Brevet FR2061711A1 — publié le 19710625

La présente invention concerne des améliorations à la production des fibres de verre revêtues, en particulier des fibres de verre revêtues de matières thermoplastiques. Les fibres de verre revêtues de matières thermoplastiques sont généralement préparées en maiaxant des particules de matières thermoplastiques avec des fibres de verre pour former un mélange intime. Ce mélange est alors chauffé pour fondre la matière thermoplastique, de façon qu'elle adhère aux fibres de verre. On a proposé aussi dtintro- duire dans la trémie d'alimentation d'une extrudeuse, des mèches de verre continues et d'extruder le mélange pour produire des fibres de verre revêtues. Dans ces procédés, il est nécessaire de revêtir les fibres de verre à l'aide d'un agent de couplage qui améliore l'adhérence du verre à la matière thermoplastique, ainsi qu'avec un apprêt protecteur. La nécessité d'utiliser ces agents de couplage et ces apprêts semble provenir du fait que les poussières et souillures tendent à s'accumuler sur la surface des fibres de verre et que les gaz et l'humidité peuvent être absorbés par elle, ce qui réduit l'adhérence des fibres à la matière thermoplastique. En outre, ces impuretés souillent la surface de la fibrestendent à rendre les fibres abrasives, nécessitant ainsi l'application d'un apprêt protecteur. Ces agents de couplage et apprêts étant cependant des matières onéreuses, il serait avantageux de ne pas devoir les utiliser. Les recherches qui ont conduit à la présente invention ont permis de mettre au point un procédé pour la production de fibres de verre revêtues d'une matière thermoplastique, caractérisé en ce que la fibre de verre est extrudée et, avant qu'elle ne soit exposée à l'air, introduite dans un bain de matière thermoplastique-fondue maintenue dans un récipient fermé sous atmosphère inerte pour prévenir l'oxydation de la matière thermoplastique. Le gaz inerte doit être sec parce que, comme décrit ci-dessus, toute trace d'humidité absorbée par la fibre de verre tend à réduire l'adnerence entre le verre et la matière thermoplastique. ne procédé selon la présente invention présente des avantages économiques, aussi bien parce qu'il permet d'élinier l'emploi de revetements et d'apprêts, que parce qu'il n1 oblige pas à enrouler d'abord la fibre extrudée sur une bobine et, ensuite, à dérouler la bobine pour permettre le revêtement de la fibre. Selon un mode de de l sabion préféré, diverses fIbres de verre individuelles sont co-extrudées en parallèle, puis introduites dans un bain de matière thermoplastique fondue. Ces fibres revêtues peuvent alors être enroulées pour former un écheveau de fibres de verre revêtues Les fibres co-extrudées peuvent aussi être rassemblées pendant qu'elles sont introduites dans le bain de matière thermoplastique, de telle sorte qu'elles émergent du bain sous la forme d'un toron OU faisceau composite de fibres, dans lequel quelques-unes QU toutes les fibres de verre individuelles, ainsi que les torons ou faisceaux composites, sont revêtus de matière thermoplastique L'un des buta de la présente invention est de fournir des fibres de verre revêtues pouvant être utilisées pour le moulage d'articles en matière thermoplastique renforcée au moyen de verre. La fibre revêtue continue, obtenue en introduisant la fibre ex- trudée dans Un bain de matière thermoplastique, peut être découpée en petits morceaux utilisables pour le moulage par injection. Des granules particulièrement appropriés pour le moulage par injectIon peuvent être obtenus en découpant un écheveau de fibres de verre revêtues.Les fibres revêtues peuvent aussi être utilisées pour produire des feuilles de matières thermoplastiques renforcées de verre 9 celles-ci peuvent être obtenues en disposant parallèlement plusieurs pièces ou faisceaux de fibres revêtues et en les soumettant à une pression à une température supérieure au point de fusion de la matière thermoplastique, de façon que celle-ci s'écoule pour former une matrice continue autour des fibres.Ces feuilles peuvent être préparées en discontinu lorsqu1elles peuvent etre facilement formées dans un appareil de moulage par compression, ou bien les feuilles peuvent être préparées en con tlnu dans une calandreuse par passage des fibres a travers une série de rouleaux compresseurs. Une autre méthode pour préparer des articles moulés consiste à déposer les fibres revêtues sur une bande transporteuse et à introduire celle-ci entre des rou- leaux compresseurs chauffés.Les fibres revêtues peuvent être découpées et les particules déposées sur la bande ou déposées continuellement côte à cote à tune d'une tête oscillante. L'invention peut être utilisée pour produire des fibres de verre revêtues de n' importe quelle matière thermoplastique. Des exemples de matières thermoplastiques appropriées comprennent les polymères et copolymères du chlorure de vinyle ; d'&alpha;-oléfines telles que l'éthylène, le propylène, le butène et le 4 méthylpentène 1 ; du styrène, en particulier les copolymères avec le nitrile acrylique et le butadiène ; du butadiène, du méthacrylate de méthyle ; de l'aldéhyde formique, le polyamides comprenant les divers "Nylons".La matière thermoplastique doit être maintenue à l'état fondu dans le bain à travers lequel passe la fibre. La matière thermoplastique est retirée du bain de façon continue sous forme d'un revêtement sur les fibres de verre. Pour cette raison, et afin que le procédé puisse être effectué en continu, il est préférable que la matière thermoplastique fondue soit fournie continuellement au bain, de façon à y maintenir une quantité pratiquement constante. Le bain doit évidemment être chauffé pour maintenir la matière thermoplastique à l'état fondu. La matière thermoplastique doit être maintenue sous une atmosphère inerte de manière à ne pas être oxydée par suite du maintien à température élevée pour une durée aéterminée. Il est préférable que l'atmosphère soit constituée par de l'azote sec et qu'elle soit fournie en reliant le bain à une source d'azote sec, de telle sorte que, lorsqu'une partie de la matière thermoplastique est retirée du Gain, une quantité plus importante d'azote puisse être introduite et que, de façon similaire, lorsque de nouvelles quantités de matière thermoplastique sont introduites dans le bain, la quantité d'azote présente puisse être réduite. L'argon sec est également un gaz inerte approprié. La fibre de verre doit passer à travers le bain de matière thermoplastique immédiatement ou très peu de temps après son extrusion. Généralement, dans la production de fibres de verre, le verre est extrudé à travers un orifice et la matière extrudée est étirée pour produire une fibre. Selon un mode de réalisation préféré, la fibre passe à travers la matière thermoplastique après qu'elle a été réduite au diamètre requis. Le verre ne peut etre exposé à l'air avant son passage à travers la matière thermo plastique fondue, étant donné que toute exposition à l'air tend à donner lieu à une accumulation de souillures et (ou) à l'absorp- tion de gaz ou d'humldité la surface de la fibre. L 'atmosphère inerte protégeant contre l'oxydation la matière thermoplastique, protège donc égaiement la fibre de verre contre la contamination et aoit, de ce fait, s'étendre du sommet de la matière thermoplastique à l'orifice à travers lequel les fibres de verre sont extrudées. Conformément à l'invention, les fibres de verre revêtues sont préparées en tirant le verre à travers une plaque pourvue de plusieurs perforations, puis en faisant passer les fibres à travers un bain de matière thermoplastique fondue, d'où elles sont retirées sous forme de fibres revetues ou de torons ou faisceaux de fibres revêtues, tout en maintenant une atmosphère inerte entre la plaque et la matière thermoplastique. Un mode de réalisation préféré de l'appareil utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est illustré par le dessin annexé. Dans l'appareil illustré, le verre fondu 2 est maintenu dans une cuve en platine 1. Cette cuve est chauffée au moyen d'un dispositif de chauffage circulaire 4 qui s'étend autour d'elle de façon à maintenir le verre à une température supérieure à son point de fusion. Le fond de la cuve 1 est constitué par une plaque pourvue de quatre perforations à travers lesquelles le verre fondu s'écoule sous forme fibreuse. Le verre fondu extrudé à travers la matière fondue est tiré vers le bas et récupéré sous la forme d'un faisceau de fibres par des rouleaux pinceurs 3. Les fibres de verre passent du récipient 1 à travers un bain de polymère fondu 10 contenu dans le récipient 3. La quantité de polymère fondu dans le récipient 3 est maintenue presque constante en introduisant le polymère dans le récipient au moyen de l'extrudeuse 5 à la-même vitesse qu'il est retiré du récipient sous la forme d'un revêtement sur les fibres de verre. Le récipient contenant le polymère est pourvu d'une chicane 6 qui sépare les fibres de verre du polymère extrudé dans le récipient 3 afin d'empêcher les fibres d'être endommagées par la force du courant du polymère. Le récipient 3 est équipé d'un dispositif de chauffage cir culaire il qu maintent le polymère dans le récipient à l'état fondu. Les fibres de verre passent à travers le polymère fondu et quitteno le récipient contenant le polymère à travers un trou situé à sa partie rntEplex 4 Les fibres de verre sont entoures d'un manchon 9 en amian- e dans Bespace entre onte zen fond de la cuve en platine t et la partie supérieure du récipient 3. Le manchon 9 est monté de telle façon qu'il y a un faible espace libre entre la partie supérieure du manchon et le fond de la cuve 1.De cette manière, un gaz inerte tel que l'argon ou l'azote peut être introduit audessus du polymère fondu à travers le tuyau 7 et peut s'échap- per entre la cuve 1 et le manchon 9. Ainsi, les fibres de verre ne sont pas exposées à l'atmosphère entre le moment de leur formation et celui où elles passent à travers le polymère fondu. L'invention est illustrée mais en aucun cas limitée par l'exemple suivant. EXEiLE Au moyen de l'appareil illustré par le schéma annexé, du verre fondu est maintenu à 130000 dans une cuve en platine et extrudé sous forme de quatre fibres de verre individuelles à travers les orifices au fond de cette cuve à une vitesse comprise entre 30,48 et 45,72 m par minute. Les fibres de verre sont tirées au moyen d'une paire de rouleaux pinceurs à travers un bain de polypropylène fondu, maintenu à 2200 C, immédiatement sous la cuve, et une atmosphère d'azote est maintenue entre le polypropylène et le fond de la cuve en platine. Les fibres sortantes sont récupérées sous forme d'un toron composite revetu contenant des fibres revêtues individuellement. Ce toron est découpé en petits morceaux et moulé par injection sans difficulté. Les produits ainsi moulés possèdent une excellente résistance mécanique. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences mécaniques. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production de fibres de verre revêtues d'une matière thermoplastique, comprenant l'extrusion d'une ou plusieurs fibres et leur passage d travers un bain de matière thermoplastique, caractérisé en ce que la fibre est introduite dans la matière thermoplastique avant d'être exposée à l'atmos- phère et que la matière thermoplastique est maintenue dans un récipient fermé sous atmosphère inerte pour prévenir l'oxydation de la matière thermoplastique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de verre sont rassemblées après avoir été extrudées. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibre de verre extrudées sont rassemblées pendant leur passage à travers le bain de matière thermoplastique fondue, de telle sorte qu'elles émergent dudit bain sous forme d'un toron composite revêtu comprenant des fibres revêtues individuellement. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière fondue est continuellement complétée à une vitesse telle que la quantité de matière thermoplastique fondue dans le bain est pratiquement constante. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une plus grande quantité de gaz inerte est introduite dans le récipient fermé lorsque la matière thermoplastique fondue est retirée du bain et dans lequel la quantité de gaz inerte présente est réduite orsque des quantités supplémentaires de matière thermoplastique fondue sont introduites dans le bain.