Brevet FR2670510A1 — publié le 19920619

L'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un matériau à base d'élastomère renforcé, ainsi qu'un matériau élastomère renforcé en particulier obtenu par ce procédé. Le matériau élastomère renforcé selon l'invention peut avantageusement être utilisé pour la réalisation d'éléments absorbeurs de vibrations, et d'une manière générale pour toute application nécessitant l'emploi d'un matériau élastomère présentant une grande résistance mécanique. Le procédé habituellement utilisé pour fabriquer de tels produits consiste à intégrer dans la matière élastomère un élément de renfort constitué par un tissu ou tricot réalisé à partir d'un fil continu lui-même réalisé à partir de filaments ou de fibres de polyéthylène téréphtalate (PET), de polyamide (PA) ou de para-aramides (PAA). Ce procédé présente l'inconvénient de nécessiter un grand nombre d'opérations en particulier pour la préparation de l'élément de renfort, et de ce fait conduit à un prix de revient important. Plus récemment il a été proposé de réaliser un matériau élastomère renforcé, par extrusion ou par injection de compositions chargées de fibres coupées. Le procédé est nettement moins onéreux que le procédé habituel, mais il ne permet pas d'obtenir des matériaux présentant toutes les qualités de résistance requises dans de nombreuses applications. En particulier l'extrusion et l'injection ne permettent pas une utilisation d'un taux de fibres aussi élevé que souhaité, en pratique le taux de fibres ne dépasse pas 20%. En outre les fibres ne peuvent être que des fibres courtes que l'opération d'extrusion ou d'injection conduit souvent à casser. Enfin avec un tel procédé il n'est pas possible de maîtriser l'orientation des fibres en vue de renforcer la résistance du matériau. On a déjà proposé pour pallier les inconvénients ci-dessus de réaliser un matériau élastomère renforcé par un procédé consistant à réaliser tout d'abord un voile de carde par cardage d'une matière fibreuse de renforcement, que l'on insère ensuite entre deux feuilles de matériau élastomère. Le procédé correspondant est décrit dans la demande de brevet FR 90 00801 dont la description est incorporée à la présente pour référence. La présente invention a pour objet d'adapter le procédé objet de cette demande de brevet 90 01801 afin de réaliser un matériau élastomère qui présente de meilleurs qualités d'absorptions des vibrations tout en conservant d'excellentes propriétés de résistance mécanique. Selon l'invention le procédé ci-dessus du type décrit dans la demande de brevet 90 00801, consistant dans son principe à réaliser un voile de carde par cardage d'une matière fibreuse de renforcement, puis à insérer ce dernier entre deux feuilles de matériau élastomère pour former un matériau tri-couches, est caractérisé par au moins une opération ultérieure d'aiguilletage. De préférence, une opération de pré-aiguilletage est tout d'abord réalisée au moyen d'une préaiguilleteuse à cylindres perforés, et une ou plusieurs opérations d'aiguilletage sont ensuite effectuées au moyen de planches à aiguilles supérieure et/ou inférieure. La cohésion de l'ensemble, réalisée en premier lieu par simple adhérence desdites feuilles de matériau élastomère sur ledit voile de carde, est considérablement renforcée par l'opération d'aiguilletage. Il en est de même des facultés d'absorption de vibrations qui se trouvent singulièrement augmentées. Le matériau élastomère renforcé, forme d'au moins un ensemble tri-couches dans lequel, entre deux couches de matériau élastomère, est disposé au moins un voile de carde est, selon l'invention, caractérisé en ce qu'il présente une structure aiguilletée. Le matériau est également caractérisé en ce qu'il est réalisé selon le procédé ci-dessus. La description qui suit permettra de mieux comprendre l'invention et d'en découvrir d'autres caractéristiques et avantages. Celle-ci est complétée par les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente un tableau synoptique du déroulement du procédé selon un exemple de réalisation - les figures 2 et 3 montrent de manière plus détaillée des étapes du procédé. Suivant un premier exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il est procédé comme suit. Un lot de matière fibreuse de renforcement en vrac, composé de fibres choisies de manière non limitative parmi le groupe des fibres de polyéthylènetéréphtalate, polyamides, céramiques, verres, métaaramides, para-aramides, polyacrylonitriles pré-oxydées, coton, lin, subit une opération d'ouverture avant d'être amené sur une cardeuse. Le voile de carde sortant de la cardeuse est ensuite placé entre deux plaques, ou rubans, minces de matériau élastomère non vulcanisé, formant ainsi un matériau tri-couches. L'ensemble tri-couches ainsi formé est rendu cohérent par simple adhérence, en utilisant les propriétés d'adhérence du matériau élastomère brut, non vulcanisé. L'ensemble tri-couches est ensuite soumis à une opération d'aiguilletage. Si nécessaire on procède à une pré-vulcanisation par chauffage dudit matériau tri-couches. La pre vulcanisation étant équivalente à un simple collage. Plus précisément, les fibres utilisées sont des fibres de para-aramides commercialisées sous la marque "TWARON" par la Société AKZO. Les fibres ont un diamètre compris entre 1 et 30 microns et de préférence entre 6 et 18 microns. Leur longueur est comprise entre 6 et 120 mm et de préférence entre 20 et 60 mm. Les plaques ou rubans de matériau élastomère présentent une épaisseur faible, de l'ordre de 0,5 mm. Le matériau élastomère peut être sélectionné de manière non limitative parmi les élastomères EPDM, caoutchouc naturel, polychloroprène, SBR, polyurethane, caoutchouc butyle, caoutchouc nitrile. Le voile de carde présente avantageusement une épaisseur et une densité telles que sa masse est de 5 à 350g/m2 et de préférence voisine de 7g/m2. En variante, le voile de carde subit une opération de nappage destinée à ajuster l'épaisseur et la densité du voile de carde. De préférence l'aiguilletage est précédé d'une opération de pré-aiguilletage réalisée au moyeu de cylindres perforés au travers d'un ou de chacun desquels agit une planche à aiguille. L'opération de pré-vulcanisation précitée est avantageusement réalisée au moyen de rouleaux presseurs chauffants. Après refroidissement le matériau tri-couches est mis en rouleau ou en plaque. Le matériau élastomère renforcé ainsi élaboré peut être ensuité utilisé à diverses fins. Et notamment il peut être thermo-formé et vulcanisé pour la réalisation de divers éléments absorbeurs de vibrations. Le tableau synoptique de la figure 1 illustre un deuxième exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention qui se différencie essentiellement du procédé du premier exemple, par la réalisation séparée de plusieurs voiles de cardes (deux sur la figure 1) à partir de matières fibreuses composées différemment. Un voile de carde A est élaboré à partir d'une matière à base de fibres de para-aramides TWARON et un voile de carde B comportant essentiellement des fibres de verre. En variante les voiles de cardes A et B ont des compositions semblables et sont notamment constitués de mélanges de fibres différentes dans des proportions non identiques. Dans une autre variante les compositions des voiles de cardes A et B sont identiques, mais les fibres se présentent sous des caractéristiques différentes, en ce qui concerne leurs longueurs et/ou épaisseurs. Dans tous les cas, les voiles de cardes A et B sont nappés simultanément avant insertion entre deux feuilles ou rubans de matériau élastomère, comme indiqué en traits pleins sur le tableau synoptique de la figure 1, ou sont insérés directement entre les deux feuilles ou rubans de matériau élastomère comme indiqué en traits interrompus sur le même tableau. Les opérations ultérieures sont les mêmes que dans le premier exemple. La figure 2 montre qu'en sortie de nappeuse, la nappe de fibres 11 est insérée entre deux feuilles 12 et 13 de matériau élastomère dévidés de rouleaux 14 et 15. L'ensemble est amené ensuite entre deux cylindres perforés 20 et 21, au travers des perforations desquels agissent des planches à aiguilles 22 et 23 placées à l'intérieur des cylindres perforés 20 et 21 et soumises chacune à un mouvement alternatif antagoniste de celui de l'autre planche à aiguilles, dans le sens des flèches F1 et F2 de la figure 2, dans la direction de l'épaisseur de l'ensemble tri-couches. Les cylindres perforés 20 et 21 réalisent avec les planches à aiguilles 22 et 23 une opération de préaiguilletage. Les cylindres perforés 20 et 21 sont placés l'un en regard de l'autre, à une distance telle qu'ils produisent une réduction de l'épaisseur de l'ensemble tri-couches 12,11,13 pour permettre un aiguilletage convenable. Après cette opération de pré-aiguilletage, l'ensemble tri-couches 12,11,13 est amené dans une aiguilleteuse 30 constituée de planches inférieure et supérieure aiguilletées respectivement 31 et 32 chacune animée d'un mouvement alternatif antagoniste de celui de l'autre planche à aiguilles dans le sens des flèches F3 et F4, dans la direction de l'épaisseur de l'ensemble tri-couches. Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, l'opération d'aiguilletage n'est précédée d'aucun préaiguilletage. Selon une autre variante plusieurs aiguilleteuses 30 sont disposées en série de manière à réaliser plusieurs opérations d'aiguilletage. Bien qu'une aiguilleteuse 30 à planches inférieure et supérieure est préférée, une aiguilleteuse comportant une seule planche à aiguille inférieure ou supérieure, peut être utilisée. L'ensemble tri-couches 12,11,13 ainsi aiguilleté est conduit dans un tunnel chauffant 16 (figure 3) dans lequel s'effectue une pré-vulcanisation. En sortie de tunnel 16, l'ensemble tri-couches en cours de pré-vulcanisation est pressé au moyen de cylindres calandreurs 17 et 18, ce qui parfait la cohésion entre les différentes couches 12,11,13. Après passage dans une zone de refroidissement 19 le matériau élastomère aiguilleté est mis en rouleau 20, et se trouve prêt à être utilisé pour les applications indiquées ci-dessus. En variante on réalise un matériau élastomère renforcé par superposition d'une pluralité d'ensembles couche de matériau élastomère-voile de carde (ou nappe), de telle sorte que les couches extrêmes soient constituées par la matière élastomère, le tout subissant une ou plusieurs opérations de pré-aiguilletage et/ou d'aiguilletage. On a pu constater que, grâce à l'interpénétration du matériau élastomère et de la matière fibreuse, due à l'aiguilletage, on obtient un matériau présentant d'excellentes caractéristiques de résistance mécanique et d'absorption des vibrations réparties de manière homogène. REVENDICATIONS 1) Procédé de réalisation d'un matériau à base d'élastomère renforcé consistant à réaliser un voile de carde par cardage d'une matière fibreuse de renforcement, puis à insérer ce dernier entre deux feuilles de matériau élastomère pour former un ensemble tri-couches, caractérisé par au moins une opération ultérieure d'aiguilletage. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'aiguilletage est précédée d'une opération de pré-aiguilletage réalisée au moyen d'une pré-aiguilleteuse comportant des cylindres perforés et au moins une planche à aiguilles disposée à l'intérieur d'un cylindre perforé, soumise à un mouvement alternatif dans la direction de l'épaisseur dudit ensemble tri-couches. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération de pré-aiguilletage est réalisée au moyen d'une pré-aiguilleteuse comportant des cylindres perforés dans chacun desquels est disposée une planche à aiguilles soumise chacune à un mouvement alternatif antagoniste de celui de l'autre planche, dans la direction de l'épaisseur dudit ensemble tri-couches. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite opération d'aiguilletage est réalisée au moyen d'au moins une planche à aiguilles animée d'un mouvement alternatif dans la direction de l'épaisseur dudit ensemble tricouches. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite opération d'aiguilletage est réalisée au moyen de deux planches à aiguilles inférieure et supérieure, animées chacune d'un mouvement alternatif antagoniste à celui de l'autre planche à aiguilles, dans la direction de l'épaisseur de l'ensemble tri-couches. 6) Matériau élastomère renforcé formé d'au moins un ensemble tri-couches (12,11,13) dans lequel, entre deux couches (12,13) de matériau élastomère, est disposé au moins un voile de carde (11), caractérisé en ce qu'il présente une structure aiguilletée. 7) Matériau selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est réalisé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.