Brevet FR2418293A1 — publié le 19790921

La présente invention concerne de nouveaux produits pour la construction électrique, qui comprennent un complexe de fibres de verre et de résine phénolique. Elle concerne également un procédé d'obtention de tels produits et l'application de ceux-ci dans la construction électrique, en particulier à titre d'isolants. On sait fabriquer des stratifiés à base de mat de verre avec des résines thermodurcissables telles que les résines époxydes et polyester. Ces stratifiés sont obtenus par arrosage des-feuilles de mat de verre avec des résines liquides sans solvant ou contenant des monomères, teX que le styrène dans le cas des résines polyesters, L'imprégnation des fibres de verre peut se faire feuille par feuille ou à partir d'un empilage de feuilles de mat de verre dont le poids par m2 varie entre 300 g et 900 g . L'ensemble des feuilles imprégnées est placé dans un moule métallique, lui-mEme monté dans une presse chauffante. Selon les qualités de résine et sa quantité par rapport au verre, la présence ou l'absence de charges, les conditions de pression et de cuisson, on obtient desstratifiés dont la résistance à la flexion varie entre 10 et 40 da N/mm2,mais ces produits possèdent des résistances en traction très faibles par le fait que les fibres-sont en désordre et qu'elles ne sont liées, l'uneà I'autre,que quepar la pré- sence de la résine. L'utilisation de tissu de verre à la place des mats de verre permet d'obtenir de bonnes résistances à la traction mais leur cotit est beaucoup plus élevé et, lorsqu'on utilise des tissus économiques à fort grammage, l'adhérence entre les couches est faible. On a maintenant trouvé un nouveau produit pour la construction électrique à base d'un complexe de fibres de verre et d'une résine phénolique qui présente des propriétés supérieures à celles des ratifiés connus. La présente invention concerne donc un nouveau produit à usage électrique, à base d'un complexe de fibres de verre et d'une résine phénolique. Les complexes de fibres de verre qui conviennent aux fins de l'invention sont des complexes mat-tissu de fibres de verre. Ils sont composés de mats de fibres de verre, à fibres courtes, d'un grammage variant entre 300 et 600 g/ m2 et d'un tissu de fibres de verre, par exemple d'un tissu couramment #énommé-1roving", qui possède un grammage équivalent. La liaison entre les deux constituants de ce complexe est réalisée par piquage à l'aide de fils de verre. Selon les résistances à la traction désirées, on peut intercaler entre deux complexes mat-tissu de fibres de verre liés par piquage un mat de fibres de verre seul, ce qui permet l'obtenu tion de complexes mat-tissu de grammage variable. Le procédé pour l'obtention des stratifiés selon l'invention consiste à imprégner, avantageusement en continu, le complexe mattissu défini cjrdessus avec une résine phénolique en solution, à découper en feuilles le préimprégné ainsi obtenu et à cuire sous pression les feuilles empilées. L'imprégnation est réalisée par enduction à l'aide d'une solution de résine phénolique, par exemple une solution aqueuse ou alcoolique, et séchage ultérieur. La température de séchage varie suivant la durée de celui-ci et la nature du préimprégné désiré elle doit entre suffisante pour permettre l'élimination du solvant utilisé pour l'enduction à l'aide de la résine phénolique. A titre d'exemple, le séchage peut être effectué dans un four de 15 mètres de long, la température de séchage variant alors entre 110 et 1300C pour une vitesse de passage de 3,5 m/mn. Pour obtenir un séchage moins prononcé, donc un préimprégné plus souple, on peut effectuer le séchage avec une vitesse de passage plus grande. La cuisson est généralement réalisée à une température comprise entre 140 et 165 OC, sous une pression de 20 à 40 kg/cm2. La cuisson est réalisée dans des dispositifs appropriés pour donner au produit une forme quelconque appropriée. Par exemple, le préimprégné peut Entre mis dans des moules ou sur des mandrins pour obtenir le produit de l'invention sous forme tubulaire ou de plaque. Avec le procédé selon l'invention, on est en mesure d'obtenir des résistances en traction de 40 da N/mm2 alors que les meilleurs stratifiés mat de verre avec résine époxyde possèdent une résistance en traction de 25 da N/mm2 à 250C. Ces résultats sont également maintenus lorsque la mesure se fait à plus haute température comme par exemple à 15000. L'invention met à profit les excellentes propriétés des résines phénoliques pour l'enduction du complexe de fibres de verre défini ci-dessus. En effet, il ntest pas possible d'utiliser les résines phénoliques avec solvant pour l'imprégnation des mats de verre dont la résistance mécanique en traction n'est pas suffisante pour permettre un passage sur machine à enduire. La présence du tissu roving dans le complexe de fibres de verre mis en oeuvre selon l'invention assure les propriétés nécessaires pour une enduction sur machine horizontale ou verticale avec des résines phénoliques en solution aqueuse ou non.Avec une qualité de résine appropriée et des conditions de séchage assurant un fluage moyen de la résine, on obtient un préimprégné susceptible d'être mis sous presse à chaud afin d'obtenir un stratifié homogène et possédant un ensemble de propriétés bien supérieures à celles obtenues avec des tissus de verre normaux et les mêmes résines phénoliques. En effet, la résistance à la flexion des meilleurs stratifiés tissu de verre et résine phénolique est limitée à 20 da N/mm2 alors qu'avec le nouveau produit selon l'inventionZon peut atteindre 45 da N/mm2 en résistance à la flexion. Ces valeurs très élevées ne sont obtenuespour les stratifiés à base de tissus de verre, qu'avec l'utilisation de résines autres que phénoliques et dont le prix de revient est bien plus élevé. L'invention va être maintenant décrite plus en détail par les exemples non limitatifs ci-après. - Exemple i On a utilisé une résine phénolique du type ré sol ayant les caracté ristiques suivantes viscosité à 200C = 300 à 350 cp extrait sec = 60 i 1 # gel temps à 1300C = 6 à 7 minutes solvant = alcool méthylique. A l'aide de cette dissolution, on a enduit un complexe de fibre de verre ayant un poids au m2 de 900 g (450g de tissu roving et 450 g de mat de verre) par passage dans une machine horizontale. Avec un four de 15 m de long et une température variant entre 110 et 1300C, la vitesse de passage était de 3,5 m/mn. Dans ces conditions, on a obtenu un préimprégné ayant les caractéristiques suivantes charge en résine = 40 # fluage = 3,5 ss ("flow-test") matières volatiles = 1,8 % Le préimprégné a été découpé en feuilles qui ont été empilées puis disposées dans le casier d'une presse chauffante sous 20 g/cm2 de pression et après un séjour de 1 H à 1500C, on a obtenu un produit possédant d'excellentes propriétés - contrainte de rupture à la flexion à 200C = 40 da N/mm2 - " " " " " à 1300C = 25 da N/mm2 - module d'élasticité = 2500 da N/mm2 - résistance au choc ZWICK (Norme ISO) = 1,5 da N/mm2 - rigidité diélectrique . à sec > 20 KV/mm . après 24 H dans l'eau = 19 KV/mm - résistivité transversale . à sec 4 x î#2# cm?/cm . après 24 H dans l'eau 7 x 1011 si cm2/cm - résistance d'isolement à sec 9 x 101 zaL . après 24 H dans l'eau 25 x - résistance à la flamme = VO selon la norme UL 94 - densité : 1,60 - absorption d'eau après 24 heures : Exemple 2 A partir des composants de l'exemple 1, l'enduction a été effectuée avec une vitesse légèrement supérieure afin d'avoir un séchage moins prononcé. Le préimprégné possédait les caractéristiques suivantes pour une vitesse de passage dans le four de 4 m/mn: - charge en résine : 37 ss - fluage : 9,5 ,# ("flow-test") - matières volatiles : 3,5 ss Ce produit très souple a été enroulé sur un mandrin métallique de diamètre 30mm et chauffé à 1200C. Au fur et à mesure de l'enroule- ment, la matière a été pressée à l'aide d'un cylindre presseur. Après 6 tours d'épaisseur, on a arrêté l'enroulement et le mandrin gainé a été mis dans une étuve à 1400C pour assurer la cuisson de la résine pendant 6 heures. Après démoulage, on a obtenu un tube homogène possédant des caractéristiques semblables au stratifié obtenu selon l'exemple numéro 1. Exemple 3 On a remplacé la résine de l'exemple 1 par une résine phénolique possédant une résistance thermique élevée. Sans changer les conditions opératoires de l'exemple 1, on a obtenu un produit dont la résistance thermique était particulièrement élevée Après 33 fours à 200 C, la résistance à la flexion était encore de 35 da N/mm2, le module d'élasticité de 220C da N/mm2, et la varia tion d'épaisseur restait très faible (1,6 % pour du 4 mm d'épais- seur). Les produits selon L'invention peuvent remplacer avantageusement, par leur qualité exceptionnelle, la plupart des stratifiés a' base de tissus de verre et de mats de verre, à titre d'isolants et de pièces de calage dans la construction électrique. REVENDICATIONS 1. Produit pour la construction électrique à base d'un complexe de fibres de verre et d'une résine phénolique, ledit complexe de fibres de verre étant constitué d'un mat de fibres de verra à fibres courtes, d'un grammage variant entre 300 et 600 g/mȇt d'un tissu de fibres de verre "roving" d'un grammage équivalent, le mat de fibres de verre et le tissu roving étant liés par piquage à l'aide de fils de verre. 2. Procédé pour l'obtention d'un produit pour la construction électrique à base d'un complexe de fibres de verre et d'une résine phénolique, ledit complexe de fibres de verre étant constitué d'un mat de fibres de verre, à fibres courtes, d'un grammage variant entre 300 et 600 g/m2 et d'un tissu de fibres de verre "roving"d'un grammage équivalent, le mat de fibres de verre et le tissu roving étant liés par piquage à l'aide de fils de verre, caractérisé en ce qu'il consiste 1) à imprégner > avantageusement en continu,ledit complexe de fibres de verre avec une résine phénolique en solution ; 2) à découper en feuilles le préimprégné ainsi obtenu et à cuire sous pression les feuilles empilées. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'imprégnation se fait par enduction à l'aide d'une solution de résine phénolique et séchage ultérieur. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la cuisson a lieu à une température entre 140 et 1650C sous une pression de 20 à 40 kg/cm2. 5. Application des produits selon la revendication 1, à la construction électrique notamment à titre d'isolants électriques ou de pièces de calage.