Brevet FR2622604A1 — publié le 19890505

COMPLEXE TEXTILE MULTICOUCHES A BASE DE NAPPES FIBREUSES AYANT DES CARACTERISTIQUES DIFFERENTES. La présente invention concerne un nouveau type de matériaux constitués par un complexe textile multicou- ches réalisé à partir de nappes fibreuses utilisables soit telles quelles, soit comme supports d'enduction ou armatures de renforcement d'articles stratifiés à base de résine, de revêtement d'étanchéité constitué d'un support noyé dans une composition de bitume.. Depuis fort longtemps, il a été proposé de réaliser des complexes textiles multicouches à base de nappes non tissées fibreuses, ayant des caractéristiques différen- tes, ces complexes étant éventuellement renforcés par une âme- tissée, non tissée, ou tout autre matériau, par exemple une couche de mousse et ce, en vue de leur conférer des propriétés optimales en fonction de leurs applications. Ainsi, par exemple, il a été envisagé de réaliser des complexes non tissés/tissus et/ou d'associer des nappes à base de matières différentes, par exemple un non-tissé polyester et un voile de fibres de verre. Dans tous ces complexes, le principal problème qui se pose est celui de la liaison des différentes couches textiles entre elles. A ce jour, les principales prdpo- sitions pour réaliser cette liaison consistent à asso- cier les différentes couches entre elles par collage (voir US-A-4 539 250 et 4 491 617),par couture-tricotage (US-A-3 044 146) ou par aiguilletage (voir FR-A-2 562 472 correspondant au brevet US 4 576 858). - 2 - Si les techniques faisant appel au collage permet- tent d'obtenir des complexes dont les faces extérieures peuvent être à base de matériaux ayant des caractéristi- ques différentes, par exemple une face constituée essen- tiellement de fibres synthétiques (polyester, polyami- de..), l'autre face étant quant à elle constituée de fibres minérales (verre par exemple) , elles présentent cependant comme inconvénients, du fait de la présence d'un adhésif, de poser des problèmes lorsque l'on sou- haite imprégner ou enduire la structure ainsi réalisée. Ainsi, par exemple, lorsque l'on souhaite utiliser un tel matériau complexe comme armature de renforcement d'un revêtement d'étanchéité à base d'une composition de bitume, la présence de colle entraîne des risques de résidus aqueux dans le produit, qui sont très souvent à l'origine de la formation de bulles dans le bitume. De plus, la présence de colle confère au complexe réalisé une certaine raideur ou rigidité. Enfin, malgré des pro- grès faits dans le domaine des colles, des risques de délaminage entre les couches subsistent toujours. Dans son brevet français 2 562 472 (correspondant au brevet US 4 576 858), le Demandeur a proposé un nou- veau type de matériau qui permet de résoudre ce problème de liaison entre les couches, et d'obtenir des complexes très homogènes et ce, sans apport de matières liantes. Selon ce document, les différentes couches de matières sont intimement mélangées les unes aux autres et liées mécaniquement entre elles, la liaison entre les diffé- rentes couches étant obtenue par aiguilletage. Cette solution permet de réaliser des complexes multicouches divers tels que par exemple des complexes constitués de fibres de verre et de fibres polyester, éventuellement combinées à des éléments additionnels de renforcement, tels que notamment des grilles non tissées. Cependant, -3- il a été constaté que l'action des aiguilles lors de l'association des nappes fibreuses et plus particulière- ment dans le cas o des renforts additionnels (grilles tissées ou non, feuilles de mousse..) étaient associés auxdites nappes, qu'il pouvait y avoir une détérioration desdits renforts. Par ailleurs, selon les enseignements de ce brevet,l'opération d'aiguilletage permet d'inplan- ter les fibres des nappes, notamment des fibres de verre, dans toute l'épaisseur de l'autre nappe consti- tuée par exemple d'un non-tissé polyester, de telle sorte que les fibres de la première nappe sur laquelle s'exerce l'action des aiguilles dépassent de chaque c6té de l'autre nappe qui sert donc de support. En conséquen- ce, dans le complexe terminé, les faces externes sont toutes les deux à base de fibres de même nature. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type de matériau qui comme celui décrit dans le brevet précité, est à base de nappes fibreuses ayant des caractéristiques différentes, lesdites nappes étant liées entre elles par enchevêtre- ment des fibres de l'une des nappes au travers de la se- conde qui, par une sélection appropriée, des nappes fibreuses que l'on ensemble ainsi que par le choix d'une technique d'enchevêtrement connue par ailleurs, mise en oeuvre dans des conditions bien précises, à savoir la technique d'"aiguilletage" faisant appel non pas à des aiguilles mais à l'action de jets de fluide sous pres- sion (air ou eau) qui non seulement permet de conserver les caractéristiques (résistance, bonne liaison des nap- pes entre elles sans apport de colle..) des articles ob- tenus selon le brevet précité, mais a également la particularité de présenter des surfaces externes qui sont, sinon en totalité, mais du moins pour partie majo- ritaire, constituées de fibres d'une seule et même - 4 - nature, chaque face conservant les propriétés spécifi- ques des fibres de chacune des nappes d'origine entrant dans la réalisation du complexe. Le complexe textile multicouches conforme à l'in- vention se caractérise en ce que: - l'une des nappes entrant dans sa composition est à base de fibres synthétiques, souples, non cassantes, telles que des fibres de polyester, polyamide, polypro- pylène.. - l'autre nappe est à base de fibres minérales re- lativement raides et cassantes (telles que verre, amian- te..); - une partie minoritaire des fibres synthétiques sont implantées dans l'épaisseur de la nappe à base de fibres minérales et ce, sans ressortir en surface de cette dernière. En d'autres termes, dans le matériau conforme à l'invention, les fibres qui assurent la liaison entre les différentes couches sont des fibres synthétiques ré-orientées dans le sens de l'épaisseur du complexe multicouches, la ré-orientation étant réalisée de telle sorte qu'elle traverse l'ensemble de l'empilement formé sans toutefois ressortir à l'extérieur de la couche à base de fibres minérales, de manière à ne pas altérer les propriétés de surface de cette dernière. Au maximum, les extrémités des fibres synthétiques ainsi implantées viendront afleurer la surface de la nappe à base de fibres minérales. Si le matériau conforme à l'invention peut être constitué uniquement de structures fibreuses non tissées, bien entendu, on pourrait lui associer une ar- mature de renforcement interne, telle qu'une grille tex- tile tissée ou non tissée, une feuille de mousse, un feutre, un film ou toute combinaison de tels éléments. - 5 - L'invention concerne également un procédé permettant l'obtention d'un tel complexe, ce procédé consistant à superposer au moins deux nappes fibreuses non tissées, réalisées par voie sèche (cardage notamment) , l'une de ces nappes étant constituée de fibres synthétiques sou- ples, non cassantes, l'autre de fibres minérales relati- vement rigides et cassantes, le procédé selon l'inven- tion se caractérisant par le fait que l'on soumet l'em- pilement de nappes ainsi réalisées à l'action de jets de fluides (air ou eau) agissant sur les matériaux superpo- sés sur la surface de la nappe à base de fibres synthé- tiques, de manière à ré-orienter une partie des fibres dans le sens de l'épaisseur, l'empilement étant, lors de l'action des jets, supporté par une surface continue, perméable, évitant que les fibres synthétiques ne res- sortent à l'extérieur de la surface de la nappe à base de fibres minérales. Conformément au procédé selon l'invention, il est possible d'interposer entre les deux nappes fibreuses précitées tout élément additionnel, tel que par exemple une grille textile (tissée ou non), un tissu, un tricot, une feuille de mousse.., ces éléments étant interposes seuls ou en combinaison les uns avec les autres en fonc- tion des résultats recherchés et l'ensemble des couches étant reliées entre elles par les fibres synthétiques ré-orientées dans le sens de l'épaisseur. I1 est évident que ces couches additionnelles doivent pouvoir être tra- versées par les jets de fluide. Par ailleurs, selon une forme de mise en oeuvre préférentielle du procédé selon l'invention, forme selon laquelle on utilise comme jets de fluide des jets d'eau, il est avantageux avant de soumettre les matériaux su- perposés à l'action desdits jets, de les comprimer, de préférence en les humidifiant de telle sorte que l'opé- ration se réalise en ayant un empilement ayant la plus -6-- faible épaisseur possible par rapport au nombre de cou- ches entrant dans sa composition. Les nouveaux matériaux conformes à l'invention pré- sentent de très nombreux avantages par rapport aux ma- tériaux multicouches antérieurs, par le fait que les fibres souples synthétiques (polyester par exemple) qui pénètrent à travers la nappe à base de fibres raides (verre), permettent d'obtenir un matériau composite uni- que de faible épaisseur et dépourvu de tout apport de colle, permettant de nombreuses utilisations telles que par exemple renforcement des membranes de toitures, des structures stratifiées à base de résine.. Par ailleurs, une telle liaison entre les couches évite tout risque de délaminage, les crochets fibreux obtenus par la pénétration des jets sur le voile en fibres synthétiques à travers la couche de voile en fi- bres minérales,permettant d'obtenir un composite strati- fié sans colle, facilitant la pénétration du bitume, de la résine.. De plus, l'absence de colle diminue les risques de résidus aqueux dans le produit qui, très souvent sont à l'origine de la formation de bulles. Par ailleurs, les fibres minérales (verre) étant disposées sur une seule face du complexe, cela permet de réaliser des produits terminés (par exemple revêtements bitumineux) répondant aux caractéristiques exigées pour les problèmes de non-feu. La réalisation du complexe grâce à la liaison au moyen de jets permet d'obtenir un produit d'une grande souplesse, irréalisable par une liaison des différentes couches de manière conventionnelle, au moyen d'un adhé- sif. - 7 - Enfin, il a été constaté, notamment dans le cas o la nappe à base de fibres minérales est constituée de fibres de verre, que les fibres de cette nappe qui sont intimement liées à la fibre synthétique (polyester), possèdent des propriétés avantageuses de résistance à la rupture par traction, une stabilité dimensionnelle ther- mique, de résistance à l'usure, de détérioration telles qu'elles peuvent être dues par exemple aux rayons ultra- violets. L'invention, les avantages qu'elle apporte et les différentes applications que peut recevoir un tel maté- riau, sera cependant mieux comprise grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif mais non limitatifs, et qui sont illustrés par les deux figu- res jointes dans lesquelles: - la figure 1 est une vue schématique en perspecti- ve, montrant la structure générale du matériau conforme à l'invention et qui comporte, dans ce mode de réalisa- tion, une armature interne additionnelle de renforce- ment - la figure 2 illustre schématiquement, vu de côté, le processus opératoire d'obtention d'un tel matériau. La figure 1 illustre d'une manière générale, en perspective éclatée, la structure du matériau selon l'invention qui est constituée de nappes fibreuses (1,2) ayant des caractéristiques différentes, ces nappes étant liées entre elles par enchevêtrement des fibres (3) de l'une des nappes (1) au travers de la seconde (2). Conformément à l'invention, l'une des nappes, (1) dans le cas présent est à base de fibres synthétiques souples, non cassantes, alors que l'autre nappe (2) est, quant à elle, à base de fibres minérales relativement rigides et cassantes, telles que par exemple de fibres de verre, d'amiante, de carbone.. -8 Afin d'obtenir un matériau conforme à l'invention dans lequel les faces extérieures (4,5) du complexe con- servent les caractéristiques des nappes fibreuses (1,2) d'origine, l'association des nappes entre elles est réa- lisée de telle sorte que ce soit des fibres synthéti- ques, souples, qui soient amenées à pénétrer à l'inté- rieur de la nappe à base de fibres minérales. Pour ce faire, on fait appel à la technique d'enchevêtrement ou d'emmêlement désignée par les techniciens par l'expression "entremêlement hydraulique" et dont le principe est schématisé à la figure 2 et qui consiste, d'une manière générale, à soumettre la superposition de nappes fibreuses à l'action de jets de fluide provenant de buses (6). Les nappes superposées (1) et (2) sont, conformément à l'invention, amenées en-dessous des buses (6) au moyen d'un tapis transporteur (7) permettant de les maintenir à plat lors de l'opération d'entremêlement. Lors de cette opération, la nappe sur laquelle s'exercent directementles jets de fluide est la nappe (1) constituée de fibres synthétiques alors que la nappe (2) est, quant à elle, maintenue sur le tapis support (7). Grâce à un tel mode de mise en oeuvre, sous l'action des jets de fluide provenant des buses (6), une partie (3) des fibres de la nappe (2) est ré-orientée pour venir pénétrer à l'intérieur de la nappe (2), l'extrémité (8) desdites fibres ainsi réorientées venant au plus afleurer la surface inférieure (5) de la nappe (2) qui est en contact avec le tapis support (7). En procédant de cette manière, la surface supérieu- re (4) de la nappe (1) présente de petites perforations qui sont pratiquement invisibles étant donné du fait de l'orientation des fibres et qui sont réparties au hasard, cette surface supérieure étant bien entendu constituée uniquement de fibres synthétiques, la surface (5) de la nappe à base de fibres minérales conservant, quant à elle, ses propriétés d'origine, par exemple ses - 9 - caractéristiques non-feu dans le cas o les fibres de la nappe (2) sont à base de verre. Bien entendu, les propriétés seront fonction du matériau choisi. Si le matériau conforme à l'invention peut être constitué uniquement de nappes fibreuses ainsi liées entre elles, il est cependant préférable, afin notamment de communiquer au complexe des caractéristiques de ré- sistance mécanique en traction tant dans le sens long que dans le sens travers, d'incorporer entre les deux nappes (1,2) un renfort additionnel (9) constitué par exemple par une grille textile (tissée ou non), un tissu, un tricot.. à base d'une matière qui peut être soit identique à l'une des matières constituant les nappes (1,2) soit différente. Bien entendu, la structure de ce renfort additionnel doit être telle que les fibres (3) de la nappe (1) qui sont ré-orientées puissent la traverser sous l'action des jets de fluide (6). Exemple 1: On réalise un matériau conforme à l'invention à partir des deux composants suivants: - pour la nappe fibreuse (1) à base de fibres syn- thétiques souples, un voile de polyester obtenu par car- dage a partir de fibres de 6,6 Dtex, coupe 50 mm pesant 150 g/m2 et ayant une épaisseur moyenne de 5mm; - pour la nappe (2) à base de fibres minérales, un voile de fibres de verre ayant une longueur de 50 mm, un diamètre de 14 microns, pesant 75 g/m2 et ayant une épaisseur moyenne de 2 mm. Ces deux nappes (1,2) sont superposées.et amenées sur une installation du type illustré à la figure 2, de telle sorte que la nappe (1) soit située en regard des jets de fluide (6). Avant traitement par les jets de - 10 - fluide (6), le complexe formé est de préférence soumis à l'action de moyens (10) (non représentés sur la figure 2) permettant de le comprimer et, dans le cas o les jets de fluide sont des jets d'eau, d'humidifier les nappes ainsi comprimées. La pression des jets de fluide sera variable en fonction de l'épaisseur du nombre de nappes superposées, cette pression étant en général comprise entre 30 et 150 bars et, dans le cas présent, de l'ordre de 70 bars. A la sortie de l'installation, on obtient un complexe constitué de deux nappes fibreuses différentes parfaitement liées entre elles et les fibres (3) de la nappe (1) qui ont été entraînées au travers de la nappe (2) ne dépassent pas par rapport à la surface (5) de cette nappe. Un tel matériau peut être utilisé dans de nombreu- ses applications et notamment comme support d'enduction, par exemple pour réaliser un renfort de chappe de bitume. Exemple 2: On répète l'exemple 1 mais on interpose entre les deux nappes (1,2) une grille (9), à base de fils de ver- re (silione) comportant quatre fils et quatre trames par centimètre, chaque fil ayant un titre de 51 Tex. Cette grille pèse 50 g/m2. Après traitement conformément à l'invention, on ob- tient une structure complexe ayant exactement la confi- guration donnée à la figure 1 et dans laquelle l'une des faces (4) est à base de fibres de polyester, l'autre face (5) étant, quant à elle, à base de fibres de verre. - il - Un tel matériau est particulièrement adapté pour être utilisé comme support de bitume permettant de réa- liser un revêtement d'étanchéitémenocouche afin d'ob- tenir un revêtement ayant d'excellentes caractéristiques de stabilité dimensionnelle, de résistance au poinçonne- ment statique et dynamique. Le matériau décrit précédemment peut être facile- ment stocké et manipulé. Par ailleurs, les propriétés de chacune des couches sont conservées, ce qui est particu- lièrement intéressant lorsque l'on souhaite, par exemple obtenir une face non feu et l'autre face violente. De plus, l'opération d'entremêlement provoque, de manière évidente, des canaux à l'intérieur du complexe qui favo- risent la pénétration des résines, bitumes, ou de tout autres matières que l'on souhaiterait associer à un tel complexe. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi, si dans l'exemple qui précède, chacune des nappes (1,2) était constituée d'un même type de fibres, il pourrait être envisagé d'inclure à ces nappes des additifs divers ou de les mélanger à d'autres fibres. Par exemple, on pourrait incorporer à l'intérieur de la nappe à base de fibres thermoplastiques des fibres ther- mofusibles dont les propriétés pourraient être révélées ultérieurement, des fibres susceptibles de friser ou de révéler d'autres propriétés, permettant d'avoir une meilleure cohésion (fibres bilames par exemple). - 12 - REVENDICATIONS 1/ Complexe textile multicouches à base de nappes fibreuses (1,2) ayant des caractéristiques différentes, lesdites nappes étant liées entre elles par enchevêtre- ment des fibres de l'une des nappes (1) au travers de la seconde (2), caractérisé en ce que: - l'une des nappes (1) entrant dans sa composition est à base de fibres synthétiques, souples, non cassan- tes telles que des fibres de polyester, polyamide, poly- propylène - l'autre nappe (2) est à base de fibres minérales relativement raides et cassantes (telles que verre, amiante..); - une partie minoritaire (3) des fibres synthéti- ques sont implantées dans l'épaisseur de la nappe (2) à base de fibres minérales et ce, sans ressortir en surfa- ce de cette dernière. 2/ Complexe multicouches selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une armature de renfor- cement interne (9). 3/ Complexe selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'armature interne de renforcement (9) est une grille textile (tissée ou non tissée), un tissu 4/ Matériau selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'armature de renforcement est une feuille de mousse ou un feutre. / Procédé permettant l'obtention de matériaux se- lon l'une des revendications 1 à 4, qui consiste à su- perposer au moins deux nappes fibreuses non tissées (1, 2), réalisées par voie sèche, l'une de ces nappes (1) étant constituée de fibres synthétiques souples non cas- - 13 - santes, l'autre (2) de fibres minérales relativement ri- gides et cassantes, caractérisé par le fait que l'on soumet l'empilement de nappes (1,2) ainsi réalisées à l'action de jets de fluide (6) agissant sur les matériaux superposés sur la surface (4) de la nappe (1) à base de fibres synthétiques, de manière à ré-orienter partie des fibres (3) dans le sens de l'épaisseur, l'em- pilement étant, lors de l'action des jets (6), suppor- té par une surface continue (7) perméable, évitant que les fibres synthétiques (3) ne ressortent à l'extérieur de la surface (8) de la nappe (2) à base de fibres miné- rales., 6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'empilement de nappes est comprimé avant l'action des jets de fluide et est soumis à cette action en la maintenant dans cet état comprimé. 7/ Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les jets de fluide sont des jets liquides, les nappes comprimées étant également humidifiées avant l'action dudit jet. 8/ Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'on interpose entre les nappes fibreuses (1,2) précitées un élément additionnel de renforcement (grille textile, tricot, mousse..), l'ensemble des couches étant reliées entre elles par tes fibres synthétiques (3) ré-orientées dans le sens de l'épaisseur.