Brevet FR2125408A1 — publié le 19720929

i 2125408 La présente invention se rapporte à des nappes non tissées composites en fibres synthétiques pour renforcer les zones marginales d'articles en matière plastique cellulaire et à 4es articles en matière plastique cellulaire, spécialement en poly-5 uréthane, qui sont renforcés avec ces nappes non tissées composites. Il est connu de fabriquer des articles en matières plastiques cellulaires qui comprennent, au voisinage de leur surface extérieure, une zone en matières plastiques cellulaires ren-10 forcées. Ces articles peuvent aussi comporter une couche super- . ficielle extérieure qui peut être par exemple en métal si l'on désire des articles moulés lourdement chargés. Ces articles sont commodément fabriqués en plaçant le renforcement dans un moule creux et en faisant alors mousser un mélange de matières plasti-15 ques moussables à l'intérieur de ce moule. Ainsi, le renforcement est traversé par la mousse et produit un article moulé ayant la zone renforcée superficielle désirée. Ou bien la couche superficielle extérieure peut être une couche mince de matière plastique, en particulier ce que l'on appelle un enduit de gel. Celui-20 ci peut être appliqué à l'intérieur du moule et le renforcement peut alors être maintenu en place par les propriétés adhésives de l'enduit de gel. Il est connu également de .faire ce que l'on appelle des "constructions sandwich" qui comportent deux couches superficielles extérieures à haute résistance mécanique avec, en sandwicl 25 entre celles-ci, une couche de matière plastique cellulaire qui, si on le désire, peut être renforcée. En outre il est connu d'utiliser des tissus non tissés en fibres polyamidiques frisées à titre grossier pour produire le renforcement dans la surface d'articles moulés ou le renforcement 30 de la zone marginale d'un noyau sandwich. L'utilisation de ces tissus non tissés pour renforcer ces noyaux sandwich a comme avantage que les couches externes ou la peau du système sandwich, qui ont tendance à être soumises à des contraintes mécaniques considérables, 72 04709 2 2125408 sont profondément ancrées dans la matière plastique cellulaire par ces fibres grossières. Lorsque ces toisons ou nappes sont placées à l'intérieur du moule creux avant moussage, la rigidité des fibres a l'avantage d'avoir tendance à arrêter le déplacement 5 de la toison de sa position originale par le mélange moussant en expansion. Toutefois, l'emploi de ces fibres frisées grossières se heurte aussi à certaines difficultés. Ainsi, on souhaite généralement s'assurer que l'insertion de renforcement soit fermement ancrée aux parois du moule, ou à la couche superficielle ex-10 térieure ou à la peau sandwich quand celle-ci est utilisée. La surface interne du moule ou l'intérieur de la couche superficielle extérieure peut d'abord recevoir une couche adhésive, qui peut être un enduit de gel ou autre adhésif approprié. Lorsque la toison est pressée dans une telle couche sur l'intérieur de la paroi du 15 moule ou de la couche superficielle extérieure, elle a tendance à revenir en arrière par élasticité et il n'y a plus qu'une petite proportion de la toison qui soit fixée dans la couche adhésive. Ceci signifie qije la toison a tendance à être ancrée défectueusement au moule ou à la couche superficielle extérieure et peut se 20 détacher de cette surface au cours du moussage, cas dans lequel cette partie de la surface extérieure du moulage ne sera pas adéquatement renforcée et sera déficiente en résistance. L'objet de l'invention est d'apporter une nouvelle forme de nappe de fibres non tissée composite qui est utilisée conme 25 renforcement pour des articles en matière plastique cellulaire ou - pour un noyau sandwich et qui remédie à ces inconvénients. Conformément à la présente invention on apporte une nappe de fibres synthétiques non tissée composite pour le renforcement de zones marginales d'articles ou structures en matière plas-30 tique cellulaire, qui comprend une nappe non tissée de brins polyamidiques frisés ayant un titre d'au moins 40 dtex et, sur une surface de cette nappe, fermement attachée à celle-ci, une seconde nappe de brins synthétiques au de filaments synthétique^ à titre 72 04709 2125408 fin. De préférence les brins ou filaments à titre fin ont uijtitre de 2 à 10 dtex et le poids par m^ de la nappe de fibres fines devra être de 50 à 500 g, tandis que les brins de polyamide auront un titre de 40 à 100 dtex et que la nappe de fibres de polyamide 2 5 aura un poids de 80 à 200 g/m . - De plus,la nappe non tissée de fibres fines est de préférence unie à la nappe de fibres polyamidiques par cousage (piquage) ou par union à la flamme. Des brins de polyamide-6 et de polyamide-6,6 peuvent 10 être utilisés pour la préparation des nappes non tissées et les fibres ou filaments à titre fin formant la nappe sont en polyacrylo-nitrile, en polyesters linéaires ou en polyamides synthétiques. De préférence les fibres polyamidiques à titre grossier et les fibres à titre fin sont toutes deux des fibres texturisées. La nap-15 pe ou toison de fibres non tissée est fabriquée par des procédés connus dans l'art, par exemple par cardage de brins ou par le procédé aérodynamique. Les couches de nappe non tissées sont ordinairement cousues (piquées) à une nappe de toison en introduisant des couches non tissées superposées dans une machine à coudre (à" 20 piquer) en vue de renforcer la nappe ou toison non tissée composite. A l'emploi la nappe non tissée composite est toujours placée en sorte que les fibres ou filaments à titre fin regardent vers l'extérieur de l'article moulé. La nappe non tissée de fibres ou filaments à titre fin est aisément imprégnée et peut par consé-25 quent être aisément noyée dans la couche de fond ou adhésive humide à l'intérieur du moule ou de la couche superficielle extérieure. On préfère que lorsque la nappe non tissée composite a été appliquée sur la couche de fond, environ 1/10 à 1/20 de son épaisseur soit noyée dans cette couche. 30 On comprendra êvidunngnt. que différentes combinaisons de toisons non tissées de fibres à titre fin et de fibres texturisées à titre grossier peuvent-être utilisées, suivant le type de produits de matière plastique cellulaire à fabriquer. Le choix dé- 72 04709 4 2125408 pend en partie du rôle auquel l'article moulé est destiné. Il peut se faire ainsi que l'article soit destiné à servir de structure et qu'il soit soumis à de fortes contraintes statiques et dynamiques. D'un autre coté il peut n'être soumis qu'à des chocs de 5 courte durée mais puissants, comme par exemple des articles qui sont utilisés dans des constructions de véhicules ou pour des rembourrages protecteurs. D'une manière générale, la nappe non tissée de fibres polyamidiques frisées à titre grossier devra avoir un poids par 2 lO m de 80 à 20G g, comme dit plus haut, en vue d'assurer l'ancrage ferme et profond de la nappe non tissée de fibres à titre fin dans le noyau de matière plastique cellulaire. Toutefois, le poids par m de nappe non tissée de fibres à titre fin dépend beaucoup plus de l'usage auquel l'article est destiné. Il dépend égale-15 ment dans une certaine mesure du type de couche dé surface ou de peau+sandwich que l'on utilise (qui peut être une couche par exemple de métal, de contre*plaqué ou de matière plastique renforcée par des fibres de verre) . Comme dit' plus haut le poids par 2 m de la nappe non tissée de fibres à titre fin pourra de préfé-20 rence varier entre 50 et 500 g. Ainsi, lorsque la couche superficielle externe est un matériau thermoplastique ayant une épaisseur de 1 mm et un module d'élasticité de 0,025 x 10*\ la nappe non tissée de fibres à titre fin a de préférence un poids de ÎOO g/m^. 25 " Un autre objet de l'invention est constitué par des articles ou structures en matière plastique cellulaire ayant des zones marginales renforcées par une nappe fibreuse non tissée, qui comportent une nappe de fibres synthétiques non tissés composite -noyée dans lesdites zones marginales- consistant en 30 une nappe non tissée de brins frisés de polyamide synthétique ayant un titre d'au moins 40 dt®c et en une seconde nappe non tissée de brins synthétiques texturisés ou de filaments synthétiques texturisés à titre fin, cette seconde nappe non tissée étant fer 72 04709 5 2125408 mement unie à une surface de la nappe fibreuse polyamidique non tissée et placée adjacente à la surface extérieure de la zone marginale. Ces articles en matière plastique cellulaire renfor-5 cée sont préparés en introduisant la nappe non tissée composite dans le moule qui est utilisé pour le moussage, de sorte que la nappe de fibres à titre fin soit située adjacente à la paroi interne du moule, et en remplissant le moule avec un mélange de matière plastique moussable, de préférence avec un mélange raous-10 s eux de polyuréthane. Si on le désire, les parois internes d'un moule peuvent initialement être pourvues d'une couche superficielle extérieure qui formera une enveloppe pour l'article en matière plastique cellulaire terminé. Cette couche superficielle extérieure 15 peut être par exemple une enveloppe de métal, de matière plastique renforcée par des fibres de verre ou de matière thermoplastique. Les parois intérieures du moule ou la couche superficielle extérieure peuvent être enduites d'une couche de fond, par exemple un enduit de gel dé polyuréthane, avant le moussage. La nap-20 pe non tissée de fibres à titre fin peut alors être ancrée facilement dans la couche de fond encore humide. On comprendra évi-deirment que la nappe fibreuse synthétique non tissée composite peut être utilisée pour renforcer des articles cellulaires rigides, semi-rigides et souples, comme en résines époxy, en résines 25 polyesters et de préférence en polyuréthanes. Les techniques intervenant dans la production de ces articles en matière cellulaire,ayant une zone adjacente à leur surface extérieure qui est renforcée, sont connues et ont été décrites par exemple dans le brevet français n° 1.574.279 a -■» -30 belge u )- Les techniques concernant la formulation mélanges de réactionsmoussables et l'introduction de ceux-ci dans le moule sont également bien connues. 72 04709 s 2125408 Les exemples suivants illustrent l'invention. EXEMPLE 4,- (Production d'articles cellulaires avec surface consistant en un enduit de gel et renforcement avec la nappe 5 composite) On prépare une toison de brins de polyamide 6 frisés, à titre grossier de 80 dtex, par cardage des brins dans une car-deuse en sorte d'obtenir une toison ayant un poids de 150 g/m . On introduit la couche de toison fibreuse de polyamide-6 formée 10 conjointement avec une couche de toison de brins de polyacryloni-trile à titre fin de 5 dtex, ayant un poids de 100 g/m , dans une machine à coudre (à piquer), en sorte que la nappe fibreuse de polyamide-6 soit cousue d'un côté sur la toison non tissée de brins de polyacrylonitrile à titre fin. 15 On introduit la nappe composite ainsi obtenue dans un moule utilisé pour le moussage, avec la toison de fibres fines immédiatement adjacente aux parois internes du moule qui ont été préparées avec un enduit de gel. On introduit un mélange de réaction de polyuréthane moussable dans le moule en une quantité o 20 pour produire une densité moyenne de la mousse de 80 kg/m 3 * (=0,08 g/cm ). Après moussage, on constate que la densité de la zone marginale de mousse renforcée par la toison de fibres à titre fin est de 180 kg/m3 (= 0,18 g/cm3) , de 80 kg/m3 (=0,08 g/cm3) dans la zone marginale de mousse renforcée par la toison de fibres 25 de polyamide frisées grossières et de 50 kg/m (densité 0,05) à l'intérieur de l'article cellulaire où il n'y a pas de renforcement. EXEMPLE 2.- (production d'une construction sandwich RPF à haute 30 capacité de charge) On prépare la nappe fibreuse non tissée composite comme à l'exemple 1 à partir de fibres de polyamide-6 frisées (80 dtex) formant une couche non tissée ayant un poids 72 04709 7 2125408 2 de 150 g/m et de fibres polyester texturisées (5 dtx) formant 2 une couche non tissée ayant un poids de 200 g/m . Pour produire une structure sandwich, une couche superficielle externe ou peau de résine polyester renforcée par des fi- 5 bres de verre, ayant une épâisseur de 1 mm et un module d'élasti- 6 2 cité de 0,1 x 10 kg/cm , est placée dans le moule après préparation de l'intérieur de la peau avec un adhésif. Après introduction de la nappe fibreuse piquée non tissée composite dans l'adhésif et après polymérisation de l'adhésif, on ajoute le mélange de 10 réaction de polyuréthane moussable en une quantité pour produire 3 3 une densité moyenne de mousse de ÎOO kg/m (= 0,1 g/cm ) . L'article fini montre une résistance à l'écrasement dans les zones marginales jusqu'à la résistance à la traction du matériau RPF (= 1500 kp/cm2}. 15 EXEMPLE ,3.- (production d'une construction métal-sandwich). On prépare la nappe non tissée composite comme à l'exemple 2 en utilisant une couche non tissée de fibres de 2 polyamide-6 frisées (80 dtex) ayant un poids de 150 g/m et une. 20 couche non tissée de fibres polyester texturisées (5 dtex) ayant un poids de 200 g/m . Dans la formation d'une structure de polyuréthane cellulaire renforcée on utilise une couche superficielle extérieure consistant en de l'acier, (de 0,2 mm d'épaisseur, ayant 6 2 un module d'élasticité de 2,1 x ÎO kg/cm et une résistance à la 2 - « 25 traction de 6000 kp/cm ) . Adirés insertion de la nappe fibreuse piquée non tissée composite à l'intérieur de la peau métallique, laquelle a été préparée avec un adhésif, on ajoute le mélange de réaction de polyuréthane moussable en une quantité pour proâuire un noyau sandwich de polyuréthane cellulaire ayant une densité 3 3 30 moyenne de 120 kg/m (= 0,12 g/cm ) . La structure sandwich de polyuréthane cellulaire montre une résistance à l'écrasement dans les zones de métal allant jusqu'à la résistance à la traction de 2 6000 kp/cm . 72 04709 8 2125408 Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple(s) non limitatif r(s) sans sortir du cadre de l'invention. 72 04709 9 2125408 -revehdicatio H S - 1.- Nappe en fibres synthétiques non tissée composite pour renforcer les zones marginales des articles ou structures en matigres plastiques cellulaires, caractérisée en ce qu'elle comporte une nappe non tissée de brins de polyamide synthétique fri-5 sés ayant un titre d'eau moins 40 dtex et une seconde nappe non tissée de brins synthétiques texturisés ou filaments synthétiques texturisés à titre fin, la seconde nappe non tissée étant fermement unie à une surface de la nappe en fibres de polyamide non tissée. 10 2.- Nappe en fibres synthétiques non tissée composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que les brins de polyamide frisés ont un titre de 40 à lOO dtex et la nappe non tissée de ceux-ci a un poids de 80 à 200 g/m . 3.- Nappe en fibres synthétiques non tissée composite 15 selon la revendication 1, caractérisée en ce que les brins synthétiques texturisés ou filaments synthétiques texturisés à titre fin ont un titre de 2 à 10 dtex et la nappe tissée de ceux-ci a 2 un poids de 50 à 500 g/m . 4. Articles en matière plastique cellulaire, ou noyau cel-20 lulaire (pour structure sandwich) ayant des zones marginales renforcées avec unenappe en fibres non tissée qui comporte une nappe en fibres synthétiques non tissée composite consistant en une nappe non tissée de brins de polyamide synthétique frisés ayant un titre d'au moins 40 dtex et une seconde nappe non tissée de brins synthé-25 tiques texturisés ou filaments synthétiques texturisés à titre fin, cette seconde nappe non tissée étant fermement unie à une surface de la nappe en fibres de polyamide non tissée et étant placée adjacente à la surface extérieure d'un moule ou sur le côté intérieur d'un système creux préparé en métal, en matière plastique 30 renforcée ou en matériau thermoplastique. 5.- Articles ou structures en matière plastique cellulaire selon la revendication 4, caractérisés en ce que la matière plastique cellulaire est un polyuréthane.