Brevet FR2456801A1 — publié le 19801212

La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication d'un matériau composite à structure intégrée et le matériau obtenu. On connait déjà des produits non-tissés obtenus par voie sèche, comportant un mélange de fibres naturelles courtes et plus particulièrement de fibres de cuir défibrillé et de fibres synthétiques dont la consolidation est effectuée par addition d'un liant résineux suivie d'une opération de couture-tricotage. Dans ces matériaux composites à structure intégrée sont asso ciées une structure non tissée et une armure tricot à la différence des matériaux synthétiques poromères dans lesquels l'ar- mure tricot se trouve souvent prise en sandwich entre deux structures non tissées. Ces nouveaux matériaux ne présentent pas de problèmes de délaminage puisque le liage de la nappe, après cardage des fibres, est assuré par couture-tricotage : de plus le liage par couture-tricotage permet d'atteindre une certaine isotropie du matériau en particulier en ce qui concerne le 'r module d'élasticité. L'addition de liant chimique après l'opération de couturetricotage, indispensable pour éviter toute dispersion des fibres courtes peut toutefois contribuer à l'obtention de produits finis présentant une certaine dureté. La présente invention a pour objet un nouveau procédé de fabrication des matériaux composites à structure intégrée du type décrit ci-dessus ; ce nouveau procédé vise à améliorer l'étampe de mélange des fibres naturelles courtes et spécialement des fibres de cuir avec les fibres synthétiques et l'type de consolidation après cardage de la nappe obtenue. Ces deux étapes constituent en effet les étapes-clefs du procédé de fabrication d'un matériau composite intégré puisque c'est elles qui conditionnent les propriétés mécaniques et le comportement rhéologique du matériau final obtenu. L'originalité du procédé de fabrication selon l'invention, d'un matériau composite à structure intégrée, du type consistant à mélanger des fibres naturelles courtes et plus spécialement des fibres de cuir défibrillé et des fibres synthétiques, à carder et/ou à napper le mélange de fibres et à consolider la nappe obtenue par une opération de couture-tricotage, consiste à appliquer, en une première étape, sur les fibres synthétiques au moment de leur ouverture et avant leur mélange avec les fibres na turelles, une émulsion de résine autoréticulable, à effectuer immédiatement le mélange de ces fibres synthétiques avec les fibres naturelles courtes, à appliquer sur le mélange obtenu en une seconde étape et après un temps de repos variant entre 45 et 75 minutes et se situant de préférence autour de 60 minutes, un produit d'ensimage cationique éventuellement aditionné d'une faible quantité d'huile minérale émulsionnée ou de matière grasse non ionique, à effectuer, de façon connue en soi le cardage et/ou le nappage des fibres et leur consolidation par couture-tricotage. Selon une caractéristique préférée de l'invention, la résine autoréticulable est choisie parmi les résines acryliques et est employée à un pourcentage en matière sèche, par rapport au poids des fibres, variant entre 1,5 et 2,5 ,' et se situant de préférence autour de 2 ,'. Le produit d'ensimage cationique est choisi parmi les amines grasses oxyéthylées et les sels d'ammonium quaternaire et est employé à une dose variant entre 0,5 et 1,5 ,' et se situant de préférence autour de 1 % par rapport au poids du mélange de fibres. Selon une antre caractéristique de l'invention, la quantité de matière grasse non-ionique ajoutée au produit d'ensimage cationique se situe autour de 1 46 par rapport au produit d'ensimage. Lors de leur mélange avec les fibres synthétiques sur lesquelles a été appliquée, selon l'invention,la résine autoréticulable, les fibres courtes des fibres naturelles, et spécialement de cuir défibrillé, se fixent sur ces fibres synthétiques à la manière de flocs ce qui assure leur rétention ultérieure dant le voile lors des opérations de cardage et/ou de nappage. L'application, en une deuxième étape, sur le mélange obtenu d'un produit tensio-actif cationique a un rôle multiple. D'une part ce produit émulsionne partiellement la matière grasse se trouvant sur les fibres de cuir ; il contribue ensuite à la réticulation de la résine autoréticulable, anionique et il sue enfin, au niveau de la fibre même, le rôle d'un véritable apprêt antistatique. L'addition éventuelle, dans ce produit tensioactif cationique de faibles quantités d'huile minérale ou de matière grasse permet de jouer sur la teneur en gras, et partant, le toucher final du matériau composite intégré obtenu. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'étampe finale de consolidation est effectuée par couture-tricotage de la nappe de fibres recouvertes, sur au moins l'une de ses faces, d'une couche mince de renforcement. Ce matériau de renforcement est avantageusement choisi parmi les voiles minces de non-tissés, de types connus sous le nom de "Spun-bonded" ou liés en filature, et dont le poids au m2 se situe entre 20 et 80 g et de préférence entre 25 et 50 g. L'addition, éventuellement des deux côtés de la nappe de fibres1 de ce voile mince se révèle bénéfique sous plusieurs aspects. il permet tout d'abord d'éviter l'addition de liant polymère après- I'opération de couture-tricotage et facilite donc l'obtention de matériaux composites plus souples que ceux connus jusqu'alors. Les propriétés mécaniques des matériaux composites à structure intégrée ainsi obtenus sont également fortement amé liorées qu'il s'agisse de la résistance au frottement ou à l'abrasion ou de la stabilité dimensionnelle ; on constate- de plus un gain important en isotropie. I1 est d'autre part possible, en sélectionnant le ou les voiles de renforcement, d'améliorer les proprietés thermiques et spécialement la conductibilité thermique des matériaux composites obtenus. Enfin, suivant la nature des fibres constituant le ou les voiles de renforcement, il est possible de communiquer aux matériaux composites obtenus une certaine affinité pour les colorants ; c'est ainsi que l'utilisation d'un voile spun-bonded à base de fibres de polyester permettra ultérieurement de teindre ou d'imprimer le matériau composite avec des colorants applicables par transfert thermique. La présente invention concerne salement les matériaux composites à structure intégrée obtenus par mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. - REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un matéria composite à structure intégrée, du type consistant à mélanger des fibres naturelles courtes et plus spécialement des fibres de cuir défihrill et des fibres synthétiques, à carder et/ou à napper le melange de fibres et à consolider la nappe obtenue par une opération de couture-tricotage, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer, en une première étape, sur les fibres synthétiques au moment de leur ouverture et avant leur mélange avec les fibres naturelles, une émulsion de résine autoréticulable, à effectuer immédiatement le mélange de ces fibres synthétiques avec les fibres naturelles courtes, à appliquer sur le mélange obtenu, en une seconde étape et après un temps de repos variant entre 45 et 75 minutes et se situant de préférence autour de 60 minutes, un produit d'ensimage cationique éventuellement aditionné d'une faible quantité d'huile minérale émulsionnée ou de matière grasse non ionique, a effectuer de façon connue en soi le cardage et/ou le nappage des fibres et leur consolidation par couture-tricotage. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine autoréticulable est choisie parmi les résines acryliques et est employée à un pourcentage en matière sèche, par rapport au poids des fibres, variant entre 1,5 et 2,5 % et se situant de préférence autour de 2 %. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit d'ensimage cationique est choisi parmi les amines grasses oxycthylées et les sels d'ammonium quaternaire et est employé à une dose variant entre 0,5 et 1,5 % et se situant de pre-- férence autour de 1 %, par rapport au poids du melange de fibres. 4 - Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que la quantité de matière grasse non ionique ajoutée au produit d'ensimage cationique se situe autour de 1 4 par rapport au produit d'ensimage. 5 - Produit selon la revendication l, caractérisé en ce que l'étape finale de consolidation est effectuée par couture-tricotag de la nappe de fibres recouverte, sur au moins l'une de ses faces d'une couche mince de renforcement. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ce matériau de renforcement est choisi parmi les voiles minces de non-tissés, de types connus sous le nom de "Spun-bonded" ou liés en filature, et dont le poids au m2 se situe entre 20 et 80 g et de préférence entre 25 et50 g. 7 - Matériaux composites à structure intégrée, obtenus par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.