Brevet FR2180558A1 — publié le 19731130

La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour imprégner à coeur par une composition élastomérique vulcanisable des mèches ou rovings formés de fibres continues, afin de réaliser des produits possè dant à la fois des propriétés de flexibilité et de résistance mécanique à la traction. Ces produits seront notamment utilisables comme produits inter médiaires dans la fabrication de profilés et tuyaux flexibles qui pourront cotre réalisés par mise en forme et vulcanisation de mèches imprégnées d'é lastomère obtenues par le procédé selon l'invention. L'invention concerne également les produits obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé. Il est déjà connu d'imprégner des fibres à l'aide de matrices polymériques, constituées de polymères thermodurcissables ou thermoplastiques, la méthode d'imprégnation variant suivant la nature de la matrice utilisée. Ainsi, avec des résines thermodurcissables, telles que les résines époxydes ou les polyesters insaturés, l'imprégnation se fait à froid. Avec des résines thermoplastiques on imprègne les fibres à chaud en utilisant une matrice à l'état fondu. On peut également imprégner les fibres à l'aide de solutions de la matrice dans un solvant. Dans tous les cas, on obtient par ces procédés des produits rigides. Il existe également des procédés permettant d'obtenir'des produits flexibles, notamment pour la fabrication de pneumatiques, par imprégnation de fibres au moyen de matrices élastomériques. Les principaux procédés utilisés sont les suivants - malaxage de fibres coupées et de compositions élastomériques solides, - enduction de fibres tissées (tissus) ou de feutres par compression à chaud à l'aide de compositions élastomériques à l'état pateux ou fondu, - imprégnation à la presse, dans un moule, de fibres coupées ou de tissus à l'aide d'une composition élastomérique, - imprégnation de fibres coupées ou de tissus à l'aide d'un latex (dispersion d'une composition élastomérique dans un non-solvant). Ceux de ces procédés qui pourraient être appliqués à l'imprégna tion par des élastomères de mèches ou rovings formées de fibres continues ne permettraient pas de réaliser une diffusion de la composition élastomérique jusqu'au coeur des mèches ou rovings, c'est-à-dire une imprégnation de chacune des fibres élémentaires constituant les mèches (il peut y avoir dans plusieurs centaines de ces fibres très serrées/un roving). Ces procédés fourniraient par conséquent des mèches imprégnées dont les qualités mécaniques et la résistance chimique seraient mauvaises. Le procédé selon l'invention pour imprégner à coeur par une composition élastomérique vulcanisable des mèches ou rovings formés dé fibres continues est caractérisé en ce que l'on effectue l'imprégnation sur des mèches formées de fibres revêtues d'un matériau facilitant l'accrochage de la composition élastomérique, cette imprégnation étant réalisée sous une pression et une température telles que la composition élastomérique soit à l'état fondu avec une valeur de la pression comprise entre 15 bars et 90 % de la valeur de la pression correspondant au seuil d'écoulement ou limite d'élasticité du matériau constituant les fibres, à la température d'imprégnation et une valeur de la température d'imprégnation inférieure à la valeur pour laquelle apparaîtrait un début de vulcanisation de la composition élastomérique pendant la durée de l'imprégnation. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, on réalisera l'imprégnation sous une pression dont la valeur est comprise entre 30 bars et la moitié de la valeur de la pression correspondant au seuil d'écoulement ou limite d'élasticité du matériau constituant les fibres. L'invention est illustré par un exemple de réalisation. La figure 1 représente un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé. Les figures 1 et 1A sont des coupes représentant respectivement les mèches ou rovings avant imprégnation et le produit sortant de la filière, la figure 1A étant à plus grande échelle. Sur la figure 1, les références 1 à 4 désignent des bobines sur lesquelles sont enroulées des mèches ou rovings (le nombre de bobines n'est évidemment nullement limitatif) dont les fibres sont préensimées, c'est-à-dirt recouvertes d'un produit d'accrochage des élastomères. L'ensemble des mèches issues de ces bobines passe entre les rouleaux 5 et 6 et à sa sortie, en 7 traverse un dispositif 8,comportant une chambre d'imprégnation 7a,dans lequel est réalisée l'imprégnation en élastomère chaud et sous-pression introduit en 9. La sortie 10 de la chambre d'imprégnation 7a forme une filière ou passage de formage, permettant de donner au produit 11 une section choisie à l'avance (ruban, profile, etc...) L'entrainement de ce produit, à la sortie de la filière 8, est réalisé par des moyens de tirage, par exemple une chenille de traction 12 à deux chaines sans fin, comme représenté. Ce produit est ensuite enroulé sur le touret 13, au fur et à mesure de sa fabrication. En vue de ce stockage, il est judicieux d'intercaler entre chaque spire du produit enroulé sur le touret 13 une feuille 14 de polyéthylène, ou de produit vendu dans le commerce sous le nom de mylar, ou de tout produit équivalent, empêchant le collage des couches successives du produit 11, les feuilles intercalaires étant déroulées à partir du touret 15, tournant en synchronisme avec le touret 13. L'imprégnation des mèches ou rovings s'effectue, selon l'invention, dans la chambre 7a au moyen d'une composition élastomérique vulcanisable dérivée d'un élastomère naturel ou synthétique introduit par la tremie 16, la mise sous-pression s'effectuant au moyen-dlune vis sans fin .17 ou de tout autre dispositif équivalent, par exemple un dispositif à piston. Des moyens de chauffage 21, par exemple électriques, permettent d'obtenir la température d'imprégnation désirée dans la chambre 7a. Dans cette chambre on réalise , selon l'invention, l'imprégnation telles que rovingssousunetelles que la composition él##élastomérique introduite des mèches ou rovingssous une pressionetuneimprégnatio soit à 'état fondu, la valeur de la pression dans cette chambre étant comprise entre 15 bars et 90 % de la valeur de la pression correspondant au seuil d'écoulement ou limite d'élasticité du matériau constituant les fibres des mèches à la température d'imprégnation, la valeur de la température d'imprégnation étant inférieure à la valeur pour laquelle apparait un début de vulcanisation de la composition élastomérique pendant la durée de l'imprégnation. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, on réalise l'imprégnation sous une pression dont la valeur est comprise entre 30 bars et la moitié de la valeur de la pression correspondant au seuil d'écoulement ou limite d'élasticité du matériau constituant les fibres. Le produit semi-fini enroulé sur le touret 12 pourra être ensuite vulcanisé et être mis en forme pour donner; par exemple, des tuyaux flexibles ou d'autres types de profilés. Comme on l'a représenté sur la coupe de la figure 1B, on obtient ainsi un produit flexible 11 comportant (voir coupe de la figure 1B) des fibres enduites d'élastomère, les conditions opératoires de température et de pressions indiquées ci-dessus permettant de réaliser une véritable imprégnation à coeur du produit, c'est-à-dire une imprégnation dans laquelle l'élastomère 19 enrobe chacune des fibres individuelles 20 des mèches (FIG. 1A). En effet, la pression très forte régnant dans la chambre d'imprégnation 7a chasse l'air occlus entre les fibres des mèches, cet air pouvant s'échapper à l'entrée dela chambre 7a, grace à un certain jeu 18 ménagé autour des mèches qui entrent dans la chambre 7a et. étant remplacé par l'élastomère d'imprégnation. R E V E N D I C A T I O N S R#E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour imprégner à coeur par une composition élastomérique vulcanisable des mèches ou rovings formés de fibres continues, caractérisé en ce que llon effectue l'imprégnation sur des mèches formées de fibres revêtues d'un matériau facilitant l'accrochage de la composition élastomérique, cette imprégnation étant réalisée sous une pression et une température telles que la composition élastomérique soit à l'état fondu, avec une valeur de la pression comprise entre 15 bars et 90 % de la valeur de la pres sion correspondant au seuil d'écoulement ou limite d'élasticité du matériau constituant les fibres, à la température d'imprégnation, et une valeur de la température d'imprégnation inférieure à la valeur pour laquelle appa rattrait un début de vulcanisation de la composition élastomérique pendant la durée de l'imprégnation. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise l'im- prégnation sous une pression dont la valeur est comprise entre 30 bars et la moitié de la valeur de la pression correspondant au seuil d'écoulement ou limite d'élasticité du matériau constituant les fibres. 3.- Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison une chambre d'imprégnation, des moyens d'introduction dans cette chambre de mèches ou rovings formés de fibres continues enduites d'un produit d'accrochage d'un élastomère des moyens introduisant dans cette chambre une composition élastomérique sous-pression, des moyens de chauffage de ladite chambre d'imprégnation, adaptés à réaliser l'imprégnation sous une pression et une température telles que la composition élastomérique soit à l'état fondu, avec une valeur de la pression comprise entre 15 bars et 90 % de la valeur de la pression correspondant au seuil d'écoulement ou limite d'élasticité du matériau constituant les fibres, à la température d'imprégnation, et une valeur de la température d'imprégnation inférieure à la valeur pour laquelle apparattrait un début de vulcanisation de la composition élastomérique pendant la durée de l'imprégnation, et des moyens permettant à l'air occlus entre les fibres de s'échapper de celles-ci lors de leur imprégnation par la composition élastomérique