Brevet FR2608641A1 — publié le 19880624

I FILE DE FIBRES DE CARBONE La présente invention concerne un filé de fibres de carbone. Les fibres de carbone sont bien connues par leurs applications à usage technique; elles trouvent, en particulier, de nombreux emplois dans les matériaux composites. Actuellement sur le marché, il existe deux types de carbone, commercialisés en multifilaments continus dans les titres suivants Nombre de filaments Numéro métrique 3 K (K = 103) 5,12 6 K 2,56 12 K K 0,38 Les deux types de carbone se différencient par leurs propriétés physiques: Haute résistance (HR) Haut Module (HM) Teneur en carbone 97 % 99,5 % Résistance 3,3 GPa 2,2 GPa Module de Young 230 GPa 335 GPa Allongement de rupture 1,55 % 0,75 % Masse volumique 1,78 1,86 Diamètre des fibres 6,8 microns 6,6 microns. La variété des titrages proposés par les producteurs est donc très limitée. Par ailleurs, les filaments se présentent sous forme de rubans plats très lisses qui posent des problèmes au niveau de la stabilité du réseau, en particulier dans le cas o le produit est tissé. Il n'existe pas, pour le moment, sur le marché des filés de fibres de carbone permettant de répondre aux besoins de différents secteurs, et notamment de disposer d'une large gamme de titres fins qui n'existent pas en multifilaments. En effet, les seules fibres de carbone coupées que l'on rencontre actuellement sont constituées de fibres de très petites dimensions, obte- nues par coupe mécanique au couteau et qui ne sont en aucun cas suscep- tibles d'être réunies pour constituer des filés de fibres. La demanderesse a réussi, de façon surprenante, à mettre au point des fibres de carbone dont la longueur moyenne se situe entre et 120 mm et qui permettent d'obtenir des filés de fibres dans une plage de numéros métriques comprise entre Nm 1 et Nm 100. La figure unique du dessin schématique annexé est un diagramme de longueurs des fibres selon l'invention selon une répartition croissante des longueurs. On a porté en ordonnées les longueurs en centimètres et en abscisse la population des fibres exprimée en pourcentage du nom- bre de fils de cette population. On voit que la moyenne se situe autour de 110 mm. Le procédé de fabrication des filés de fibres de carbone selon l'invention consiste à transformer, selon un procédé de craquage par étirage et rupture contr8ôlée, des câbles de multifilaments dont le titre se situe entre 0,5 et I dtex pour obtenir des fibres longues dont la lon- gueur moyenne se situe, comme mentionné ci-avant, entre 100 et 120 mm, les fibres les plus longues atteignant 180 mm. Ces fibres longues peuvent ensuite être transformées sur un matériel de filature classique pour fibres longues en une gamme de filés dont les titres se situent entre Nm I et Nm 100. On effectue ensuite les opérations complémentaires de finition telles que le retordage à 2, 3 ou x bouts. Les fils simples peuvent être utilisés dans l'état o ils sortent de la filature après bobinage. Par rapport aux filaments de départ, les fils obtenus conservent % environ des propriétés mécaniques. D'autre part, à titre égal, le volume apparent des fils est supérieur à celui des filaments continus, et de section circulaire. Les nouveaux filés de fibres de carbone selon l'invention trouvent de très nombreuses applications dans différents secteurs, tels que les tissus pré-imprégnés pour composites, les tissus pour filtration sèche et humide et les tissus pour confection de cages de Faraday (résistance électrique: I microhm.m). Ils sont également très adaptés à la confection de tissus destinés à la carbonisation pour pièce ern carbone/carbone. En effet, la perte de masse de 3 % opposée au 35 % obtenu en partant de fils pré-oxydés à 65 % de carbone permet une économie de temps, de mise en oeuvre et de matière (freins, embrayages, pièces de friction, tuyères de moteurs à combustion interne, pièces diverses devant résister à des températures élevées). Enfin, ils peuvent être employés pour réaliser des garnitures d'étanchéité de haute performance sur les circuits vapeur ou eau sur- chauffée (450 C). Les filés de fibres de carbone selon l'invention présentent par rapport aux filaments continus les avantages suivants: - meilleure adéquation des titres de fil pour les emplois requis, en particulier, existence d'une large gamme de titres fins qui n'existent pas en multifilaments; - volume plus important à titre identique, - prix inférieur aux filaments continus en titres fins. - REVENDICATIONS - 1- Filés de fibres de carbone constitués de l'association intime de fibres de carbone dont la longueur moyenne se situe entre 100 et mm. 2- Procédé de fabrication des filés de fibres de carbone selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il consiste à transformer, selon un procédé de craquage par étirage et rupture contrôlée, des câbles de multifilaments dont le titre se situe entre 0,5 et 1 dtex pour obtenir des fibres longues dont la longueur moyenne se situe entre 100 et 120 mm, puis à transformer ces fibres sur un matériel de filature classique pour fibres longues en une gamme de filés dont les titres se situent entre Nm 1 et Nm 100. 3- Application des filés de fibres de carbone selon la revendica- tion 1 et la revendication 2 à la réalisation de tissus pré-imprégnés pour composites. 4- Application des filés de fibres de carbone selon la revendica- tion I et la revendication 2 à la réalisation de tissus pour filtration sèche et humide. - Application des filés de fibres de carbone selon la revendica- tion 1 et la revendication 2 à la réalisation de tissus pour confection de cages de Faraday. 6- Application des filés de fibres de carbone selon la revendica- tion I et la revendication 2 à la réalisation de tissus destinés à la carbo- nisation pour pièce en carbone/carbone. 7- Application des filés de fibres de carbone selon la revendica- tion 1 et la revendication 2 à la réalisation de garnitures d'étanchéité de haute performance.