Brevet FR2623823A1 — publié le 19890602

FEUTRE ISOLANT THERMIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne un feutre isolant thermique comportant au moins deux nappes de fibres entremêlées. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel feutre isolant. Il est bien connu de réaliser un voile ou une nappe de feutre en liant entre elles des fibres textiles ou minérales entremêlées, par liage chimique, par collage à l'aide de résine ou d'élastomères, par fusion d'une partie des fibres et lissage ou calandrage ou par liage mécanique par couture ou aiguilletage à l'aide d'aiguilles munies de barbes sur leurs arêtes. De même, il est connu de lier ensemble deux nappes de feutre ou deux voiles différents par collage, aiguilletage, couture ou fusion superficielle. Pour augmenter le pouvoir isolant de tels feutres composites, on peut utiliser des fibres particulières telles que des fibres creuses ou des fibres à faible conductibilité thermique. Pour des applications particulières, on peut augmenter la résistance au rayonnement thermique en collant sur un tel feutre une pellicule réfléchissante, en général une feuille d'aluminium. Toutefois, cette protection a l'inconvénient de se trouver sur une face externe du feutre composite, si bien que son effet peut être fortement réduit en cas d'usage de ce feutre à proximité d'un incendie, donc de fumée déposant un film opacifiant sur la protection d'aluminium. La présente invention a pour but de fournir un feutre composé d'au moins deux nappes et présentant un pouvoir isolant particulièrement élevé. Elle vise aussi à incorporer une pellicule réfléchissante dans un tel feutre, d'une façon permettant de protéger cette pellicule contre les salissures, notamment la suie. A cet effet, un feutre isolant selon l'invention est caractérisé en ce que les deux nappes sont séparées par une zone centrale formant une lame d'air, cette zone ayant une épaisseur sensiblement constante et une densité inférieure aux densités respectives des deux nappes, et en ce que cette zone centrale comporte uniquement des fibres ou fils qui sont entremêlés respectivement avec l'une et/ou l'autre des deux nappes et qui forment des ponts de liaison entre ces deux nappes. La zone centrale comporte des fibres ou fils de même nature que les fibres des nappes, mais elle peut comporter en outre des fibres ou des fils d'une nature différente. L'une des deux nappes peut comporter une pellicule réfléchissante sur sa surface située du côté de la zone centrale. Ainsi, cette pellicule se trouve au coeur du matériau, et elle est protégée par les nappes superficielles. Selon l'invention, un procédé pour fabriquer un tel feutre composé est caractérisé en ce que l'on place entre deux nappes de fibres entremêlées une couche intermédiaire d'un matériau différent, en ce qu'on relie les deux nappes par des fibres ou fils à travers la couche intermédiaire, et en ce que l'on élimine ensuite la couche intermédiaire de manière à la remplacer par de l'air. De préférence on relie les deux nappes par aiguilletage en double face. On peut également relier les deux nappes par couture. Avec un tel procédé, il est possible de placer une pellicule réfléchissante entre l'une des nappes et la couche intermédiaire. Cette pellicule peut notamment être fixée contre la couche intermédiaire avant la mise en place de cette couche. De préférence, la couche intermédiaire est constituée de fibres ou d'un matériau de faible densité ayant une moindre résistance chimique ou une solubilité spécifique par rapport aux constituants des deux nappes extérieures, de sorte que cette couche peut être éliminée au moyen d'une attaque chimique et/ou d'une dissolution. On peut aussi utiliser pour la couche intermédiaire un matériau ayant un point de fusion plus bas que les constituants des deux nappes, et éliminer cette couche par fusion. Ainsi, l'invention permet d'obtenir un feutre composé comprenant deux surfaces fibreuses planes relativement rigides, séparées par une couche d'air, L'ensemble ayant-la rigidité d'un feutre aiguilleté normal, mais une épaisseur supérieure pour une masse identique. Du fait de son épaisseur supérieure, ce feutre composé a un meilleur pouvoir isolant et une plus faible conductibilité thermique entre ses deux surfaces extérieures. La température de la surface intérieure est plus faible qu'avec un feutre bicouche classique, car elle est plus éloignée de la source chaude, il y a une confortable lame d'air entre les deux nappes, et le cas échéant, une circulation d'air entre ces deux nappes. De plus, une pellicule réfléchissante telle qu'unie feuille d'aluminium peut être incorporée à l'intérieur de ce feutre composé. Rappelons que l'isolation obtenue par un matériau fibreux est inversement proportionnelle à la densité du matériau, à la densité des fibres le constituant et à la conductibilité thermique de ces constituants. Elle est proportionnelle à l'épaisseur de l'ensemble. Elle est d'autant meilleure que le nombre~ des ponts thermiques entre les deux surfaces extrêmes est faible. Il en résulte qu'un feutre selon l'invention présente automatiquement un pouvoir d'isolation sensiblement meilleur que celui d'un feutre bicouche classique ayant la même masse surfacique. Le dessin annexé est une vue en coupe schématique montrant, à titre d'exemple, la structure d'un feutre isolant selon l'invention. En référence à la figure, le feutre représenté comporte sur ses faces opposées deux nappes de feutre 1 et 2 qui peuvent être semblables ou différentes au point de vue des fibres qui le composent et de leurs procédés respectifs de fabrication. Ces deux nappes sont séparées par une zone centrale 3 d'épaisseur constante E, qui est traversée par des fibres 4 entremêlées par aiguilletage aux fibres des deux nappes I et 2, de manière à former à travers la zone 3 un réseau de fibres qui présentent une densité nettement inférieure à celle des nappes 1 et 2, mais suffisante pour maintenir élastiquement les deux nappes à une distance E l'une de l'autre. Par ailleurs, une feuille d'aluminium 5 est placée contre la face intérieure de la nappe I afin de former une couche réfléchissante. La zone centrale 3 contient donc surtout de l'air.Cette feuille est traversée par les ponts de liaison formés par les fibres 4 entre les nappes 1 et 2, ce qui la maintient en place. La réalisation d'un tel feutre isolant composé s'effectue de la manière suivante - on fabrique séparément les nappes de feutre 1 et 2, par exemple par aiguilletage ou liage, I'une des nappes au moins étant faite de fibres textiles, - on superpose successivement la nappe I, éventuellement la feuille d'aluminium 5, une couche intermédiaire ayant une épaisseur E, et la seconde nappe 2, - on effectue un aiguilletage de l'ensemble (en simple face ou en double face) à travers la couche intermédiaire, de façon à tirer à travers cette couche les fibres 4 assurant les ponts de liaison entre les nappes 1 et 2, - on élimine la nappe intermédiaire par attaque chimique, par dissolution ou par fusion. En général, un tel feutre isolant est utilisé comme élément protecteur contre le feu. Les deux nappes constituant les faces opposées du feutre isolant peuvent être constituées de fibres uniques ou d'un mélange de fibres minérales et textiles résistant à la chaleur et pouvant être incombustibles ou rendues telles. On peut citer par exemple : un mélange de fibres de verre et fibres de polyaramide comportant au moins 25% de fibres textiles aramides, les fibres de verre pouvant être remplacées par des fibres de céramique ou des fibres de carbone ou tout autre matériau se présentant sous forme de fibres ; des fibres de polytétrafluoréthylène (PTFE), des fibres de viscose, des fibres de viscose "non feu", des fibres de carbone préoxydées, des fibres modacryliques, des fibres de polyphénylsulfone, des fibres de laine. La couche intermédiaire peut être constituée de fibres ou d'un matériau léger et relativement tendre, présentant, par rapport aux constituants des deux nappes 1 et 2, une moindre résistance chimique ou une solubilité spécifique dans un solvant qui n'altère pas les nappes I et 2. On pourrait aussi envisager de constituer la couche intermédiaire au moyen d'un matériau ayant un point de fusion relativement bas, pour qu'on puisse l'éliminer par chauffage. On décrira ci-dessous trois exemples d'un feutre isolant réalisé selon l'invention. EXEMPLE I . La première nappe extérieure est formée de fibres de polyaramide ayant une coupe au moins égale à 40 mm pour un diamètre de fibre unitaire supérieur à 20 pm avec une masse surfacique de 200 g par mètre carré, cette nappe étant aiguilletée avec une densité d'aiguilletage supérieure à 200 aiguilles par cm2. La seconde nappe extérieure est en fibres de carbone préoxydées avec une coupe supérieure à 60 mm et un diamètre de fibre supérieur à 10 um, la nappe ayant une masse surfacique de 100 gìm2 et une densité d'aiguilletage de 50 aiguilles par cm2. Sur la première nappe on dépose successivement un feutre de fibres en polyester d'une masse surfacique de 600 g/m2 et d'une épaisseur de 3 mm, puis la nappe de fibres de carbone préoxydées. L'ensemble est soumis à l'action des aiguilles d'une aiguilleteuse, avec une profondeur de 20 mm et 50 aiguilles par cm2. Sous I'action des aiguilles, des fibres de polyaramide traversent la couche intermédiaire et lient mécaniquemetn les trois couches. La liaison a une meilleure résistance si l'on fait l'aiguilletage de la nappe en polyaramide vers la nappe en carbone préoxydé. Ensuite l'élimination de la couche intermédiaire de fibres en polyester peut se faire de deux manières différentes (a) on utilise un solvant spécifique, par exemple le nitrobenzène.Le feutre est imprégné de nitrobenzène, puis chauffé à une tempéra ture supérieure à 100"C. Le polyester est alors dissous de façon sélective, puis l'excès de solvant est enlevé par l'action d'un solvant aliphatique de type hexane ou perchloré tel que le trichloréthane. (b) on utilise des différences de résistance chimique : le feutre est soumis à l'action de la vapeur saturante à une température supérieure à 1100C en présence d'une base, de sorte que seul le polyester est détruit. Après exprimage, le feutre est rincé et séché. EXEMPLE Il Les deux nappes extérieures 1 et 2 sont constituées d'un mélange de fibres de polysulfone PPS et de fibres thermofusibles à bas point de fusion, telles que des fibres de polyéthylène modifiées, le taux de fibres thermofusibles étant compris de préférence entre 5 et 1596. La couche intermédiaire est constituée d'un feutre en fibres de viscose. L'aiguilletage et le liage de l'ensemble ont lieu comme dans l'exemple précédent. L'élimination des fibres de la nappe intermédiaire de viscose se fait en milieu cuivrique ammoniacal ou au sulfure de carbone. Après rinçage et séchage, le feutre est soumis à une température supérieure au point de fusion des fibres thermofusibles, afin de rigidifier l'ensemble du matériau. EXEMPLE 111 La première nappe extérieure est constituée d'un mélange de fibres de laine de roche et d'aramide à 50%, constituant une barrière contre les flammes. La seconde nappe extérieure est constituée d'un mélange de 80 à 90% de fibres préoxydées et de 10 à 20% de fibres de polysulfone. La couche intermédiaire est constituée d'une plaque de polystyrène expansé de 2 mm collée sur un film d'aluminium. L'ensemble est lié par aiguilletage à travers la plaque de polystyrène expansé. Les fibres lient les deux nappes extérieures perpendiculairement, le nombre de faisceaux de liage étant directement proportionnel à l'intensité de l'aiguilletage, exprimé en nombre d'aiguilles ayant traversé le feutre par cm2. La couche intermédiaire de polystyrène est dissoute par action d'un solvant tel que la méthyl-éthyl-cétone. Le feutre composé ainsi obtenu comporte une nappe extérieure constituée en majorité de laine de roche, cette couche étant séparée de la nappe opposée par une lame d'air renfermant une faible densité de fibres de liaison et un film d'aluminium réfléchissant qui est abrité entre les deux nappes. Au lieu de solidariser les deux nappes extérieures 1 et 2 par aiguilletage, ou en complément de cet aiguilletage, on peut relier ces deux nappes par des coutures rapprochées à l'aide d'un fil chimiquement inerte par rapport aux produits qui seront utilisés pour éliminer la couche intermédiaire. Grâce à leur fort pouvoir d'isolation et à leur excellente résistance au feu, les feutres selon l'invention sont utilisables pour la confection de tenues spéciales pour des pompiers ou des sauveteurs, pour des interventions dans des incendies ou à proximité de fours de cuisson ou d'installations de fusion dans la métallurgie. Ils sont également utilisables pour réaliser des écrans ou des panneaux d'isolation fixes. Revendications 1. Feutre isolant thermique comportant au moins deux nappes de fibres entremêlées, caractérisé en ce que les deux nappes (1 et 2) sont séparées par une zone centrale (3) formant une lame d'air, cette zone ayant une épaisseur (E) sensiblement constante et une densité inférieure aux densités respectives des deux nappes, et en ce que cette zone centrale comporte uniquement des fibres (3) ou fils qui sont entremêlés respectivement avec l'une ou l'autre des deux nappes (1 et 2) et qui forment des ponts de liaison entre ces deux nappes. 2. Feutre selon la revendication 1? caractérisé en ce que la zone centrale (3) comporte des fibres ou fils de même nature que les fibres des nappes. 3. Feutre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone centrale (3) comporte en outre des fibres ou fils d'une nature différente des fibres des nappes. 4. Feutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des deux nappes (1, 2) comporte une pellicule réfléchissante (5) sur sa surface située du côté de la zone central?. 5. Procédé de fabrication d'un feutre isolant thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on place entre deux nappes de fibres entremêlées une couche intermédiaire d'un matériau différent, en ce que l'on relie les deux nappes par des fibres ou fils à travers la couche intermédiaire, et en ce que l'on élimine ensuite la couche intermédiaire de manière à la remplacer par de l'air. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on relie les deux nappes par aiguilletage. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'on relie les deux nappes par couture. 8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que Iton place une pellicule réfléchissante entre l'une des nappes et la couche intermédiaire. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on fixe la pellicule réfléchissante contre la couche intermédiaire avant la mise en place de cette couche. 10. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on élimine la couche intermédiaire au moyen d'une attaque chimique et/ou d'une dissolution. Il. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on élimine la couche intermédiaire par fusion. 12. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche intermédiaire est constituée par un feutre de fibres de polyester ou de viscose. 13. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche intermédiaire est constituée par au moins une plaque de polystyrène expansé.