Brevet FR2615533A1 — publié le 19881125

"Matières fibreuses à base de fibres de verre en mélange intime avec d'autres fibres" La présente invention concerne des matières fibreuses à base de fibres de verre en mélange intime avec d'autres fibres. On sait que le verre destiné à des usages textiles se trouve actuellement sur le marché sous forme de multifilaments obtenus par assemblage de brins élémentaires continus étirés, obtenus par filage du verre en fusion. Ces multifilaments sont utilisés soit seuls pour la réalisation de tissus de verre, soit comme âme pour la réalisation de filaments composites, le fil de verre étant alors réalisé sans torsion. Ces produits présentent des limites technologiques vite atteintes pour un grand nombre de domaines d'application. En particulier, leur résistance à l'abrasion est très limitée, et l'on atteint assez rapidement la découverture de l'âme. Il n'existe pas actuellemenit sur le marché des fibres de verre susceptibles d'être mélangées à d'autres fibres classiques. I1 serait pourtant important de pouvoir utiliser de la façon la plus complète possible les propriétés mécaniques tout à fait exceptionnelles du verre textile, propriétés que l'on peut résumer comme suit: - Module d'élasticité longitudinale: 70000 MPa - Masse volumique: 2,55 Kg/M3 Coefficient de Poisson: 0,22 - Contrainte de rupture en traction: 3400 MPa - Allongement à la rupture: 4 à 4,5 % - Bonne résistance à la compression - Faible résilience - Faible résistance au cisaillement Ces propriétés pourraient en effet présenter un intérêt tout particulier dans le cas o l'on arriverait à réaliser un mélange intime de fibres de verre avec des fibres d'autres matières textiles à usage technique, ceci spécialement dans les procédés de filature dits "à fibres libérées". Or, pour pouvoir utiliser le verre textile dans ces techniques, il est indispensable de savoir transformer les filaments continus provenant du filage en fibres longues coupées, notamment par craquage, de façon à pouvoir les mélanger à d'autres fibres. Cette technique de craquage semblait jusqu'à présent inapplicable aux filaments en verre, en raison notamment de la grande fragilité du verre aux contraintes transversales, fragilité conduisant à une pulvérisation du verre par contact avec les organes de la machine. La Demanderesse a toutefois réussi à mettre au point de nouvelles matières fibreuses caractérisées en ce qu'elles sont constituées d'un mélange intime de fibres de verre ayant une longueur moyenne d'environ mm avec d'autres fibres textiles. L'obtention de fibres de verre à partir d'un ruban de monofilaments continus a nécessité la mise au point d'un procédé spécial permettant le craquage de ce ruban, ou de ces monofilaments sans détérioration de la fibre de base. Le ruban de fibres discontinues obtenu a une distribution des longueurs parfaitement aléatoire, et donc une aptitude à une transformation ultérieure en mélange intime avec d'autres fibres synthétiques. La présente invention sera mieux comprise de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé dans lequel Figure 1 représente le schéma de principe du procédé de cra- quage; Figure 2 est un diagramme comparant la courbe force-allongement de fils de verre et de fils de Kevlar; Figure 3 est un diagramme de longueur des fibres de verre craquées permettant l'obtention de la matière fibreuse selon l'invention. Le procédé d'obtention des nouvelles matières fibreuses selon l'invention consiste essentiellement à soumettre un ruban de fils de verre continus ou partiellement discontinus à une opération d'étirage - craquage à un taux d'étirage compris entre 1,2 et 1,5 de façon à obtenir des fibres dont la longueur moyenne se situe entre 100 et 120 mm, puis à mélanger les fibres ainsi obtenues avec d'autres fibres et à faire subir au mélange ainsi obtenu des opérations de finissage, filature, bobinage et retordage sur un matériel classique de filature pour fibres longues. Le schéma de principe du procédé de craquage est représenté à la figure 1: les multifilaments de fils de verre ou le ruban de verre partiellement discontinu 2 sont amenés dans la zone d'étirage-craquage 3 entre la paire de cylindres alimentaires 4 et le trio de rouleaux de sortie 5. La machine présente donc une seule zone d'étirage/craquage 3. Il s'agit d'un matériel conventionnel, type recraqueuse fibres longues, dont l'état de -surface des cylindres présente une rugosité minimum. Les cylindres supé- 26 1 5533 rieurs 6,7 sont revêtus de caoutchouc (60 Shore) de manière à ménager au maximum les fibres sous les points de contact. Les taux d'étirage sont compris dans les zones 1,2; 1,5. On obtient ainsi les rubans de fibres de verre 8. Ces rubans de verre sont ensuite repris au premier passage mélangeur pour effectuer le mélange intime avec les fibres synthétiques de différentes natures et le ruban mélangé subit ensuite, comme dit plus haut, les opérations classiques de filature fibres longues. On peut ainsi obtenir des gammes de titres allant de Nm 1 (1000 tex) à Nm 120 (83,3 tex), en filés simples ou retors. Les multifilaments de verre soumis au processus d'étirage peuvent appartenir aux catégories E, C ou R; il peut également s'agir de verres spéciaux à haute inertie chimique. Il est bien évident, par ailleurs, que les autres fibres que l'on mélange intimement aux fibres de verre étirées craquées peuvent être choisies parmi l'ensemble des fibres naturelles, artificielles, synthétiques et inorganiques. De nombreux avantages techniques peuvent être apportés par l'incorporation des fibres de verre à d'autres fibres, notamment aux fibres à vocation technique a) Résistance mécanique En mélange intime avec des fibres hautes performances (Aramide haut module, polyéthylène) la fibre de verre offre l'avantage de pouvoir cumuler ses performances en particulier en traction. En effet, la courbe force/allongement du verre, donc le module de Young, sont très proches de ceux des fibres destinées au renforcement (composites, renforcement de caoutchouc, etc...), comme le montre la figure 2, qui représente le diagramme force-allongement d'un fil de KEVLAR T 29 (aramide haut module) et d'un ruban de fils de verre E. Ainsi, dans un mélange % Aramide haut module et % Verre E on peut atteindre une ténacité de 10CN/dtex sous 3,5 % d'allongement à la rupture. Ces résultats sont tout à fait exceptionnels. b) Résistance chimique: Le verre est sensible à l'acide phosphorique à chaud, ainsi qu'à l'acide fluorhydrique. Son inertie chimique est bonne (acide et base). Il resiste bien également aux hydrocarbures, ainsi qu'aux solvants. La résistance à l'hydrolyse est fonction des conditions d'emploi. c) Résistance au frottement sec: L'apparition du verre dans le domaine de la friction prend chaque jour un essor nouveau. En mélange intime avec des fibres telles que préoxydées, aramide haut module, acrylique modifiés, les résultats sont très satisfaisants, en particulier au niveau de la longévité des garnitures. Enfin la résistance thermique du verre, qui n'est plus à démontrer apporte un atout supplémentaire aux mélanges qui en renferment. Un exemple de réalisation d'un fil à base de fibres de verre, en mélange avec de l'aramide haut module va maintenant être décrit. Ce produit est destiné à renforcer une matrice en caoutchouc, dont le produit final est une durite pour véhicule automobile. La température d'utilisation est voisine de 150 C. Nm 28/2 (35,7 X 2 tex) Composition % Verre C 10,5 p - craqué % Aramide haut module 1,7 dtex - craqué Torsion - fil simple: 425 t/m sens Z - fil double: 395 t/m sens S Résultats sérimétriques du fil - force moyenne:'7 daN - force mini: 6,5 daN - allongement de rupture moyen: 3,5 % (maxi 4%) - retrait à 100 C à l'eau bouillante 0,5 % - retrait à 180 C à l'air sec 0,8 % Les matières fibreuses selon l'invention trouvent leurs applications dans de nombreux domaines, parmi lesquels on peut citer: - la protection individuelle (vestes, gants, tabliers, etc...) - la filtration (sèche et humide) - l'étanchéité (dynamique et statique) - le renforcement caoutchouc (durite) - la friction (embrayages - freins) - les géotextiles - les composites. REVENDICATIONS 1. Matières fibreuses caractérisées en ce qu'elles sont constituées d'un mélange intime de fibres de verre, ayant une longueur moyenne d'environ 110 mm, avec d'autres fibres textiles. 2. Matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisées en ce que les fibres de verre appartiennent aux catégories E, C ou R, ou aux verres spéciaux à haute inertie chimique. 3. Matières fibreuses selon les revendications 1 et 2, caractérisées en ce que les autres fibres sont choisies parmi l'ensemble des fibres naturelles, artificielles, synthétiques et inorganiques. 4. Procédé d'obtention de matières fibreuses selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à soumettre un ruban de fils de verre continus (2) ou partiellement discontinus à une opération d'étirage - craquage à un taux d'étirage compris entre 1,2 et 1,5 de façon à obtenir des fibres (8) dont la longueur moyenne se situe entre 100 et 120 mm, puis à mélanger les fibres ainsi obtenues avec d'autres fibres et à faire subir au mélange ainsi obtenu des opérations de finissage, filature, bobinage et retordage sur un matériel classique de filature pour fibres longues.