Brevet FR2030111A1 — publié le 19701030

La présente invention concerne, d'une façon générale, la technologie de la production des stratifiés, ou des matériaux en pla- ques ou feuilles en résines synthétiques, notamment thermoplastiques, et auxquels on a incorporé au moins une structure textile, ou des plastiques stratifiés ou lamellaires armés. L'invention concerne également ces produits. La présente invention a pour but la réalisation de perfectionnements aux méthodes ou procédés pour la production des matériaux ci-dessus indiqués et, partant à ces produits eux-m#mes. Plus particulièrement, l'invention a pour objet la production des stratifiés constitués, en pratique, par une ou plusieurs couches ou feuilles homogènes de résine synthétique, notamment en chlorure de polyvinyle ou, ventuellement en polyéthylène, ou autres composés équivalents, renforcés avec au moins une structure textile, en particulier un tissu à réseau régulier et ordonné qui est obtenu à son tour à partir de filés synthétiques tels que, en particulier, des fils polyamides, polyesters et polynosiques. De tels matériaux offrent un très grand intérêt dans plusieurs domaines et, principalement dans la production de prélarts, mais tout spécialement dans la production de corps creux, ou récipients rdsistant à la pression et imperméables aux liquides et aux gaz, par exemple, dans la fabrication de récipients pliants, souples ou dégonflables, de canots gonflables, de flotteurs, réservoirs à air et pour autres gaz.D'une manière particulière, ces matériaux synthétiques stratifiés et armés possèdent plusieurs avantages vis à vis des tissus caoutchoutés et analogues actuellement. D'impor- tance particulière parmi ces avantages est la propriété qui permet à ces matériaux synthétiques stratifiés thermoplastiques de pouvoir autre reliés entre eus par thermos-oudage et de préférence, par la technique du ssudâjs à haute-fréquence# technique qui sup- pose cependant uae homogénéité consi#érable, et de préférence, pra tiquement complète, de ce matériaux dans toute son épaisseur. On sait, par ailleurs, que la production des matériaux synthétiques armés présente plusieurs difficultés et, qu'il présuppose la solution de nombreux problèmes techniques, solution qui n'a pas encore été atteinte jusqu'# présent. En premier lieu, ces stratifiés synthétiques sont pratiquement non-soudables par rapport aux composants qui constituent les fibres et filaments textiles de l'armature. L'incompatibilité mutuelle entre, par exemple le -chlorure de polyvinyle et les polyamides, qui empêche l'adhérence intime de ces matériaux, n'a été surmontée qu'en partie en effectuant au préalable des traitements chimiques superficiels particuliers sur les couches à associer. la formation de matériaux composés armés, ou complexes, par réunion de deux feuilles obtenues sépia rément, de préférence par calandrage, et qui renferment entre elles un tissu en fibres synthétiques, re conduit pas à un rêsul tat satisfaisant soit du fait de la facilité de "Décollement" de ces matériaux (séparation de produit da~s ses composants lamellaires initiaux), soit à cause de la subsistance de passages et de cavités, même d'ordre microcapillaire, entre les composants associés.Même s'ils n'affleurent pas la surface, ces passages sont très préjudiciables, surtout di point de vue de l'imperméa- bilité à l'air, notamment à l'endroit des Joints entre les élé- ments individuels d'un récipient gonflé, c'est-à-dire, là ou le bord tranché des pièces ae stratifié ou éléments se trouve exposés Pour remédier du moins en partie aux limitations ci-dessala-et à d'autres encore, on a recours à des méthodes de fabrication qui prévoient l'enduction progressive ou répétée du tissu ou armature avec des solutions de matière plastique.Cependant, malgré le soin apporté à ces opérations et le temps qu'exige leur exécution, la couche de matière synthétique, meme si elle est déposée par une suite d'opérations, est nettement irférieure, en ce qui concerne les caractéristiques physiques, atur feuilles calandrées d'épaisseur correspondante, surtout du point de vue de l'homogénéité, do l'uniformité de surface, de la résistance dynamométrique et à l'a- brasion. Alors qu'il a été possible de réaliser des armatures textiles réseau parfaitement orthogonal homogène et stable, gr#ce à l'em- ploi de tissus du type dit "au tour anglais" ou équivalents con- venablements traités, stabilises et imperméabilisés avec, par exem- ple des isocyanates, des plastisols (solution ou, mieux dispersion de constituants plastiques) et autre l'association intime et per manente de ces armatures et de feuilles minces obtenues au préalable, de préférence par calandrage, n'est pas considérée comme réalisable ou tout au moins satisfaisante pour le moment.Ces difficultés ont pratiquemment leur origine drus l'impossibilité de parvenir à une incorporation efficace, par fusion, da textile d'arma ture entre deux feuilles calandrées, et cela parce que les températures nécessaires à ladite fusion, réalisées par application de chaleur de l'extérieur, conduiraient à la destruction préalable desdites feuilles. Par conséquent, le but de la présente invention est de réaliser un produit stratifié du type et pour les usages susmentionnés, et que lton obtient par l'accouplement d'au moins deux feuilles minces en matière plastique obtenues de préférence mais non exclusivement à partir de chlorure de polyvinyle (convenablement plastifié selon la souplesse et les caractéristiques physiques désirées dans le produit final) et, qui renferment une structure textile d'armature constituée, en particulier, par un tissu réticulaire ou gaze à maille anglaise obtenue elle-même à partir de fibres synthétiques de préférence mais non exclusivement des fibres poly amides, ou éventuellement polyesters, et convenablement traitée au préalable, ledit produit étant caractérisé en ce que les feuilles minces externes du stratifié sont liées d'une façon intime et permanente entre elles, à travers les espaces du réseau textile, dans une condition telle qui permet à ce produit, complexe à lo- rigine, d'être comparé à un produit homogène dans toute son épais seur, sauf bien entendu à l'endroit qu'occupent matiéralement les éléments de trame et de channe de l'armature textile. Ce nouveau produit synthétique armé, à structure lamellaire, qui constitue une caractéristique essentiellede l'invention et dont les avantages sont clairement évidents, est obtenu également selon une caractéristique essentielle de l'invention, grâce à la conception et l'application au moins partielle des principes suivants - On utilise pour la production des feuilles une résine synthétique qui permet l'union intime et permanente entre ces feuilles lorsque celles-ci sont accouplées sous une pression appropriée après avoir été réchauffées à une température voisine de leur pont de fusion mais non inférieure à celui-ci, température qui est main tenue dans des limites propres à éviter de porter atteinte à la stabilité et à la maniabilité du matériau - on utilise pour la production du ou des réseaux textiles d'armature, des fibres et fils synthétiques dont le point de fusion est nettement supérieur à celui de la matière résineuse constituant les feuilles et, qui sont susceptibles de résister, sans perdre leurs caractéristiques, à un échauffement -temporaire à une tempé rature qui est à son tour nettement supérieure à celle de fusion des feuilles précitées - on effectue la réunion des déments en feuilles, et alternativement textiles, après avoir réchauffé d'une part les feuilles à une température qui assure, sous l'effet d'une pression, le soudage de ces feuilles entre elles, et d'autre part, le tissu d'ar; mature à une température supérieure au point de fusion de la matière synthétique constituant lesdites feuilles. En respectant ces conditions qui sont opportunément combinées avec des expédients techniques adéquats, on obtient que, au moment du contact initial des feuilles préchauffées avec le ou les réseaux textiles y interposés, qui sont eux-mêmes préchauffés, mais à une température plus élevée, et qui doivent une fois le produit fini, être renfermés et incorporés dans celui-ci, le réseau textile cède localement de la chaleur aux feuillesaijacentes, dans les points de contact avec celles-ci, en provoquant une plastification momentanée appréciable de ces feuilles, ce qui a pour résultat, sous l'effet de la pression appliquée extérieurement, de faire pénétrer ledit réseau dans les faces internes desdites feuilles, lesquelles par conséquent, viennent au contact l'une de l'autre et se soudent entre elles à l'endroit des espaces vides existant dans le réseau.De plus, et toujours à raison des hautes températures opératoires utilisées, il est possible d'obtenir que la matière synthétique constituant les éléments en feuilles pénètre en partie entre les fibres constituant les fils individuels de la structure textile en réseau. Bien entendu, cette union intime, qui est réalisée de préférence entre des cylindres tournant en des directions opposées, est combinée à un refroidissement rapide, exercé par exemple, par l'enz tremise des cylindres de calandrage eux-mêmes, de façon à empêcher le surchauffement des couches externes des feuilles tout en assurant la consolidation immédiate de la structure complexe dans sa condition finale. Bien que divers composés synthétiques, présentant les différences nécessaires entre leurs températures de fusion et de soudage, puissent être utilisés pour la production préala#ble des feuilles calandrées, et du réseau textile devant constituer le produit selon l'invention, l'emploi du chlorure de polyvinyle et, alternativement, de polyamides du type dénommé '2Nylon 6/6" (le polymère Ide ltadipate dshexaméthylènedismnne) satisfait d'une manière particulièrement favorable aux desirata qu1implique la réalisation des conditions ci-dessus mentionnées. Ces caractéristiques et d'autres qui sont propres à la présente invention ressortiront au cours de la description qui va suivre, On se référera aux dessins annexés qui montrent, sous une forme schématique simplifiée, un mode d'exécution typique de l'invention0 Sur ces dessins: La figure 1 est une vue en perspective partielle et à très grande échelle d'un produit typique selon 11 invention, celui-ci étant vu partiellement en coupe suivant le plan de renforcement ou armature textile; la figure 2 représente, en coupe transversale et à très grande échelle, un des fils composant le réseau textile après les traitements préalables; la figure 3 montre, en coupe transversale, avant compoundage, les éléments constitutifs produits séparément;; la figure 4 représente le produit selon l'invention, en coupe suivant un plan transversal parallèle à la trame du réseau de renforcement, après l'opération de compoundage; la figure 5 montre à titre purement démonstratif le résultat d'un phénomène de séparation, (pratiquement impossible cependant) du complexe des figures 1 et 4; la figure 6 est une représentation schématique d'un appareillage pour la production en continu du matériau selon l'invention, et la figure 7 représente, à plus grande échelle, la zone de compoundage dans l'appareil de figure 6. On se rapportera tout d'abord aux figures 1-50 Le matériau synthétique armé et stratifié, réalisé selon l'in- vention se présente sous forme d'un paweeau stratifié 10 en matière synthétique, sensiblement homogène, qui renferme dans son épaisseur au moins uns structure textile de rerforcements telle que, en particulier, un tissu à maille azgl & se 11, la matière synthétique qui constitue le panneau 10, ne présentant pratiquement aucune solution de continuité à l'endroit des zones ou espaces 12, formés dans la structure de renforcement en réseau0 Âhisi, des solutions d'homogénéité subsistent dans ce produit uniquement-en-raison la présence de l'armature textile, ce qui fait, que ledit produit est, pratiquement, inséparable ou , autrement dit , qu'il est pratiquement indivisible en ses elementcs. Cette homogénéité Ha panneau stratifié permet à celai-ci d'être thermosoudé, en partie lier et préférablement par l'emploi Ce courants à haute-fréquence Les traitements superficiel3 de d la couche textile, effectués par des isocyanates et analogues suivant des procédés techniques courants, sont exécutés de façon à incorporer au noyer les filaments individuels des fils composant la structure et leurs point d'attache ou croisement ou noeuds, daXS une masse qui est à son tour exempte de discontinuité. La figure 2 montre, en coupe et à très grande échelle, l'aspect t uc de l'un quelconque desdits fils. Ladite incorporation assure à son tour, et à la fois une adhérence plus complète entre les éléments hétérogènes constituant le produit, et l'élimination dans celui-ci de bulles d'air ou de toute autre inclusion, même microscopique. Ce produit est obtenu, dans sa forme la plus simple et typiquo à partir d'éléments groupés de la maçon indiquée figure 3 et constitués, plus précisément d'au moins deux feuilles 10' et 10", préférablement en chlorure de polyvinyle (PVC) et ayant de préférence, mais non exclusivement, la même épaisseur S' et S", et d'au moins un tissu en réticulaire du type et en matière tels que précédemment indiqués. En rapprochant entre eux les éléments de figure 3 sous 1' #fet d'une pression et sous les conditions de température mentionnées plus haut, on obtient l'association desdits éléments et leur transformation dans le produit complexe de figure 4, dans lequel l'armature Il est complètement noyée et dont l1épaisseur totale, est en principe faiblement plus grande que la somme des épaisseurs S', S" des feuilles de départ, lapetite différence en plus é- tant due au volume occupé pal la structure textile de renforce- ment. Les propriétés physiques et les dimensions tant des feuilles que du renforcement textile dépendent bien entendu des caracté- ristiques que doit posséder le sratifié, final. En principe, la résistance à l'abrasion et à la perforation dépendent de l'4pais- seur totale du produit. Les résistances dynamométriques et à la traction dépendent de la contexture plus ou moins serrée du réseau textile, ainsi que de la finesse de ses fils de trame et de channe, et cela, évidemment lorsque les caractéristiques inhéren- tes aux matières synthétiques employées sont égales.De toute fa çon, la contexture du réseau textile ne doit pas être trop serrée mais doit être contenue dans des limites qui assurent la formation d'intervalles 12 assez amples pour garantir le soudage entre les feuilles. De leur côté, celles sont d'une épaisseur qui permet de couvrir complètement le renforcement textile, lequel ne doit pas apparattre à la surface desdites feuilles, même à l'endroit des noeuds ou points d'attache ou croisement du tissu réticulé. Même en tenant compte de l'aplatissement considérable subi par ce tissu, qui se traduit en une réduction d'épaisseur de ses fils à filaments multiples ainsi que de ses points de croisement il est bon que l'épaisseur initiale maximale du tissu ne dépasse pas 80% environ de la somme des épaisseurs de départ des feuilles entre lesquelles ce tissu doit être renfermé et noyé.Cependant, dans les types les plus lourds et à contexture très élevae on parviendra même à excéder cette limite. il va de soi que, dans le cas de tissus devant posséder une résistance à la traction très élevée, on pourra produire des complexes selon l'invention comprenant, entre les feuilles extérieures, deux ou plusieurs couches d'armature en tissu, avec des couches en feuilles interposées. Puisque l'épaisseur de ces dernières feuilles n'est pas soumise aux limitations énoncées plus haut, elle pourra être considérablement plus petite, pourvu qu'elle soit suffisante pour assurer le remplissage complet des intervalles du tissu en réseau. Quelques exemples de produits stratifiés obtenus selon l1inven- tion sont donnés dans ce qui suit. Ces exemples ont été résumés dans la table suivante dont les colonnes indiquent, sous les lettres correspondantes, les données définies ci-après. Â - Epaisseur initiale des feuilles en polychlorure de vinyle, ob tenues par calandrage B - Nombre des fils de channe par centimètre linéaire de largeur du tissu ; C - Nombre des battages ou de trame par centimètre d'avancement ; D - Diamètre des fils de vaine (denier); E - Diamètre des fils de trame (au total); (denier); (Danscetexemple, les fils sont constitués par plusieurs filaments continus en "Nylon 6/6" d'une finesse de 6 deniers chacun). P - Epaisseur totale du produit stratifié, armé G - Résistance à la traction, égale dans les deux sens de channe et de trame, exprimée en kg par cinq centimètres linéaires# de largeur du tissu, Exemple À 3 C D E P G 1 0,2 mm 3,5 x 2 3,5 210 420 0,52 58 2 0,43 mm 5 x 2 5 210 420 0,98 80 3 0,43 mm 4,5 x 2 4,5 420 840 1,05 140 4 0,43 mm 3,7in2 5 840 1260 1,2 235 5 0,25 mm 3,75x2 5 840 1260 0,84 -230 D'après ce qui précède on remarque, entre autres que l'épaisseur finale du produit correspond, en principe, à la somme des épaisseurs des feuilles synthétiques assemblées, plus 50% environ de ltOpais- seur originale du tissu, Les matériaux des exemples 1, 2 et 3 sont utilisables d'une fa çon générale, pour la production- d'articles gonflables et, en particulier, récipients à liquides, canots gonflables de petites~ et moyennes dimensions et analogues0 Le produit selon l'exemple 4 est particulièrement adapté à la production de canots gonflables de grandes dimensions et de prélarts exigeant une résistance à l'abrasion très élevée. Le produit de l'exemple 5 correspond, du point de vue de la résistance dynamométrique, à celui de l1exemple#4; il est conçu pour des applications qui exigent, une plus grande souplesse mais une résistance à l'abrasion moins élevée, en raison de l'épaisseur plus faible des éléments en feuilles renfermant l'armature. Chacun des produits des exemples ci-dessus s'est révélé parfaitement soudable, tout particulièrement par les techniques de soudage à haute-fréquence#; les joints soudés possédaient une -résistance dynamométrique locale plus grande que celle des deux éléments réunis par ces soudures. On va donner maintenant une brève description d'une installation type pour la fabrication des matériaux selon les exemples sus-mentionnés et leurs équivalents. On se référera aux figures 6 et 7 des dessins annexés0 La matière textile Il tirée en continu d'une bobine 111, est dirigée entre deux rouleaux 112 tournant en directions opposées, à une vitesse préétablie correspondant à celle de formation du produit afin d'éviter des tensions, internes tout en assurant l'éta lement parfait du tissu d'armature. En amont de la zone d'assemblage le tissu est progressivement chauffé, en le faisant passer, par exemple, entre deux rangées de radiateurs-à rayons infra-rouges 113, jusqu'à une température audelà du point de fusion des feuilles qui doivent renfermer ce tissu su pendant le passage entre les rouleaux à sens de rotation opposés 114', 114", par exemple, à une température comprise entre 160 170 C. Les deux feuilles continues 10', 10" après passage sur des rouleaux de renvoi montés fous respectivement 120'et 120" sont diri éea vers une série de rouleaux 121', 122', 1231, et respective ment, 121", 122", 123", qui sont chauffés d'une manière convenable, de façon à amener ce matériau à une température voisine de sa température de fusion mais nettement inférieure à celle-ci. 8 titre d'exemple, lorsque des feuilles en PVC sont utilisées, on peut chauf fer les cylindres 121, 122, 123, à des températures de l'ordre de 90-100 C et, respectivement de 110-1200C et 130-140 C, la successif desdits cylindres assurant la diffusion de la chaleur sur toute l'épaisseur des feuilles, qui sont de par elles-mêmes d'une conduc tibilflé thermique très faible. Un surchauffement superficiel éventuel, iédiatement avant la prise entre les cylindres de compoun- dage ou d'assemblage 144', 114" pourra être réalisé à l'aide des radiateurs 124', 124". De préférence et comme on le voit en particulier sur la figure 7, les feuilles 10', 10" sont dirigées vers les cylindres dtassem blage sous un petit angle de convergence, et celà afin de minimiser leurs arcs de contact avec ces cylindres, qui sont fortement refroi dis, et d'empêcher par suite un refroidissement prématuré du matériau avant qu'une parfaite incorporation de la couche textile Il, donc l'étroite union jusqu'à une homogénéité presque totale, des couches de stratifié, disjointes au préalable, n'aient été atteintes. il est bien entendu que l'invenihon n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée. On peut imaginer de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Perfectionnement apporté' à la fabrication de matériaux stra- tifiés à base de résines synthétiques, renforc#s avec au moins un tissu qui est noyé à l'intértiour d'une structure stratifiée essen- tiellement homogène caractérise en ce que ladite structure strati- fiée est obtenue en unissant entre elles, sous l'effet de la chaleur et de la pression au moins derars feuilles réalisées préalables ment et séparément à partir d'une matière thermoplastique ayant un point de fusion donné, ladite union étant réalisée à travers les ouvertures-d'un tissu réticulaire, qui est interposé entre les- dites feuilles et qui est obtenu à partir de fils synthétiques ayant un point de fusion remarquablement plus élevé que le point de fusion desdites feuilles, ledit tissu en réseau étant d'abord chauf- fé à une température suffisante à provoquer une véritable fusion localisée des faces desdites feuilles qui touchent ledit tissu, de telle sorte que ce tissu pénètre dans l'épaisseur desdites feuilles jusqu'à ce que l'union et par suite, le soudage de ces feuilles entre elles à travers les espaces vides existant dans le tissu en réseau, aient été atteints. 2.- Perfectionnement selon revendication i, caractérisé en ce que pour la formation de la couche textile d'armature, on emploie des fibres synthétiques à point de fusion nettement plus élevé que celui des couches en feuilles. 3.- Perfectionnement selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que pour la formation des couches en feuilles, on emploie des feuilles en chlorure de polyvinyle plast#tiées. 4.- Perfectionnement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour la formation du tissu d'armature rotin oculaire; on emploie des résines polyamides, tel que en particulier le polymère de l'adipate d'hexaméJshylenediamineO 5.- Perfectionnement selon l'une des revendications f à 4, caractérisé en ce que, pour la formation du tissu en réseau, on emploie un tissu du genre gaze à maille anglaise. 6.- Perfectionnement suivant ltme-des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour la formation des couches externes du produit, on utilise des feuilles dont l'épaisseur totale est plus grande que l'épaisseur maximale du tissu employé pour la formation du réseau textile d'armature. 7.- Perfectionnement selon revendication 6, caractérisé en ce que l'épaisseur maximale du réseau textile n'excède pas 80% de la somme des épaisseurs des feuilles externes. 8.- Perfectionnement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le stratifié est obtenu par assemblage de deux feuilles synthétiques placées de part et d'autre d'une couche textile de renforcement à travers laquelle ledit assemblage est réalisé. 9.- Perfectionnement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le stratifié est obtenu en utilisant au moins deux couches textiles d'armature interposées entre des feuilles externes et renfermant entre elles une feuille intermédiaire, lesdites feuilles externes et ladite feuille intermédiaire se soudant d'une façon homogène entre elles à travers les espaces vides des réseaux que forment les couches textiles interposées. 10.- Perfectionnement suivant l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que- l'assemblage ou compoundage est réalisé entre des cylindres refroidis qui tournent en des directions oppo suées. 11.- Perfectionnement suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les feuilles synthétiques sont préalablement chauffées progressivement, en amont de la zone d'assemblage en les faisant passer successivement sur des cylindres chauffés à des températures progressivement -croissantes. 12.- Â titre de produit industriel nouveau, un stratifié obtenu selon le perfectionnement prévu par l'une quelconque des revendications précédentes, et caractérisé en ce qu'il est réalisé par l'assemblage et le compoundage d'au moins deux feuilles en matière synthétique thermoplastique, avec au moins une couche textile interposée entre lesdites feuilles, et qu'il présente une homogénéité considérable sur toute son épaisseur dans les parties correspondant aux intervalles du réseau formée par ladite couche -textile.