistant à l'abrasion et aucun autre revêtement n'était nécessaire, même pour la manipulation de matériaux rugueux. En outre, la courroie pouvait être employée pour la manipulation de produits alimentaires et on pouvait la nettoyer très facilement. En faisant varier la nature de l'armure et/ou l'importance de la fusion, il est possible de rendre perméable la matière pour courroies, si on le désire, par exemple, lorsqu'on prévoit un séchage ou un entratnement de matériaux durant le temps de séjour sur la courroie. Dans un autre exemple de réalisation de la présente invention, au lieu de combiner deux (ou davantage) matières polymères en un filament, on peut utiliser des filaments ou des fils séparés comme extrémités séparées ou on peut les réunir ensemble dans un polymélange mécaniquement mélangé ou extrudé.Ainsi, par exemple, le produit dit "Nylon 6" et le téréphtalate de polyéthylène peuvent être utilisés comme extrémités de fils séparées dans la production d'une matière pour courroies tissée, ou on peut les transformer en un filament mélangé mécaniquement en réunissant en épaisseur deux (ou davantage) extrémités différentes, en mettant en parallèle deux (ou davantage) extrémités sous forme d'une seule dans le dispositif de tension, en emmêlant deux (ou davantage) extrémités différentes par un procédé utilisant de l'air ou un procédé électrostatique (par ce mélange ou par le procédé dit "Taslan"), en tricotant deux (ou davantage) fils différents en un seul à travers les mêmes guides, en filant sur noyau un fil avec une gatne d'un autre fil, en mélangeant -sous forme de brins les différentes fibres, en faisant une texture de différentes extrémités ensemble ou en transformant en tapis par des techniques connues. Dans l'un quelconque des procédés précédents, une ou plusieurs des extrémités-de fils peuvent être du type à constituants multiples défini ci-dessus, bien que celà ne soit pas nécessaire.Cependant, on doit faire nettement apparaître que la matière pour courroies formée au moins partiellement de matières filamenteuses à constituants multiples sera quelque peu supérieure au point de vue des caractéristiques d'abrasion et de rétention de résistance0 La sélection du denier et des matières dans la matière pour courroies à mélange mécanique ou à polymélange est basée sur les mêmes critères que pour le constituant multiple, c'est-à-dire la matière à transporter, les tensions qu'on doit reneontrer, l'équipement d'entratnement et les tolérances de fonctionnement étant les plus grands facteurs considérés.Ainsi, dans la plupart des cas, il est souhaitable d'avoir une courroie mince (faible denier) lorsque la résistance n'est pas si critique, pour rendre inférieur le prix de revient d'installation et de manipulation, pour avoir besoin de moins de puissance d'entratnement, ou lorsqu'une tolérance de fonctionnement extrêmement rigoureuse ou précise est impliquée. Pour n'importe quelle combinaison donnée de matières polymères, le taux de fusion différera selon leurs propriétés physiques, l'importance de la fusion désirée dans le produit final et la manière selon laquelle les matières sont combinées.En général, il est nécessaire d'appliquer de la chaleur d'intensité suffisante pour faire fondre la matière pour courroies jusqu'à la température de masse fondue du composant à fusion inférieure, pendant un temps suffisant pour effectuer sa fusion, au moins certains (pas moins de 15 s? des filaments étant fondus ou liés ensemble. Il n'est pas essentiel que la totalité des éléments en filament ou en fil participe au procédé de fusion ; il suffit qu'il y en ait un nombre substantIel, tel que nécessaire pour transmettre une partie des propriétés souhaitables, indiquées ci-dessus, à l'article dans sa totalité, résultant de manière caractéristique du procédé de fusion. Les minima doivent être normalementno: infd- rieurs à environ 15 % des points à fusion possible fondus et doivent de préférence être compris entre 50 et 85 %. Ainsi, on prévoit que des matières polymères pouvant être fondues peuvent être employées en combinaison avec d'autres matières qui, bien que ne pouvant pas fondre, sont encore compatibles avec les conditions de fusion et capables de donner des propriétés souhaitables à l'article fini en forme de courroie. Ces matièrespanrntebe n'importe laquelle des fibres naturelles modifiées ou synthdti- ques. Dans un exemple de réalisation de la présente invention, à titre de variante, on utilise des fibres non fusibles pour construire des sections longitudinales de la matière pour courroies, afin de fournir une couture flexible qui permettra à la courroie de se plier et de se conformer à une forme désirée, Par exemple, des fibres de polyester pourraient être tissées dans la partie centrale d'une courroie, comprenant une section de 12,7 mm de largeur, pour permettre à la courroie de se courber sous une forme de V lorsqu'on l'entratne sur des rouleaux inclinés pour former une auge ou une cuvette. Si on le désire, deux (ou davantage) sections en matière non fusible peuvent être utilisées pour obtenir d'autres configurations dans les courroies selon des carac- téristiques de la présente invention. Plus spécifiquement, deux sections non fusibles, lorsqu'elles sont espacées, peuvent être conformées en une courroie en U, ayant une plus grande capacité. la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits,elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaitront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une matière pour courroies industrielles, caractérisé en ce qu'il consiste à combiner au moins deux matières polymères formant des filaments, sous forme d'une courroie plate, et à les soumettre à une température au moins aussi élevée que la température de masse fondue du composantpdlymère à fusion inférieure, mais en dessous de celle du composant à fusion supérieure, pendant une période de temps suffisante pour effectuer une fusion substantielle de parties des matières polymères. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières polymères sont combinées en un filament à constituants multiples, le composent à fusion inférieure comprenant 5090 parties et formant une matrice dans laquelle l'autre matière polymère est dispersée. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières polymères formant des fibres sont constituées par une polyamide (TO - 90 parties) et un polyester à fusion supérieure, combinés en un filament à multiples constituants. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières polymères sont présentes sous forme de filaments séparés. 5 - Matière pour courroie industrielles, caractXrisde ce qu'elle comprend plusieurs matières polymères formant des fibres réunies par fusion -'-- --'-- 6 - Matière pour courroies industrielles selon la revendication 5, caractérisée en ce que les matières polymères ont des températures de masse fondue avec une différence d'au moins 1000 et au moins une partie est présente sous forme de filaments à constituants multiples, dans lesquels le composant à fusion infé- rieure constitue 50 - 90 parties en poids. 7 - Matière pour courroies industrielles selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une partie des matières polymères est présente dans des filaments séparés, mélangés mécaniquement ensemble. 8 - Matière pour courroies industrielles selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une partie des matières polymères est présente dans des filaments à polymélange 9 - Matière pour courroies industrielles selon la revendication 6, caractérisée en ce que le composant à fusion inférieure est une polyamide. 10 - Matière pour courroies industrielles selon la revendioation 5, caractérisée en ce qu'au moins une partie longitudinale de la courroie est formée de matière non fusible pour fournir une section flexible,parallèle à l'axe longitudinal de la courroie.