Brevet FR2061744A1 — publié le 19710625

La présente invention concerne le traitement de fibres synthétiques et plus particulièrement un tel traitement en vue de la production de fibres de carbone, et l'invention se réfère à une production de ce genre utilisant le procédé décrit dans le brevet 5 britannique U° 1 110 791. Selon le procédé de ce brevet britannique, on soumet un précurseur résineux synthétique, sous la forme de' fibres, à un traitement thermique afin de permettre la carbonisation de la matière et, a un certain stade du procédé, la fibre est sous tension. En fait, on peut introduire une tension en s'op-10 posant à la tendance des fibres à un rétrécissement longitudinal au cours du traitement thermique. En particulier, selon le procédé précité, on peut chauffer des fibres de polyacrylonitrile à une température comprise entre 200°C et 275 °C en atmosphère oxydante et sous tension, on soumet ensuite les fibres à un stade de carbo-15 nisation "en les chauffant à une température comprise entre 1000°C et 1500°0 dans une atmosphère appropriée, et l'on peut effectuer ensuite un traitement de graphitisation à température élevée dans une" atmosphère non oxydante à une température comprise entre 2250°C et 2750°C. On peut en variante appliquer une tension aux fi-20 bres au cours des traitements de carbonisation et/ou de graphitisation. Le prétraitement sous tension en atmosphère oxydante a conduit à la production de fibres de carbone ayant de remarquables propriétés,mécaniques." Cependant, les procédés et l'appareil par-25 ticuliers décrits dans le-brevet britannique précité peuvent difficilement s'appliquer à de plus fortes quantités que des charges discontinues de fibres et il apparaît que, au moins pour la fabrication de certains produits artificiels ou synthétiques, il est souhaitable que les fibres de carbone soient disponibles en grandes 30 longueurs, et en fait,plus ces fibres sont longues et mieux cela vaut. Un but de la présente invention consiste, par conséquent, à fournir un procédé de production qui permet la préparation de longueurs continues . de fibres de carbone, en opérant si nécessaire à . large échelle. 35 II va en même temps être évident que le prix de revient de la matière servant de précurseur va influer sur le prix de revient des fibres de carbone, au moins dans une certaine mesure, et un autre 70 33447 "2" 2061744 but de l'invention consiste à permettre d'utiliser des précurseurs qui sont disponibles sur le marché textile commercial plus général plutôt que les formes spéciales, et par conséquent onéreuses, de fibres qui ont généralement été acceptées comme étant essentielles 5 pour donner des fibres de carbone ayant les caractéristiques mécaniques élevées pouvant résulter de l'application de ce procédé connu. La Demanderesse a trouvé également intéressant d'utiliser des fibres, jouant le rôle de précurseur, dont le titre n'est pas 10 supérieur à 1,5 denier environ pour la plus grande efficacité du traitement du précurseur sous des conditions oxydantes, mais l'on trouve généralement que de telles fibres fines ne sont pas nécessaires pour le marché textile général et que les fibres fines ne sont pas disponibles à l'échelle commerciale ou industrielle sur 15 ce marché. Un autre but de la présente invention consiste donc à fournir un moyen permettant d'utiliser ces dernières fibres à titre de précurseur sans qu'il soit nécessaire de recourir à un traitement spécial pour réduire le diamètre des fibres avant de les soumettre au traitement d'oxydation. 20 En outre, dans l'utilisation des fibres de carbone en vue de renforcer une matière résineuse servant de matrice ou gangue, la tendance actuelle consiste à disposer les fibres de renforcement sous forme d'un ruban préparé à l'avance ou sous une forme analogue, et à cette fin il est normal d'aligner les fibres côte à côte jus-25 qu'à une largeur appropriée, puisque cette disposition permet la pré-imprégnation des fibres de carbone par la matière servant de gangue. On peut ensuite utiliser la matière ainsi pré-imprégnée pour avoir par accumulation une forme voulue en déposant le ruban, selon les nécessités, par exemple sur un appareil de formage, et 30 en soumettant ensuite à un traitement thermique la forme ainsi déposée pour obtenir le produit final. A cette fin, on peut diviser, s'il y a lieu, un ruban large pour obtenir selon les désirs des rubans plus étroits. La présente invention peut utilement conduire à perfectionner la préparation de tels rubans. 35 Selon la présente invention, un procédé pour la production de fibres de résine synthétique oxydée , comme des fibres acryliques, consiste à soumettre la fibre de résine synthétique à une 70 33447 -3- 2061744 opération d'étirage dans des conditions de traitement thermique re-à glées'et/faire suivre cette opération d'etirage par un traitement à une température d'oxydation dans une atmosphère oxydante tout en évitant que des forces de tension,s1exerçant dans des portions de 5 la fibre à des stades ultérieurs du traitement d1oxydation,ne confèrent une tension à la fibre sur les portions soumises à l'étirage mais, en même temps, à empêcher ces dernières portions de subir un rétrécissement ou un retrait. Selon un aspect de la présente invention, un procédé pour la 10 production de fibres de résine synthétique oxydée comprend le stade consistant à envoyer des fibres de résine synthétique dans une atmosphère oxydante à une température d'ènviron 200°C à environ 275°G de façon que la vitesse de déplacement des fibres soit sensiblement plus grande à la sortie des fibres de la région du traitement 15 d'oxydation qu'à l'entrée de ces fibres dans-cette région, et de façon que les portions des fibres ayant tendance à se rétrécir durant la ou les dernières parties du traitement d'oxydation soient empêchées de subir ce retrait ou ce rétrécissement, sans sensiblement conférer de tension aux portions des fibres à leur entrée dans 20 cette région de traitement d'oxydation. Il convient d'indiquer que, au cours de ce traitement d'oxydation, la fibre atteint sa température maximale dans le four ou dans un dispositif analogue où on traite cette fibre de façon relativement rapide,et que la fibre commence à s'oxyder très tôt 25 après son entrée dans la.zone de traitement du four ; la fibre tend à se rétrécir/ immédiatement après le début du processus d! cxy~ dation, mais la tendance au rétrécissement augmente à mesure que se poursuit l'oxydation. Cependant, dès qu'une fibre acrylique atteint une température d?environ 140°û, la fibre peut être aisé-30 ment étirés. Par conséquents si l'on ne prend aucune précaution, les forces de tension s?exerçant sur les portions de la fibre où la tendance au rétrécissement est la plus grande vont se transmettre aux portions de la fibre à 1!entrée et cette dernière va s'étirer, ce qui permet le rétrécissement des portions ayant une forte 35 tendance à se rétrécissement et ce qui provoque une augmentation du diamètrej avec pour résultat que le diamètre de la fibre va tout d-'abord diminuer, mais va ensuite tendre à revenir au diamètre 70 33447 -4- 2061744 qu'avait la fibre avant le traitement d'oxydation. On verra que, grâce au procédé selon la présente Invention, le diamètre de la fibre est automatiquement réduit au cours du processus d'oxydation. Ainsi, si l'on utilise une fibre de trois 5 deniers disponible à l'échelle commerciale, et si l'on s'arrange pour que la fibre oxydée soit retirée à une vitesse qui soit sensiblement le double de la vitesse à laquelle on introduit la fibre de 3 deniers dans le four d'oxydation, la fibre oxydée va présenter un titre d'environ 1,5 denier, ce qui est acceptable. En outre, il 10 n'y a pas de raison de ne pas utiliser dans le présent procédé une fibre classique ondulée ou frisée. Bien entendu, on trouve que la fibre ondulée ou frisée se traite mieux, du fait qu'elle peut plus facilement être mise sous la forme d'un ruban plat ou sous une forme analogue, sans l'emmêlement que l'on voit se produire dans le cas 15 des mèches non ondulées. On trouve habituellement que les mèches des fibres dites à filaments droits présentent un faux .retors qui incite à l'emmêlement des fibres au point qu'il s'avère extrêmement difficile d'étaler la mèche pour obtenir un ruban régulier. Par ailleurs, avec des fibres frisées ou ondulées, en raison du fait 20 que l'on réalise l'opération finale de frisage ou d'ondulation sur la mèche sous la forme d'une bande large, en particulier dans le cas de mèches comportant plus de 100 000 filaments, la mèche va tendre naturellement à tomber sous la forme d'un ruban ; c'est pourquoi elle peut être plus acceptable pour servir de précurseur 25 pour la production de fibres de carbone. On n'entend cependant pas .limiter le cadre de la présente invention au traitement de mèches ondulées ou frisées. Il est évident que l'ondulation de la fibre va être enlevée automatiquement dans le procédé selon la présente invention. 30 Selon un autre aspects la présente invention fournit un ap pareil permettant de réaliser le processus d'oxydation. L'appareil comprend de préférence un four ou un moyen analogue de chauffage et un dispositif d8alimentation en fibres pour envoyer les fibres vers une entrée des fibres dans le four, un moyen d'alimentation 35 en fibres pour convoyer les fibres à partir d'une sortie des fibres du four et un dispositif d'alimentation, situé à l'intérieur du four, et au contact des fibres, ce dispositif de contact avec les « 70 33447 -5- 2061744 fibres étant disposé de façon à être entraîné à la même vitesse d'alimentation que le dispositif d'alimentation à la sortie du four, et ce dernier dispositif étant disposé de façon à être entraîné à une vitesse sensiblement supérieure à celle du dispositif d'ali-5 mentation d'entrée, l'appareil comportant des moyens permet^an^/^à présence d'une atmosphère oxydante autour des fibres se trouvant dans le four. De préférence, le dispositif d'alimentation à l'entrée et le dispositif d'alimentation à la sortie sont tels que l'alimenta-10 tion en fibres s'effectue sans glissement et ces dispositifs peuvent •comprendre chacun, ou les deux, des rouleaux pinceurs ou bien des rouleaux qui provoquent le maintien des fibres contre une surface au moins'd'un rouleau avec une force suffisante pour résister aux forces de tension tendant à provoquer un glissement, la vites-15 se d'alimentation en fibres vers le four est-réglée par le moyen d'alimentation interne et, en raison du fait que le débit d'ali-' mentation par ce dernier moyen ou dispositif est supérieur au débit du.dispositif d'alimentation d'entrée, les fibres s'étirent dès qu'elles ont atteint une température appropriée. 20 De même, cette disposition s'oppose à toute tendance des fi bres à rétrécir après passage devant le dispositif d'alimentation interne, ou le premier dispositif d'alimentation interne, mais même dans ce cas, la tension ainsi créée dans ces portions des fibres, ne va pas être transmise aux portions qui n'ont pas encore atteint 25 le dispositif d'alimentation interne ; on s'oppose au rétrécisse- J.6S __ ment des fibres dans/stades ultérieurs d1 oxydation et il ne va pas y avoir, ou pratiquement pas y avoir d'augmentation de diamètre des fibres dans ces stades ultérieurs.-Ei)6e qui concerne l'alimentation des fibres par des rouleaux internes, on sait que le coeffi-30 cient de frottement entre une surface de rouleau et une fibre acrylique^ des températures situées dans la gamme d'oxydation,est suffisamment élevé pour éviter un glissement dû aux forces de tension de l'ordre de celles qui se produisent par suite de la tendance au rétrécissement, et par conséquent de l'ordre de celles dues à une 35 plus grande vitesse de rotation des rouleaux internes ; de sorte qu'il va être vraisemblable qu'un simple rouleau mené va suffire si la fibr.e est en contact avec une portion suffisamment grande de la 70 33447 -6- 2061744 surface circonférentielle du rouleau. Selon un. autre aspect de la présente invention, la Demanderesse fournit un appareil pour la production de fibres de résine synthétique oxydée , appareil qui comprend un four ou un moyen analogue 5 de chauffage convenant pour opérer à une température comprise entre environ 200°C et environ 275°C > un dispositif d'introduction pour introduire un oxydant dans le four, un dispositif de sortie de l'oxydant et/ou d'autres produits du four, un dispositif pour l'entrée des fibres dans le four et un dispositif pour la sortie des 10 fibres de ce four, au moins trois dispositifs d'alimentation en fibres, par exemple des rouleaux d'entraînement, respectivement situés ou l'un au moins à l'entrée des fibres A"- voisinage de cette entrée, l'un au moins dans le four et l'un au moins à la sortie des fibres ou au voisinage de cette sortie. Le moyen d'alimentation situé à 15 l'intérieur du four et le moyen d'alimentation situé à la sortie cmacun sont disposés pour fournir/les fibres à une vitesse telle, par exemple à une -différence nulle de vitesse relativement l'un à l'autre,. cours quTils"peuvent résister à la tendance des fibres: ..à se rétrécir au/du traitement d'oxydation. Le moyen d'alimentation situé à l'intérieur 20 du four est disposé de façon à éviter une transmission, vers les portions des fibres qui ont dépassé le moyen interne d'alimentation, des forces de tension dues à la tendance des fibres à se rétrécir après avoir dépassé le moyen interne d'alimentation. La vitesse relative d'alimentation, dans le cas du dispositif d'ali-25 mentation d'entrée, et celle du moyen d'alimentation interne sont telles qu'elles provoquent la mise sous tension des fibres alimentant le dispositif interne d'alimentation avant que ne se produise un degré important d'oxydation. Dans l'appareil selon le dernier aspect de la présente.inven-30 tion, on peut prévoir un dispositif à bobine ou une autre forme de dispositif de retenue des fibres autour duquel on peut enrouler les fibres oxydées. Si les fibres sont sous la forme d'une nappe, on peut aisément conserver cette forme de nappe , en particulier si l'on intercale avec cette nappe sur le dispositif de re-35 tenue ou d'emmagasinage une pellicule solide, par exemple une pellicule de papier. Une telle bobine ou un dispositif analogue peut commodément être un moyen retenant les fibres ou exerçant un effet 70 33447 -7- 2061744 d'amortissement pour emmagasiner les fibres oxydées avant un processus de carbonisation, et l'on peut s'arranger de façon que la carbonisation s'effectue selon les nécessités, par exemple dans un four à résistance électrique dans lequel on envoie les fibres 5 pré-oxydées ; ou bien le four peut prendre quelque autre forme, comme four à haute fréquence où un élément doué de susceptibilité électrique, par exemple du graphite, est chauffé par une énergie haute fréquence. Dans ce cas également, si les fibres oxydées sont sous la forme d'une nappe, on peut aisément conserver cette forme 10 de nappe même à l'état carbonisé. En raison des températures qu'implique la carbonisation, il faut une atmosphère protectrice pour préserver certaines parties du four, mais il faut également une atmosphère protectrice pour éviter la poursuite de l'oxydation des fibres traitées ; la purge 15 de cette-dernière atmosphère sert également à enlever les produits de dégradation des fibres. Ces produits sont surtout nuisibles. Si on le désire, on peut traiter la nappe carbonisée par une solution appropriée de résine en un point où la nappe est sous des conditions telles que l'on conserve bien Malignement des filaments. 20 De cette façon, la résine durcit et fixe les filaments dans la nappe, et l'on peut plus aisément, manipuler cette dernière, sans risque d'emmêlement. On peut conserver la nappe sur des bobines ou des dispositifs analogues, de façon similaire au cas de la nappe pré-oxydée, comme décrit ci-dessus. 25 Si on le désire, on.peut graphitiser les fibres de carbone ainsi formées. Des appareils selon ce nouvel aspect de la présente invention peuvent, par exemple,comprendre un four qui est prévu pour fonctionner à des températures de graphitisation et un moyen pour y envoyer les fibres d'alimentation ; des dispositifs pour évi-30 ter la poursuite de l'oxydation des fibres sont nécessaires également durant le traitement de graphitisation de ces fibres. Le four de graphitisation peut faire partie du four de carbonisation. Afin de permettre une compréhension plus aisée de la présente invention, celle-ci va maintenant être décrite en se référant à 35 une installation prévue pour traiter une seule mèche de fibres acryliques frisées de 3 deniers, la mèche comportant 160 000 filaments. Ces mèches sont disponibles à l'échelle commerciale ou industrielle 70 33447 >8- 2061744 en une longueur de 2000 à 3500 mètres. Il apparaîtra que, pour faciliter la description, la présente invention est décrite en se référant au traitement dîune seule mèche, et les trois stades sont décrits séparément. Cependant, afin d'obtenir un rendement accru, 5 on peut doubler ou tripler l'appareil, et afin de disposer d'une installation continue, il est simplement nécessaire de faire passer les fibres directement d'une section dans la suivante, la corrélation entre les vitesses linéaires s'effectuant par un ajustement des longueurs effectives des diverses sections du four (et donc 10 des durées de séjour). Cependant, comme expliqué, la présente invention va être décrite, pour plus de simplicité, en se référant à trois unités séparées. Dans les dessins d'accompagnement s la figure 1 est une illustration schématique de l'appareil 15 d1oxydation ; la figure 2 est une représentation schématique de l'appareil de carbonisation ; et la figure 3 est une représentation schématique de l'appareil de graphitisation. 20 En se référant tout d3abord à la figure 1, on voit qu'une mèche de filaments acryliques est fournie dans une boîte 1 contenant 115 kg ou 180 kg de fibres3 ce qui correspond à des longueurs de 2000 mètres et de 3500 mètres d'une mèche de 3 deniers comportant nominalement 160 000 filaments « La mèche est ondulée et sa 25 forme générale est plate» Cette mèche est prise verticalement vers le haut sur me hauteur d!environ 5 mètres pour permettre 1ê élimina,tion de tous les plis éventuelss et elle va ensuite sur une série de barres de transport 2 et 3 présentant me incurvation convexe, où la mèche est finalement, étalée en une "bande d ' environ 30 cm de 30 largeo Ces "barres ont 2,5 cm de diamètres elles comportent un revêtement de façon à présenter une surface lisse} et elles ont au «.oins 45 cm de larges avec un rayon de courbure de 1^05 mètre. Des barres 3s la mèche passe vers le bas vers un nouveau jeu de barres 4 qui sont semblables aux barres 2 et 3 mais sont concaves de façon, 35 à faire contracter la mèche et à obtenir tm ruban de 10 cm de largeur. La mèche est alors agrippée par des rouleaux pinceurs souples 5 qui ont 5 cm de diamètre et 15 cm de large, ces rouleaux 5 ser- BAD ORIGINAL 70 33447 -9- 2061744 vant à tirer la mèche hors de la "boite 1 et à la faire passer sur les diverses "barres d'étalement et de contraction. Bien évidemment, les rouleaux pinceurs 5 évitent également que la mèche ne soit tirée plus .rapidement qu'on-rie le désire sous l'effet d'une tension 5 s'exerçant plus "bas le long de cette mèche. Afin d'aider les rouleaux $ à jouer ce dernier rôle, la mèche passe sur une série de rouleaux étagés 6. Si l'engagement ou là prise par frottement de la mèche ne peut s'effectuer grâce à la disposition représentée de rouleaux du 10 type pinceux simple, il peut être nécessaire de faire appel à des dispositifs d'alimentation plus compliqués,comme un dispositif qui engage la mèche sur une plus grande superficie d'un rouleau d'entraînement ; cela peut s'effectuer avec un dispositif à trois rouleaux où deux des rouleaux, probablement des rouleaux fous, servent 15 à maintenir la mèche contre la surface du troisième rouleau. la mèche entre alors dans un four 7 par une fente d'entrée 8. le four 7a 0,9 mètre de long, 0,3 mètre de large et 23,5 cm de profondeur, et l'on observera que cette largeur est suffisante pour permettre le traitement côte à côte de deux mèches, mais le 20 traitement de la seconde mèche ne va pas être décrit ici. On maintient ce four par un chauffage électrique à une température comprise entre environ 200°C et environ 275°C et un ventilateur est prévu en vue de garantir une distribution régulière de la température. les résistances de chauffage sont schématiquement illustrées 25 en 9 et le ventilateur en.10. le four comporte également un orifice de sortie 11 par où sortent les gaz vers un dispositif d'évacuation approprié, et non représenté, l''air nécessaire à la réaction entrant à la fente d'entrée 8 et une fente de sortie 12 étant prévue pour la mèche oxydée. 30 On verra qu'il y a dans le four trois rouleaux, à savoir 13, 14 et 15, et qu'ils sont tous disposés de façon à être entraînés à la même vitesse périphérique que des rouleaux pinceurs 16 (ou une autre disposition de rouleaux d'alimentation) après l'extrémité de sortie du four. Au cours du premier passage dans le four, 35 c'est-à-dire entre l'orifice d'entrée 8 et le rouleau 13» les fibres atteignent rapidement une température supérieure à 140°C et 70 33447 -10- 2061744 elles peuvent, donc, être étirées. Cet étirage s'effectue grâce à la différence de vitesse périphérique entre le rouleau 13 et les rouleaux pinceurs 5. En s'arrangeant de façon que la vitesse périphérique d'alimentation du rouleau 13 (et donc des rouleaux 14» 15 et 16) soit environ le double de la vitesse des rouleaux 5» on enlève l'ondulation ou le frisage et en outre, on étire les fibres jusqu'à ce qu'elles aient un titre de 1,5 denier. 70 33447 2061744 Une fois que les fibres ont passé sur le rouleau 13» elles ne sont plus capables de s'étirer puisque ce rouleau et les rouleaux restants 14» 15 et 16 fonctionnent tous à la même vitesse périphérique, et les fibres adhèrent à ces rouleaux 13» 14 et 15 par suite des forces de frottement dues à la montée de température des 5 fibres. "Cependant,' entre les rouleaux 13 et 14, le processus d'oxydation n'atteint pas le stade où il y a une tendance marquée au rétrécissement; le maximum de cette tendance au rétrécissement se produisant entre les rouleaux 14 et 15» l'effet positif de retenue exercé par ces rouleaux évite le retrait,ce qui aboutit à l'appU-10 cation d'une tension aux portions des fibres situées entre les rouleaux 14 et 15. Après le rouleau 15» le ruban des fibres oxydées quitte le four en traversant l'orifice de sortie 12» passe sur une série de rouleaux étagés 17 semblables aux rouleaux 6 et» de là, le ruban passe, vers les rouleaux pinceurs 16. Après avoir quitté les . pinceurs 15 rouleaux/1b, les fibres passent sur une barre 18 et sur un tambour 19 qui est muni de guides latéraux pour maintenir les fibres en position* Sur ce tambour, on intercale entre les fibres une feuille de papier provenant d'une source 20. Le tambour lui-même est mis en rotation par un moteur électrique 21 dont l'action sBes©ree par l'in-20 termédiaire d'un dispositif 22 d'entraînement avec glissement pour garantir le maintien d'une légère tension au cours du processus d'enroulement . Le dispositif prévoit que la vitesse de rotation des rouleaux pinceurs 5 est telle que 1'alimentation de la mèche fait passer cette 25 mèche entre les rouleaux à une vitesse linéaire de 3»5 ©m par minute5 et la vitesse des rouleaux pinceurs 16 est telle que 1® déplacement de la mèche oxydé© s'effectue à une vitesse de 7 mm par minute. On voit que cette vitesse liaéair-3 'est relativement faible mais, comme expliqué ci-desaus» on peut l3augmente? en modifiant les dimensions 30 du four. Il y a lieu de noter ans l'invention peut s'appliquer à la production d'une nappe de fibres oxydées et sue cela peut présenter un grand intérêt lor-aou2on désire fournir les fibres de carbone sous la foi/me d'une nappe. On peut traiter une telle nappe de 35 fibres de carbone, en particulier dans la cas d'un procédé continu» de façon.à former un ruban imprégné - ce qu'on appelle im produit de pré-intprégnation - sans que la masse soit soumise à des conditions 70 33447 _12_ 2061744 permettant l'apparition d'un emmêlement des fibres. Puisque, dans ce mode particulier de réalisation., la vitesse linéaire de la mèche dans le .stade d'oxydation est faible, il est commode d1enroulerala mèche sur le tambour 19 plutôt que de la 5 fâire passer directement au stade de carbonisation. En plaçant de façon appropriée le dispositif d'alimentation, on peut cependant faire passer directement la mèche vers le four de carbonisation. Le four de carbonisation est représenté à la figure 2, et les fibres sont indiquées comme étant fournies sur un tambour 19 10 d'où ces fibres sont déroulées par des rouleaux pinceurs 25 dont le rôle consiste à conduire les fibres pour leur faire traverser le four de carbonisation ; le moteur électrique et le tambour 26 déroulent le papier intercalaire. Du tambour 19* les fibres passent-trois sur un jeu de/barres 27 et de là, par l'intermédiaire de deux sas 15 à gaz 28 et 29, qui sont purgés à l'argon pour éviter tout courant d'air, vers le four de carbonisation. L'argon entre dans les sas de gaz 28 et 29 par des conduits 30 et il sort par des conduits 31 vers quelque système d'évacuation approprié. Afin de permettre le pasagge de la mèches les parois terminales des sas de gaz sont 20 munies de fentes de 11,5 cm sur 1,27 cm. Après avoir traversé le sas à gaz 29® la mèche passe dans un four de carbonisation 32 qui comprend un élément cylindrique en graphite 33,doué de susceptibilité magnétique/qui présente un diamètre intérieur de 11,5 cm, une longueur de 90 cm et une épaisseur de paroi de 1,27 cm. Ce cylindre de 25 graphite 53 a des couvercles d'extrémité 34 en graphite présentant des fentes similaires à celles s® trouvant dans les sas à gaz» L'élé«= ment 33 est entouré d3un manchon d8 induction et de ealorifugeage 35 et il est enfermé dans un tube 36 en verre de borosilicate, présentant un diamètre intérieur de 22*5 cm et qui a une longueur de 30 Îj2 m de façon à fournir un espaça à chaque extrémité» L'élément 33 présentant de la susceptibilité magnétique est chauffé par un bobinage à haute fréquence 47. L3espace de gaz 37 situé à la sortie de l'élément 33 présentant de la susceptibilité magnétique est alimenté en argon qui arrive 35 par une entrée 38 et cet argon passera contre-courant par rapport aux fibres, -vers 18espace de gas 39 à l'entrée de l'élément 33. Le cou 70 33447 _13_ 2061744 rant d1 argon, gaz de purge, quitte l1 espace 39 par. un conduit 40 et va dans un récipient récepteur de liquide 41 où. sont condensées certaines des matières volatiles provenant de la dégradation des fibres, et l'argon sort ensuite en passant par un conduit 42. On 5 notera qu'au cours du stade de carbonisation les fibres peuvent perdre jusqu'à 50 de leur poids sous la forme de gaz et de vapeur et, par conséquent, il faut une purge relativement grande pour enlever ces produits ; un système efficace de condensation et de nettoyage est également souhaitable. 10 les fibres carbonisées quittent l'espace de gaz 37 par une fente similaire à celles précédemment décrites et ces fibres passent ensuite par un sas de gaz 43 muni d'une entrée d'argon 44 et d'une sortie d'argon 45 avant que les fibres ne soient agrippées par les rouleaux pinceurs 25. Finalement, en raison de leur conductivité, 15 les fibres passent sur une barre 46 de mise à la terre. le four de carbonisation décrit ci-dessus fonctionne à une température comprise entre 1000° et 1250°0, mais, si on le désire, on peut prévoir deux ou plusieurs &faurs.:. séparés* le premier fonctlen-nant à: une. température intermédiaire (par exemple environ 400°C), 20 et le second à la température plus élevée. Ces deux fours vont être plus petitg/que celui décrit et le passage de l'un à l'autre va s'effectuer par l'intermédiaire d'un sas à gaz. t'avantage de cette disposition est que la majorité des matières volatiles se dégage dans le four à basse température et une faible quantité seulement 25 va se dégager dans le four* à température élevée. Il y a donc moins de risque de dépôt de'produits de décomposition sur les fibres ..ou dans le four. On peut appliquer une tension aux fibres dans le four de carbonisation et, dans la dernière disposition citée, une tension différente doit êtr3 appliquée aux fibres dans chaque four. 30 Du four de carbonisation dé.crit à la figure 2, la mèche, qui est maintenant constituée par des fibres de carbone, passe dans un stade de graphitisation qui est illustré à la figure 3. Comme expliqué ci-dessus, la graphitisation est un stade facultatif et, par conséquent, la figure 2 montre que l'on peut prélever les 35 fibres à la fin de l'appareil de carbonisation. Cependant, si l'on doit effectuer une graphitisation , il est commode de placer le four de graphitisation directement à l'extrémité du four de carbonisation 70 33447 -14- 2061744 de la façon illustrée à la figure 3. Cette figure 3 montre une partie du four 32 et le sas de gaz 43. Au lieu de passer du sas de gaz 43 vers les rouleaux pinceurs 25» les fibres passent dans un four de graphitisation 50 qui est essentiellement le même que le four de 5 carbonisation, mais qui est plus petit. De façon typique, la longueur de l'élément, présentant de la susceptibilité magnétique,du four de graphitisation est de 30 cm. Après la traversée du four de graphitisation 50, les fibres passent par un sas de gaz final 51 et, de là, vers des rouleaux pinceurs 52 et sur une barre 53 de mise à la terre 10 avant d'être enroulées sur un tambour, non représenté, avec jjaterca-lement de papier à chaque tour des fibres sur ce tambour comme décrit ci-dessus à propos du tambour 19. La vitesse linéaire de la mèche traversant l'appareil des figures 2 et 3 est commodément égale à 6,3 cm par minute, de façon 15 à donner une durée de séjour de 15 mn dans le four 32 et une durée de séjour de 5 mn dans le four 50. On verra que la présente invention fournit un appareil permettant de traiter une mèche continue de fibres de polyacrylonitrile tout d'abord pour transformer cette mèche/en des fibres oxydées, puis les carbo-20 niser et finalement les graphitiser. Dans le mode particulier de réalisation illustré, les fibres ne passent pas directement du stade d'oxydation vers le stade de carbonisation, mais, comme expliqué ci-dessus, cela peut s'effectuer par une corrélation appropriée entre la vitesse linéaire des fibres et leur durée de séjour dans les 25 divers stades. Afin d'utiliser l'appareil pour traiter des mèches de façon encore plus continue, il est simplement nécessaire de joindre l'extrémité de la mèche de tête à l'extrémité d'une nouvelle mèche ou mèche de queue. De nombreux expédients sont possibles, mais, en se 30 souvenant des températures en cause, on voit que l'utilisation d'une pince mécanique, par exemple en tungstène et/ou en graphite, est commode. Une-telle pince doit avoir des dimensions lui permettant de passer sur les rouleaux et de traverser les fentes de l'appareil, l'invention a été particulièrement décrite à titre d'exemple 35 en se référant à un procédé où. l'on soumet les fibres à un étirage après les avoir chauffées jusqu'à une température d'étirage dans un four d'oxydation. Il y a lieu de noter que l'on entend inclure dans « 70 33447 -15- 2061744 le cadre de la présente invention un procédé de production de fibres . de résine synthétique oxydées, comme des fibres acryliques, ce procédé comprenant le.fait de soumettre les fibres de résine synthétique à une opération d'étirage dans des conditions réglées de 5 chauffage et à faire suivre cette opération d'étirage par un traitement à une température d'oxydation en atmosphère oxydante tout en évitant que les forces de tension s'exerçant dans les portions des fibres situées à des stades" ultérieurs de traitement d'oxydation ne confèrent de la tension aux fibres situées sur les portions soumises 10 à l'étirage,mais, en même temps, en évitant le rétrécissement de ces dernières portions. Il convient-de mettre en oeuvre un tel procédé en deux stades, l'un où. la température des fibres est portée à la température d'étirage et où. les fibres sont étirées, le second stade consistant à faire traverser par les fibres étirées une région d'oxy-15 dation qui peut s'effectuer dans un second fouï. On comprendra, bien entendu, que les mêmes avantages concernant l'utilisation de., fibres disponibles à l'échelle commerciale, etc., peuvent provenir de 1* utilisation de ce procédé en deux stades comme dans" le cas de procédés plus simples, mais que le procédé en deux stades présente les 20 inconvénients éventuels de= nécessiter deux fourlet l'équipement associé. Il peut, cependant, s'avérer souhaitable dans certaines circonstances. d'utiliser le procédé à deux stades. 70 33447 -16- 2061744 - RE7EKDICATI0HS -1. Procédé pour la production d'une fibre en résine synthétique oxydée, comme une fibre acrylique, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on soumet la fibre de résine synthétique à une opérations 5 d'étirage sous des conditions de chauffage réglées et en ce qu'on fait suivre cette opération d'étirage par .un traitement à une température d'oxydation en atmosphère oxydante, tout en évitant de façon quasi-totale que les forces de tension,s'exerçant dans des portions de la fibre étirée à des stades ultérieurs de traitement d'oxydation, 10 ne confèrent de la tension aux portions de la fibre soumise à un étirage maisy en même temps? en empêchant ces dernières portions de se rétrécir. 20 Procédé selon, la revendication 1, caractérisé en ce qu'on envoie la fibre de résine synthétique dans une atmosphère oxydante 15 à une température comprise sensiblement entre 200°G et environ 275 °C de façon que la vitesse de déplacement de la fibre soit sensiblement plus "élevée à sa sortie de la région d'oxydation qu'à l'entrée dans la région d'osydation9 et de façon qu'on empêche quasi-totalement le rétrécissement des portions de la fibre tendant à se rétrécir 20 durant la dernière partie du traitement d3 oxydation,sans conférer de tension aux portions de la fibre lors de leur entrée flâna cette région dsoxydâtion0 3, Procédé selon la revendication 1 ■ou 2, caractérisé en ce que la fibre de résine synthétique est sous forme d'une nappe plate 25 qui, ds préférence s est frisée ou ondulée0 4= Appareil pc-ur la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3s caractérisé en se que cet appareil comprend un four ou un moyen analogue de chauffage et toi moyen pour envoyer les fibres alimenter une entrée des fibres dans 30 ce four 5 un dispositif d8alimentation en fibres pour envoyer ou prélever les fibres à partir d'une sortie des fibres du four et un dispositif ds alimentation fonctionnant au contact des fibres au sein du four? ce dispositif d'alimentation en fibres fonctionnant au contact des fibres étant disposé de façon à être mené à une: 35 vitesse sensiblement égale à celle du dispositif d'alimentation situé à la sortie du four et ce dernier dispositif étant disposé de façon à être mené à une vitesse sensiblement supérieure à celle du dispositif d'alimentation d'entrée, un moyen étant prévu pour per- BAD ORIGINAll 4 70 33447 -17-r 2061744 mettre la présence d'une atmosphère oxydante autour de la fibre au sein du four. 5. Appareil, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation d'entrée et le dispositif d'alimentation 5 de sortie exercent leur rôle sans provoquer de glissement de la fibre. "6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins l'un des dispositifs d'alimentation, à l'entrée et/ou à la sortie, comprend un dispositif de rouleaux pinceurs. 7. Appareil selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce 10 qu'au moins l'un des dispositifs d'alimentation, à l'entrée et/ou à la sortie, comprend un ensemble de rouleaux où. la fibre est maintenue sur au moins une surface de rouleau avec une force suffisante pour résister aux forces de tension s'exerçant sur la fibre et tendant à la faire glisser. 15 8.- Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un four ou un moyen de chauffage analogue prévu pour fonctionner à une température d'environ 200°0 à environ 275-9C ; un dis-pesitif d'entrée pour introduire l'agent oxydant dans le four ; un dispositif de sortie pour l'oxydant et/ou pour les autres produits 20 du four ; un dispositif pour l'admission des fibres et un dispositif pour la sortie des fibres du four ; au moins trois dispositifs au d'alimentation en fibres qui sont situés respectivement, l'un/moins à l'entrée des fibres ou au voisinage de cette entrée, l'un au moins au sein du.four et l'un au moins à la sortie des fibres ou au voisi-25 nage de cette sortie, la différence entre les vitesses de fonctionnement du. dispositif d'alimentation situé au sein du four et du dispositif d'alimentation situé à l'extérieur du four étant telle (et par exemple nulle) que le dispositif résiste à.la tendance de la fibre à se rétrécir durant au moins les derniers stades du trai-30 tement d'oxydation, et le dispositif d'alimentation situé au sein du four étant disposé de façon à éviter une transmission, vers les portions de la fibre qui n'ont pas dépassé le moyen interne d'alimentation, des forces de tension dues à la tendance de la fibre à se rétrécir après avoir dépassé le moyen d'alimentation interne ; et 35 les vitesses relatives de fonctionnement du moyen d'alimentation à l'entrée et du moyen d'alimentation interne étant telles qu'elles provoquent un étirement de la fibre arrivant sur le moyen interne 70 33447 -18- 2061744 d'alimentation avant que cette fibre ne subisse une oxydation importante. "9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que cet appareil est associé à un autre moyen de traitement thermique 5 destiné à carboniser la fibre oxydée. 10. Appareil selon la revendication 9» caractérisé en ce que cet appareil est combiné à un autre moyen de traitement thermique destiné à graphitiser la fibre carbonisée.