Brevet FR2148479A1 — publié le 19730323

Le présent brevet concerne un procédé et un dispo sitif pour la fabrication d'un boudin constitué par un grand nombre de fibres ou de fils, recouverts d'une couche mince de métal et agglutinés les uns aux autres. Pour la production en continu de fil métallique renforcé de fibres de carbone, on peut faire passer un boudin de fibres de carbone en faisceau tâche à travers un bain de métal fondu servant à former le fil métallique, et ensuite faire passer le boudin imprégné rie ce dernier à travers au moins une filière pour réduire sa section et augmenter la compacité des fibres de carbone. Pour éviter la production d'une oxydation entre les différents composm ts, on fait passer le boudin constitué par des fibres de carbone en faisceau lâche à travers le bain de métal fondu, sous vide ou sous la protection d'un gaz.Comme il est impossible ou tres difficile d'introduire le boudin à faible compacité à travers un presse-étoupe dans le réservoir contenant le bain de métal et hermétiquement clos, sans que de l'air parvienne dans ce dernier, on est obligé de disposer la provision de fil sur une bobine à l'intérieur du réservoir. Cela a toutefois, comme conséquence, le grand inconvénient de rendre impossible une production en continu d'une assez longue durée du fait que la provision de fil est limitée. Le but de l'invention est de proposer un procédé par l'emploi duquel on obtient un boudin relativement compact que, par exemple dans le procédé précédemment décrit, l'on puisse introduire dans un réservoir étanche aux gaz, tout en maintenant une bonne étanchéité. Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que l'on fait passer un boudin de fibres, ou de fils, en faisceau lâche et recouverts d'une couche de métal a' travers au moins une filière, pour réduire sa section et augmenter la compacité des fibres ou des fils, et en ce que, au cours de cette opération, on chauffe le boudin dans la zone d'action de cette filière à une température telle qu'il se produise une agglutination des fibres, ou des fils, entre eux après la sortie du boudin hors de la filière. Quand on utilise des fils ou des fibres, par exemple des fibres de carbone, recouverts d'une mince couche de nickel, de cuivre ou d'argent, il est utile de chauffer le boudin dans la zone d'action de la filière à une température de 400 à 600 C, de préférence 5000G. Pour la fabrication en continu d'un fil ou d'une barre dont la matrice est renforcée de fibres ou de fils, il est utile de faire passer le boudin comprenant les fibres ou les fils de renforcement agglutinés les uns aux autres, après la sortie de la filière, à travers un bain de métal fondu servant à former le fil ou la barre, sous un vide ou un gaz de protection tel qu'il ne se produise aucune oxydation entre les différents composants et, ensuite de faire passer le boudin imprégné de métal fondu à travers au moins une autre filière pour réduire encore sa section et augmenter encore la compacité des fibres ou des fils. l'invention a, en outre, pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une filière pouvant être chauffée par un moyen de chauffage. I1 est utile que le dispositif comporte un conduit d'amenée pour guider le boudin sortant de la filière dans un bain de métal fondu, un réservoir hermétique et chauffé pour recevoir ce dernier, et au moins une autre filière pour le passage du boudin imprégné de la matiere matricielle fondue, ie réservoir étant muni d'au moins une conduite d'arrivée pour produire le vide en son intérieur ou pour y introduire un gaz protecteur. L'invention sera expliquée ci-apres sur un exemple à l'aide du dessin, et cela pour un procédé de fabrication en continu d'un fil dont la matrice est renforcée de fibres de carbone. out d'abord, on fait passer un boudin de fibres de carbone 1, en faisceau lâche et recouvertes d'une couche de nickel, dans le sens de la flèche A et à une vitesse d'environ 0,5 cm/sec., pour diminuer sa section et augmenter la compacité des fibres de carbone, 2 travers une filière 3 munie de spires de chauffage 2,et l'on chauffe ainsi le boudin dans la zone d'action de cette dernière à une température d'environ 500 à 6000C, de telle sorte qu'il se produit une agglutination des différentes fibres, de carbone 1 après la sortie du boudin hors de la filière 3. La section du boudin est réduite, par le passage à travers la filière 3, d'une quantité telle que la superficie totale de la section des fibres de carbone est environ 30 ffi de la superficie del'ouverture de la filière. Le boudin est soumis, lors de son passe à travers la filière, pendant un temps très court à une température relativement faible et à une faible pression, et il se produit une sorte d'opération de frittage entre les couches mincesdemétal se trouvant sur les fibres de carbone. Le boudin sortant de la filière 3 renferme encore de nombreux pores; cependant, il est d'autre part si compact qu'une introduction de celui-ci dans un réservoir hermétique 4 peut être accomplie sans difficulté. Pour la fabrication en continu d'un fil dont la matrice est renforcée de fibres de carbone, on fait passer à présent le boudin comprenant les fibres de renforcement 1 agglutinées entre elles dans un bain -de métal fondu 5, par exemple dans un bain d'aluminium. Lebain dental 5 se trouve dans le réservoir 4 chauffé par la bobine 6, qui est hermétiquement clos et comporte une conduite d'arrivée 7 pour la production du vide en son intérieur. Au dessus du bain 5, on produit dans l'intérieur du réservoir un vide d'environ 10 mm de Hg, pour escher la production d'une oxydation entre les différents composants Le boudin imprégné de métal fondu est amené, pour une nouvelle réduction de sa section et-une nouvelle augmentation dela compacité des fibres de carbone 1, à travers une autre filière 8 disposée dans le fond duréservoir 4. sn outre, dans la filière 8 est disposé un thermo-couple 9, car la température du métal fondu se trouvant à la sortie du boudin doit être très proche du point de fusion du métal de telle sorte que tout le métal soit encore fondu, cependant qu'il se solidifie aussitôt après sa sortie ae la filière 8. bans la filiere 8, la section du boudin de fibres est sifortement réduite que la proportion en volume des fibres de carbone dans le fil 10 sortant de la filière 8 est d'environ 50 . Le fil 10 sortant de la filière 8, passant par la section de refroidissement qui y fait suite, traverse encore un tube Il qui est maintenu, en commun avec l'intérieur du réservoir 4, sous un vide d'environ 10 4 mm de Hg. A l'extrémité du tube 11, sont disposées des bagues d'étanchéité 12 s'appliquant contre le fil 10, pour éviter une entrée d'air a l'intérieur du tube 11 et ainsi une oxydation. Comme, en passant à travers la première filière 3, les différentes fibres de carbone 1 du boudin qui lui est amené s'agglutinent l'une à l'autre, le boudin, lors de son introductiai dans le réservoir 4, peut passer, ae manière absolument étanche également, à travers les bagues d'étanchéité 13 s'appliquant convie lui, si bien qu'il est impossible sans autre disposition de fabriquer de grandes longueurs de fil 10. wu lieu de frire passer à travers un bain de métal fondu 5 le boudin rendu compact par la filière 3, il est aussi possible de faire pénétrer dans le boudin a- faisceau lâche une poudre métallique, et ensuite de l'étirer à travers la filière 3, ce qui produit également une matière première composite. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un boudin constitué par un grand nombre de fils ou de fils recouverts d'une rince couche de métal, agglutinés lesuns aux autres, caractérisé en ce que l'on fait passer ur; boudin de fibres, ou ae fils, en faisceau lâche et recouverts d'une couche de métal à travers au moins une filière, pour réduire sa section et augmenter la compacité des fibres ou ces fils ; et en ce que, lors de cette opération on chauffe le boudin das la zone d'action de ceste filaire à une température telle qu'il se produit une agglutina- tion des fibres, ou des fils, entre eux après la sortie du boudin hors de la filière. 2 - Procédé selon la revendication 1, cGractérisé en ce que l'on emploie des fibres ou des fils enrobés de nickel, de cuivre ou d'argent. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on emploie des fibres de carbone enrobées de nickel, ae cuivre ou d'argent. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on emploie des fibres de carbone dont le produit de base est du polyacrylonitrile. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réduit la section d boudin, lors du passage à travers la filière, d'une quantité telle que la superficie totale de la section des fibres ou des fils est d'au moins 20 ffi de la superficie del'cuverture dela filière. 6 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on chauffe le boudin dans la zone d'action de la filière à une température de 400 à o000C, de prèference 500 C 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on chauffe la filière a une température de 400 à 6000C. 8 - Procédé selon la revendication G, caractérisé en ce que l'on fait passer le boudin à travers la filaire à une vitesse de 0,5 cm/sec. 9 - Procédé selon la revendica-cion 1, c -actérisé en ce que, pour la fabrication en continu d'un fil ou d'une barre dont la matrice est renforcée de fibres ou de fils, on fait passer le boudin comportent les fibres ou les fils de renfDr- cement agglutinés les uns aux autres, après la sortie de la filière, à ravers un bain métal fondu servant à former le fil ou la barre, sous un vide ou un gaz protecteur, de sorte qu'il ne se produit aucune oxydation entre les différents composants et, qu'ensuite on fait passer le boudin imprégné de métal fondu à travers au moins une autre filière pour diminuer encore sa section et augmenter encore la compacité des fibres ou des fils. 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en que l'on maintient le bain de métal sous un vide d'au moins mm mm de Eg. ll - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on fait passer le boudin comportant des fibres ou fils de renforcement agglutinés les uns aux autres à travers la deuxième filière à la sortie du bain demétal. 12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on maintient le boudin, après sa sortie de la deu lème filière jusqu'à son refroidissement à une température déterminée, sous vide ou sous un gaz protecteur. 13 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on maintient la deuxième filière à une température teLe que la matière matricielle, enveloppant les fibres ou fils de renforcement, du boudin en sortant, n' est plus liquide. 14 - Dispositif pour la mise e oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une filière (3) pouvant être chauffée au moyen d'un moyen de chauffage (2). 15 - Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce cru'il comporte une conduite d'amenée pour conduire le boudin sortant de la filière (3) dun bain de métal fondu (5), un réservoir (') hermétique et chauffé pour recevoir ce dernier, et au moins une autre filière (8) pour le passage du boudin constitué par des fibres ou des fils enveloppés de la matière matricielle fondue, le réservoir (4) étant pourvu d'au moins une conduite d'arrivée ( 7) pour produire un vide en son intérieur ou y introduire un gaz protecteur. 16 - Dispositif selon la revendication 15, caractéri- sé en ce que la deuxième filière (8) et disposée dans 1 paroi du réservoir de telle sorte qu'elle est recouverte, du côté entrée, par le bain de métal (5) quand le dispositif est an service.