Brevet FR2094134A1 — publié le 19720204

La présente invention concerne un procédé d'enduction de fibres de carbone. On sait que la principale cause de faihlesse des divers matériaux fibreux, et en particulier des fibres de carbone, provient des défauts, tels que pailles ou soufflures, apparaissant à la surface de la fibre, et divers procédés ont été proposés pour transformer ou éliminer ces défauts. On a, par exemple, proposé d'enduire la fibre de façon à modifier les défauts en question, mais les procédés d'enduction connus jusqu'ici présentent divers inconvénients dont le plus répandu est la nécessité de chauffer la fibre à une température élevée, ce qui implique un procédé coûteux pouvant, en outre, modifier la structure intrinsèque de la fibre. La présente invention propose un procédé d'enduction de fibres de carbone par une couche carbonacée n'impliquant pas l'emploi d'une température très élevée. Le procédé d'enduction de fibres de carbone avec une couche carbonacée conforme à l'invention consiste à introduire la fibre dans un four où l'on maintient une atmosphère contenant un gaz ou vapeur organique à une température suffisante pour polymériser le composant organique qui dépose alors de la matière carbonacée sur la fibre. La température du composant organique sera maintenue, de préférence entre 4000 C et 1.000 > C. L'atmosphère du four pourra être constituée par un gaz porteur auquel sera incorporé le composant organique : par exemple,. le gaz pourra être un gaz inerte tel que l'argon, le composant organique pouvant être l'acétylène. La proportion préférée du composant organique sera comprise entre 2 et 20 % en volume de l'atmosphère. La fibre de carbone employée sera, de préférence, une fibre obtenue par pyrolyse d'un précurseur acrylique. On décrira maintenant le procédé de l'invention dans les quatre exemples d'application suivants EXEMPLE 1 Une fibre de carbone obtenue par pyrolyse de fibre de polyacrylonitrile de 1 E denier est montée sur un cadre et placée dans un four alimenté en gaz carbonique contenant 10 % d'acétylène La température du four est maintenue à 7000 C. et les fibres sont maintenues dans le four de façon à etre parallèles au sens d'écou lement du gaz. On laisse les fibres 30 minutes dans le four, puis on les en extrait, on les laisse refroidir, et on les Soumet à des essais. On constate que les fibres sont recouvertes d'un revête ment de carbone amorphe contenant une faible proportion d'hydro gène. L'épaisseur du revêtement est d'environ 0,2 x 10 3 millimè- tres et adhère fortement aux fibres. On effectue des essais comparatifs des propriétés physiques de ces fibres enduites avec celles de fibres non enduites. On constate que la résistance moyen ne de la fibre nue est 21.126 kilogrammes par centimètre carré, avec une marge d'erreur de + 1.620 kg/cm2, tandis que la résistance moyenne de la fibre enduite est 36.972 kg/cm2 avec une marge d'erreur de + 1.269 kg/cm2. EXEMPLE 2 Un paquet de fibres non- serrées est placé dans un four alimenté en argon contenant 20 % de propylène. La température du four est maintenue à 7000 C. et les fibres sont maintenues parallèles au sens d'écoulement du gaz. Au bout de 60 minutes, les filaments constituant le paquet sont enduits d'une couche régulière d'un dépôt de carbone amorphe contenant un faible pourcentage d'hydrogène, sans que les fibres soient liées en une masse inséparable. Le revêtement équivaut à 4,7 % du poids de l'échantillon de fibre. Les essais physiques -révèlent que la résistance moyenne de la fibre nue était 21.478 kg/cm2 avec une marge d'erreur de 2.000 kg/cm2 tandis que la résistance de la fibre enduite était 30.000 kg/cm2 avec une marge d'erreur de 2.183 kg/cm2. EXEMPLE 3 Dans cet exemple, le propylène de l'exemple 2 est remplacé par de l'acétylène. Au bout de 30 minutes le revêtement représente 11,1 % du poids de l'échantillon de fibres. La résistance moyenne de la fibre enduite est, cette fois, de 31.690 kg/cm2 avec une marge d'erreur de 1.338 kg/cm2. EXEMPLE 4 Dans cet exemple, l'argon de l'exemple 3 est remplacé par du gaz carbonique et la concentration d'acétylène réduite à 5 %. Au bout de 30 minutes, le revêtement représente 1 % du poids de l'échantillon de fibre. La résistance moyenne de la fibre enduite atteint alors 32.760 kg/cm2 avec une marge d'erreur de 1.338 kg/cm2. On attribue cette notable amélioration au fait que le revêtement de carbone amorphe atténue jusqu'à les effacer les défauts superficiels de la fibre qui tendraient à diminuer sa résistance. Quand on utilise l'acétylène, on a constaté que de très bons résultats étaient obtenus quand la proportion d'acétylène par rapport au gaz était comprise entre 2 et 20 % et que les températures de travail étaient comprises entre 400 et 1.000 C. Il est à noter que la présente invention a recours à la polymérisation et à la déshy drogénation du composant organique pour produire le revêtement carbonacé recherché et que, par conséquent, elle utilise des températures très inférieures à celles d'autres procédés basés sur la décomposition moléculaire d'un gaz organisue au-dessus de sa température de cracking. Encore faut-il que le composant organique utilisé dans la présente invention puisse se polymériser de cette façon et, bien que les spécialistes puissent voir immédiatement quel gaz ou vapeur organique peut être employé, on peut citer, comme produits suscep tibles de donner des résultats satisfaisants : l'acétylène, l'éthylène, le propylène, le butylène et le benzène. On comprendra également qu'on peut utiliser divers gaz porteurs pourvu qu'ils ne réagissent pas de manière à endommager la fibre ou à empêcher la formaticn dn revêtement. Bien que les fibres de carbone utilisées dans les exemples ci-dessus aient été préparées à partir d'un précurseur acrylique, l'invention peut s'appliquer à toutes fibres de carbone, quel que soit leur procédé de fabrication. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enduction de fibres de carbone avec une couche carbonacée, caractérisé en ce qu'on introduit la fibre dans un four où l'on maintient un gaz ou vapeur organique à une température suffisante pour polymériser le composant organique qui dépose alors de la matière carbonacée sur la fibre. 2. Procédé selon la Revendication 1 caractérisé en ce que ladite atmosphère comprend un gaz porteur non-réactif auquel est incorporé le composant organique. 3. Procédé selon la Revendication 2 caractérisé en ce que le gaz porteur comprend de l'argon ou du gaz carbonique. 4. Procédé selon l'une des Revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz ou la vapeur organique comprend de l'acétylène, de l'éthylène, du propylène, du butylène ou du benzène. 5. Procédé selon l'une quelconque des Revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le gaz organique représente 2 à 20 % du volume de l'atmosphère du four. 6. Procédé selon la Revendication 1 caractérisé en ce que la température à l'intérieur du four est comprise entre 4000 C.;et 1.0000 C. 7. Procédé selon la Revendication 1 caractérisé en ce qu'on laisse séjourner les fibres dans le four pendant une durée comprise entre 30 et 60 minutes. 8. Procédé selon la Revendication 1 caractérisé en ce que la fibre de carbone est produite par la pyrolyse d'un précurseur acrylique.