Brevet FR2529918A1 — publié le 19840113

Procédé pour la fabrication de non-tissés aiguille- tés en fibres minérales, en particulier réfractaires, et non-tissés réalisés selon ce procédé. La présente invention se rapporte à un procédé pour la fabrication de nontissés aiguilletés en fibres minérales, en particulier réfractaires, par aiguilletage d'une nappe de fibres enduites de lubrifiant, ainsi qu'à des non-tissés réalisés selon ce procédé. i Pour la fabrication de non-tissés, on utilise des fibres minérales, en particulier réfractaires, qui pendant leur fabrication sont enduites d'un lubrifiant ou d'un produit d'ensimage Ces lubrifiants ou produits d'ensimage sont généralement des huiles minérales L'élaboration de ces fibres minérales s'effectue par des procédés connus, par exemple par étirage, centrifugation, soufflage, soufflage- étirage ou centrifugation-soufflage Ces procédés sont par exemple décrits en détail dans "Ullmann, Enzyklopâdie der technischen Chemie, 4 ème édition, Volume 11, pages 365-369. Lorsque l'on dépose de telles fibres de verre munies de lubrifiants ou de produits d'ensimage et se présentant sous la forme d'une nappe de fibres de verre en désordre sur une bande et qu'on l'aiguillette ensuite, on obtient un non-tissé aiguilleté En pareil cas, il est toutefois néces- saire après l'aiguilletage de soumettre encore ces non-tissés à un traitement thermique à haute température, par exemple de 300 à 6000 C, afin de réduire les tensions internes des fibres et de supprimer ainsi leur élasticité résiduelle pour que le non-tissé aiguilleté soit de forme stable et ne modifie pas ses dimensions a plus ou moins brève échéance, en particulier son épaisseur, sous l'effet de l'augmentation de volume provoquée par l'élasticité résiduelle des fibres. Un autre effet de ce traitement thermique à haute température est l'élimination, c'est-à-dire la combustion complète du lubrifiant ou du produit d'ensimage Dans de nombreux cas cependant une telle combustion complète du lubrifiant ou du produit d'ensimage ne serait pas nécessaire, attendu que ces non-tissés aiguilletés en fibres minérales et en parti- culier réfractaires sont généralement exposés lors de leur utilisation à des températures très élevées éliminant plus ou moins le lubrifiant ou le produit d'ensimage. Par le brevet français 2 462 648, on sait déjà fabriquer un matériau isolant complexe qui se compose de plusieurs mats de fibres mutuellement réunis par aiguilletage. Comme illustré sur la figure 1 et par l'exemple correspon- dant de ce brevet français, on réunit par aiguilletage un mat de fibres minérales à un second mat en un matériau ther- miquement stable, par exemple un tissu de fibres de verre, et, entre ces deux couches, on interpose et on aiguillette un matériau en nappe constitué de fibres de nylon à haut point de ramollissement. Par le brevet américain 3 081 207, il est par ail- leurs connu d'asperger des mats de fibres de verre au moyen d'une solution d'une résine formaldéhyde en tant que liant pour assurer un meilleur liage des fibres de verre entre elles Dans ce procédé selon le brevet américain, il est toutefois nécessaire à la suite de l'aspersion de la solution de liant de procéder à un traitement thermique pour activer le liant, c'est-à-dire pour provoquer son durcissement et par ailleurs pour éliminer le solvant utilisé pour le liant. Pour la fabrication de non-tissés aiguilletés, la présente invention a par conséquent pour objet de mettre au point un procédé amélioré dans lequel il ne soit plus néces- saire après leur fabrication de soumettre les non-tissés aiguilletés à un traitement thermique à haute température, par exemple de 300 à 600 C ou au-dessus de la température de relaxation des fibres minérales, pour conférer à ces non- tissés aiguilletés une stabilité de forme, c'est-à-dire pour empêcher une modification ultérieure des dimensions lors du stockage et en particulier une augmentation de l'épaisseur des non-tissés. 252991-8 3. Ce résultat est atteint selon l'invention avec un procédé du type précité qui est caractérisé par le fait qu'après dépose de la nappe de fibres de l'épaisseur voulue et avant l'aiguilletage, on applique sur la nappe de fibres minérales une couche de fibres synthétiques, en particulier de fibres en polyéthylène, en alcool de polyvinyle, en poly- acrylates ou en polyamides. L'invention se rapporte également à des non-tissés en fibres minérales aiguilletées, en particulier réfractaires, qui sont fabricrués conformément au procédé selon l'invention. Comme fibres minérales, on peut utiliser dans le procédé selon l'invention toutes les fibres minérales usuel- -les en soi connues, en particulier les fibres ayant une forte teneur en oxyde d'aluminium (AI 203), zirconium, quartz, kaolin et cyanite. Ces fibres munies d'un lubrifiant ou d'un produit d'ensimage sont déposées à la manière d'une bande sans fin en forme de nappe sur un support approprié pour être ensuite soumises à une opération d'aiguilletage Dans le procédé selon l'invention, sur cette nappe de fibres une fois déposée, on applique une couche de fibres synthétiques avant de pro- céder à l'aiguilletage Cette application de la couche de fibres synthétiques peut par exemple s'effectuer à l'aide d'un flux d'air Comme fibres synthétiques, on utilise en particulier des fibres en-polyéthylène, en alcool de poly- vinyle ou en polyamides Les fibres synthétiques sont de préférence appliquées dans une proportion de 0,5 à-l Q% en poids, de préférence de l, 0 à 4,0 % en poids à chaque fois rapportée au poids des fibres minérales. Par l'expression "poids des fibres minérales", uti- lisée ici, on entend le poids des fibres minérales y compris celui des lubrifiants appliqués sur celles-ci, Comme la quantité de lubrifiants représente en général de 0,2 à 1,0 % en poids rapporté aux fibres minérales, cette quantité reste négligeable. Lors du processus d'aiguilletage, on obtient un feutrage intime des fibres synthétiques et des fibres minérales Il n'est donc plus nécessaire de soumettre le non-tissé aiguilleté terminé à un traitement thermique à haute température pour le déglaçage des fibres minérales et ainsi par conséquent pour la suppression de leurs-carac- téristiques élastiques et l'élimination dulubrifiant Comme les non-tissés fabriqués conformément au procédé selon l'invention sont plus ou moins soumis à un effet thermique lors de leur utilisation, le fait de ne pas éliminer le lubrifiant n'est pas gênant étant donné que l'élimination de ce dernier s'effectue d'une façon ou d'une autre lors de l'emploi des non-tissés. Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, on dépose plusieurs bandes de nappes de fibres les unes au-dessus des autres et sur chaque bande on applique après sa dépose une couche de fibres synthétiques avant la dépose de la bande denappes de fibres suivante Il est ainsi possible de fabriquer des non-tissés plus épais,par exemple jusqu'à 150 mm d'épaisseur Ces non- tissés présentent aussi en particulier une plus grande résistance à la traction. Dans un autre mode de réalisation avantageux du procédé selon l'invention, on réalise des non-tissés plus épais en pliant, avant l'aiguilletage, en deux ou plusieurs couches, la bande de nappes de fibres revêtue de la couche de fibres synthétiques Avec cette manière de procéder, il est également possible de fabriquer sans difficulté des non-tissés d'épaisseur pouvant atteindre 150 mm. Selon une autre particularité avantageuse du procédé selon l'invention, consécutivement au processus d'aiguilletage, on effectue un traitement thermique à une température modérée, par exemple comprise entre 100 et 200 C, c'est-à-dire un traitement thermique à une température légèrement supérieure à la température de ramollissementdu matériau des fibres synthétiques, de telle sorte qu' l'on obtient une fusion des fibres minérales et des fibres synthétiques En même temps que ce traitement thermique à température modérée, on peut éventuellement exécuter un traitement de compression permet- tant d'obtenir des non-tissés Dlus denses et éventuellement aussi des nontissés préformés dont la densité peut s'élever à 400 kg/cm 3 Un tel traitement thermique avec traitement de compression simultané est de préférence exécuté entre des outils de formage appropriés. Dans un autre mode de réalisation préféré du-procédé selon l'invention, entre différentes couches de bandes de nappes de fibres, on insère, avant l'aiguilletage, une armature sous la forme d'un tissu de fibres de verre, d'un tissu de fibres céramiques ou d'un tissu de fibres synthé- tiques Il est ainsi possible d'améliorer encore les carac- téristiques spécifiques des non-tissés De telles armatures peuvent aussi être utilisées en tant que couche inférieure ou supérieure. Dans un autre mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention dans lequel on utilise plusieurs couches de bandes de nappes de fibre, entre différentes couches, on insère une couche d'argile ou oxyde d'aluminium en tant que matière de remplissage Cela permet de modifier les carac- téristiques thermiques spécifiques de même que la densité des non-tissés ainsi fabriqués, par exemple d'obtenir de plus fortes densités La quantité de ces matériaux de remplissage peut représenter de 5 à 10 % en poids des fibres minérales. Dans un autre mode de réalisation préféré, en plus de la couche de fibres synthétiques, on applique encore à sec et avant l'aiguilletage une résine formaldéhyde pulvérulente en tant que liant sur la bande de nappes de fibres En tant que liant à base de résine formaldéhyde, on peut utiliser une résine mélamine-formaldéhyde, une résine urée-formaldéhyde et en particulier une résine phénol-formaldéhyde Ce liant à base de résine formaldéhyde est appliqué sous forme de poudre, par exemple par pulvérisations ou à l'aide d'un tamis appro- prié Grâce à l'emploi simultané d'un liant à base de résine formaldéhyde et de fibres synthétiques, on obtient une conso- lidation encore meilleure des différentes fibres entre elles *et un tel non-tiss& réalisé avec emploi supplémentaire d'un liant à base de résine formaldéhyde n'a pas besoin d'être chauffé après sa fabrication pour éliminer un quelconque solvant comme dans le cas des solutions de résine formaldéhyde utilisées selon l'état de la technique On peut Oventuellement utiliser une solution colloïdale de terre siliceuse. Un autre avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que la nappe de fibres peut être réalisée à partir de fibres non coupées, c'està-dire qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des fibres courtes, mais qu'on peut recourir à des fibres minérales non coupées d'une longueur moyenne se situant entre 30 et 50 cm. L'invention est expliquée en détail à l'aide des exemples suivants: Exemple 1. Dans cet exemple, on a utilisé des fibres céramiques ayant une teneur en A 1203 de 47 % A leur sortie de la chambre de cueillage d'un dispositif de filage, qn a déposé ces fibres céramiques sous la forme d'une nappe de fibres lâches ayant un poids par unité de surface de 1000 g/m et une largeur de 1320 mm et on les a introduites dans un dispositif de dépose en croix. Dans le sens opposé de ce dispositif, on a introduit en même temps par l'intermédiaire d'une bande transporteuse appropriée une nappe de fils acryliques l Aches-ayant un poids par unité de surface de 20 g/m, On a manoeuvré le dispositif pour la dépose en croix des bandes de manière à obtenir une bande de 1100 mm de largeur et constituée de quatre couches de chaque matériau, la couche inférieure de cette bande étant en fibres céramiques et la couche supérieure en fibres acryliques. On a engagé la bande ainsi réalisée dans une machine de préaiguilletage à 4,5 coups d'aiguilles/cm 2, puis on l'a fait passer à travers un métier à aiguilles à 40 coups d'aiguilles/cm opérant des deux côtés. Après le découpage des arêtes, on a obtenu un non- tissé aiguilleté ayant une épaisseur de 10 mm, une densité de 400 kg/m 3 et présentant une perte au feu de 5 % et une grande résistance mécanique. Exemple 2 Comme dans l'exemple 1 et conformément au mode opé-_ ratoire qui y est décrit, on a utilisé une nappe de fibres céramiques lâches ayant un poids par unité de surface de 600 g/m 2 et une largeur de 1320 mm, puis on a engagé cette nappe de fibres lâchesdans un dispositif pour la dépose en croix des bandes. On a manoeuvré ce dispositif de façon à obtenir une bande de deux couches de fibres céramiques d'une largeur de 1000 mm. En-dessous de cette bande, on a engagé un tissu de fibres de verre d'une largeur de 1200 mm et sur la surface de la bande en fibres céramiques, on a appliqué une nappe de fibres polyamides ayant un poids par unité de surface de g/cm 2 puis on l'a recouverte d'un tissu de fibres de verre ayant un poids par unité de surface de 300 g/m En opérant comme décrit pour l'exemple 1, on a obtenu un non-tissé renforcé présentant d'excellentes caractéristiques. Exemple 3 Sur un tissu tricoté en fibres de verre, on a déposé une nappe de fibres minérales lâches ayant un poids par unité de surface de 1200 g/m 2 et une largeur de 1200 mm Sur la surface de la nappe de fibres minérales, on a appliqué des fibres de polyéthylène ayant un poids par unité de surface de g/m sur lequel on a déposé à nouveau un tissu tricoté de fibres de verre Conformément au, mode opératoire de l'exemple 1, on a ensuite exécuté l'aiguilletage et la coupe des arêtes. On a ensuite imprégné le non-tissé ainsi obtenu d'une solution de terre siliceuse colloidale diluée à 10 % et on l'a pressé à chaud à 250 PC. On a obtenu dans ce cas un non-tissé présentant d'excellentes caractéristiques. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la fabrication de non-tissés aiguil- letés en fibres minérales, en particulier réfractaires, par aiguilletage d'une nappe de fibres enduites de lubrifiant, caractérisé par le fait qu'après dépose de la nappe de fibres de l'épaisseur voulue et avant l'aiguilletage, on applique sur la nappe de fibres minérales une couche de fibres synthétiques, en particulier de fibres en polyéthylène, en alcool de polyvinyle, en polyacrylates ou en polyamides. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on applique les fibres synthétiques dans une proportion de 0,5 à 10,0 % en poids rapportée au poids des fibres minérales. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que l'on dépose deux-ou plusieurs bandes de nappes de fibres les unes au-dessus des autres et que sur chaque bande on applique une couche de fibres synthétiques ayant la dépose de la bande de nappes de fibres suivante. 4 Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé par le fait qu'avant l'aiguilletage, on plie en deux ou en plusieurs couches la bande de nappes de fibres revêtue de la couche de fibres synthétiques. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par lefait qu'après l'aiguilletage, on exécute un traitement thermique, éventuellement avec traitement de compression simultané. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait qu'entre les différentes couches on insère une armaturesous la forme d'un tissu de fibres de verre, d'un tissu de fibres céramiques ou d'un tissu de fibres synthétiques, ces armatures pouvant aussi. être utilisées en tant que couche supérieure ou inférieure. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait qu'entre différentes couches, on insère une couche d'argile ou d'oxyde d'aluminium en tant que matériau de remplissage. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que sur la bande de nappes de fibres, en plus de la couche de fibres synthétiques, on applique encore à sec une résine formaldéhyde pulvérulente en tant que liant ou une solution de terre siliceuse collo- idale. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on utilise une nappe de fibres non coupées. Non-tissés, en fibres minérales, en particulier réfractaires, aiguilletées, fabriqués conformément au procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.