Brevet FR2668176A1 — publié le 19920424

STRUCTURE FILIFORME GUIPEE COMPRENANT DES FIBRES METALLIQUES La présente invention a pour objet une structure filiforme guipée comprenant des fibres métalliques entremêlées éventuellement avec d'autres fibres. Il est connu de produire des fils ou filés constitués entièrement de fibres métalliques et de les tisser. En général, des filaments continus métalliques (par exemple des filaments en acier inoxydable de la marque Bekinox de la société Bekaert/Belgique) sont transformés en mèches sur un banc d'étirage-craquage. La mèche finale obtenue est ensuite soumise aux opérations classiques de filature de fibres longues : passage sur banc à broches, filature proprement dite, bobinage, assemblage et retordage. I1 s'avère cependant que, pour certaines applications, ces fils ont une structure trop compacte, due au retordage. En plus, il est connu de mélanger des fibres métalliques avec des fibres synthétiques et de filer les mélanges en vue de produire, par exemple, des tissus antistatiques.Avant la filature, les filaments métalliques, rubans ou mèches sont alors combinés avec les rubans ou mèches des fibres synthétiques et mélangés entre eux sur des bancs d'étirage. Un premier but de l'invention est de procurer des structures filiformes comprenant un assemblage ou une association cohérente de fibres dans un arrangement substantiellement parallèle, et qui comprend des fibres métalliques. Par les termes "assemblage ou association cohérente" il est entendu d'une part, un assemblage d'une cohésion suffisante en vue des traitements ultérieurs, tels que par exemple le tissage ou le tricotage et, d'autre part, offrant une souplesse plus élevée que celle les fils retordus de l'état de la technique décrit ci-dessus. Un autre but de l'invention est de procurer des structures filiformes de ces fibres ayant un titre entre Nm 0,1 et Nm 50 et avec des longueurs moyennes de fibres entre 35 mm et 120 mm. Un autre but de l'invention est de fournir une telle structure qui comprend, outre les fibres métalliques, d'autres fibres organiques ou inorganiques, par exemple des fibres de renforcement telles que des fibres céramiques, de carbone, de verre, de polyaramides, de polyéthylène, etc. Selon une caractéristique importante de l'invention, cette cohésion avec amélioration de la souplesse, est obtenue par - d'une part l'incorporation de fibres métalliques dans l'assemblage dont au moins certaines sont ondulées et - d'autre part - le guipage de l'assemblage par un fil synthétique. Le poids de ce fil de guipage se situe de préférence entre 3 % et 15 % du poids de l'assemblage. La proportion dépend de la longueur moyenne des fibres dans l'assemblage et du titre de celui-ci. De préférence, on utilise comme produit de base un faisceau multifilamentaire en acier inoxydable obtenu par tréfilage d'un ensemble de fils, chaque fil étant entouré d'une matière de séparation. Après tréfilage au diamètre désiré, la matière de séparation est enlevée par dissolution de façon à obtenir le faisceau. Un tel procédé est connu par exemple par le brevet américain 2 050 298. Les fibres ont en général une surface plus ou moins rugueuse et un diamètre entre 6wzcm et 25wsm, par exemple 8, 10 ou 22v,4m. Les filaments peuvent être ondulés selon un procédé connu en soi en faisant passer, par exemple, l'ensemble tréfilé entre les dents d'une paire de rouleaux dentés. L'invention est décrite ci-après plus en détail en faisant référence au dessin annexé dans lequel Figure 1 représente un diagramme de distribution des longueurs des fibres métalliques dans la mèche (ou ruban) craquée. Figure 2 montre un appareil d'étirage et de guipage utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention. Figure 3 est une représentation schématique de la structure filiforme selon l'invention. La distribution des longueurs des fibres selon le diagramme de la figure 1 est obtenue en soumettant un nombre de faisceaux multifilamentaires ondulés, décrits ci-dessus, à une opération de craquage contrôlé par un étirage lent et progressif. Un tel procédé est décrit pour le craquage de fibres de carbone dans le brevet français No. 2 608 641 de la Demanderesse. La longueur moyenne est déterminée en séparant les fibres individuellement d'un échantillon de la mèche craquée et en les rangeant par ordre de longueur. La longueur moyenne correspond alors à celle qui se situe entre les 50 % des fibres de l'échantillon qui sont plus longues et les 50 % qui sont plus courtes qu'elle. En effet c'est la longueur apparente de la fibre ondulée qui compte et non sa longueur absolue. (Cette longueur absolue correspond par définition à l'état redressé de la fibre de façon à faire disparaître l'ondulation : elle est donc plus longue que la longueur apparente). La figure 1 montre deux surfaces hachurées 1, respectivement 2 de distribution possible des fibres. Les valeurs de longueur moyenne se situent entre 80 mm et 120 mm pour le craquage de fibres longues : surface 1, respectivement entre 35 mm et 65 mm pour celui des fibres courtes (système coton) : surface 2. Ces valeurs moyennes ne diminuent guère lors des traitements ultérieurs de mélange éventuel avec d'autres fibres ou à cause du laminage/guipage. Lors de l'étirage et de la rupture des filaments pendant le craquage, il est possible qu'une partie de l'ondulation initiale des filaments disparaîsse. Même dans ce cas, l'ondulation des fibres métalliques offre un avantage particulier déjà au stade du craquage, puisqu'elle favorise l'étalement latéral de la mèche, ce qui rend le craquage plus régulier. L'ondulation plus ou moins sinusoïdale présente de préférence une longueur d'onde W entre 2 mm et 30 mm et une amplitude A entre 0,2 mm et 7 mm avec en plus W/A > 2 et de préférence même W/A > 4. La mèche 3 de fibres métalliques craquées est ensuite soumise à une opération de filature dite filature par guipage de fibres longues, tel que montré schématiquement à la figure 2. Un système conventionnel de laminage/guipage du type SUESSEN peut être utilisé avec deux zones d'étirage entre des moyens de pincement à rouleaux 4 et 5, respectivement 5 et 6. A la sortie des rouleaux 6, la mèche étirée 7 a obtenu son titre final désiré et elle est guipée par le fil synthétique 10. Ce fil peut être un monofilament, soit un fil multifilamentaire tordu, soit un filé de fibres. Un fil tordu ou un filé sera en général préféré en vue de sa souplesse, qui est plus élevée que celle d'un monofilament du même titre ou de la même résistance à la rupture. Le fil de guipage 10 est délivré d'une bobine 8 qui est portée par une broche creuse 9 tournante. La mèche étirée 7 passe à l'intérieur de la broche 9, sous une légère tension, pendant que le fil 10, guidé à travers un anneau coaxial (non représenté) à l'entrée de la broche 9, l'enveloppe avec le pas de spire et la tension désirée. Le pas de spire est choisi de sorte que la proportion en poids du fil 10 reste entre 3 % et 15 % de celui de la mèche 7 non guipée, et de préférence en dessous de 10 %. Suite à la légère tension appliquée à la mèche 7 lors du guipage entre les rouleaux 6 et la bobine Il d'envidage, celle-ci est redressée et perd ainsi temporairement une partie de son volume dû à l'ondulation des fibres métalliques. Ceci permet un guipage plus ou moins serré avec une proportion minimale de fil de guipage et qui procure une cohésion adéquate sans nuire à la souplesse du fil guipé 12. En effet, lors d'un dévidage ultérieur de la structure filiforme 12 de la bobine 11, la mèche 7 à l'intérieur de celle-ci se rétrécit un peu avec le rétablissement (la restauration) au moins partielle du volume initial. I1 est possible aussi de mélanger les fibres métalliques ondulées avec d'autres fibres sur des bancs d'étirage de façon à produire des assemblages hybrides 7. Un procédé de mélange approprié est décrit en général dans la demande de brevet européen No 354 139 de la Demanderesse. Les multifilaments de fibres métalliques et des fibres de renforcement (tel que le carbone, verre, aramides, etc) sont alors soumis à des procédés séparés de craquage par étirage et les rubans de fibres discontinues ainsi obtenus sont assemblés et mélangés sur une autre machine d'étirage du type intersecting. Plusieurs de ces mélanges hybrides et hétérogènes sont assemblés par la suite sur un second banc d'étirage (intersecting) et cette opération est répétée plusieurs fois afin d'obtenir le mélange désiré et souvent le plus intime possible. Ensuite, ce mélange hybride 3 est passé dans le système de laminage/guipage de la figure 2. La proportion en poids de fibres métalliques dans l'assemblage mélangé 7 va en général se situer entre 50 % et 90 %. Pour certaines applications, telles que les matériaux et produits moulés composites à matrice thermoplastique décrits dans EP 354 139 cité ci-dessus, un mélange de fibres métalliques ondulées à des fibres synthétiques thermoplastiques peut être envisagé. Ces fibres thermoplastiques - dites fibres matrices - peuvent être choisies parmi les polyéthersulfone (PES), polyétherimide (PEI) ainsi que parmi les autres fibres connues dans ce but, telles que les polyamides, polyesters, polyacryliques, polyoléfines et polyimides. Même l'assemblage de fibres métalliques, fibres de renforcement organiques ou inorganiques et de ces fibres matrices thermoplastiques est envisageable.En combinaison avec des fibres thermoplastiques matrices, le pourcentage de fibres métalliques sera en général beaucoup plus restreint par exemple de 2 % à 20 % en poids de l'assemblage 7. Les fibres métalliques serviront alors par exemple à augmenter la conductivité dans les produits plastiques moulés ou au blindage de ces produits contre les rayons électromagnétiques. Le fil 10 de guipage sera alors composé aussi en général de fibres thermoplastiques matrices. Le rapport en poids des fibres matrices/fibres de renforcement dans l'assemblage 7 se situera de préférence entre 1/1 et 2/3. La structure filiforme 12 selon l'invention est illustrée schématiquement à une plus grande échelle à la figure 3 : l'assemblage cohérent central 7 comprend un nombre de fibres métalliques plus ou moins ondulées (mélangées le cas échéant à d'autres fibres) et il est entouré d'un fil de guipage synthétique 10. Les structures 12 peuvent ensuite être tissées, tricotées (ou tressées) entre elles, ou avec d'autre fils. Les fils de guipage 10 sont ensuite extraits ou enlevés du tissu ou tricot en vue de restaurer l'entier volume des assemblages 7. I1 résulte donc un produit textile plan extrêmement souple, drapable et à un très faible taux de vide. C'est, notamment, en vue de cette élimination ultérieure du fil de guipage 10 qu'il est important d'utiliser une quantité ou proportion minimale de ce fil. Si le fil synthétique 10 est soluble à l'eau, tel que les fils d'alcool polyvinilique, il peut être enlevé par simple lavage du tissu. Dans d'autres cas, les fils 10 synthétiques, par exemple thermoplastiques, peuvent être enlevés par exemple par des solvants appropriés.Le taux de vide reste restreint dans la couche finale à cause du fait que les assemblages 7 se dilatent latéralement dans le plan de la couche textile et remplissent ainsi plus ou moins les mailles initiales formées lors du tissage ou tricotage des structures 12 encore guipées. I1 est donné ci-après un exemple de réalisation d'une structure selon l'invention Une mèche craquée 3 de fibres Bekinox (R) de diamètre 8/tam et d'une longueur moyenne de 110 mm alimente un dispositif de laminage/guipage Suessen, tel que montré à la figure 2. Le titre de la mèche 3 est de 7 600 tex et le taux d'étirage entre les rouleaux 4 et 6 est de 42. L'ondulation des fibres métalliques est caractérisée par une longueur d'onde W: 7 mm et une amplitude A Z 1 mm, et le titre de la mèche étirée 7 correspond à Nm 5,5. Le fil synthétique 10 de guipage est un fil multifilamentaire (80 filaments) tordu en alcool polyvinilique de 20 tex. Le guipage se fait à 350 tours par mètre. REVENDICATIONS 1.- Structure filiforme comprenant des fibres métalliques formant un assemblage cohérent, caractérisée en ce qu'au moins une partie de l'assemblage est constitué par des fibres métalliques ondulées, en ce que la structure présente un titre entre Nm 0 , 1 et Nm 50 et en ce qu'elle comprend un fil synthétique de guipage (10). 2.- Structure de fibres selon la revendication 1, caractérisée en ce que la proportion en poids du fil de guipage (10) est de 3 % à 15 % du poids de l'assemblage (7). 3.- Structure de fibres selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la longueur moyenne des fibres de l'assemblage (7) se situe entre 35 mm et 65 mm. 4.- Structure de fibres selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la longueur moyenne des fibres de l'assemblage (7) se situe entre 80 mm et 120 mm. 5.- Structure de fibres selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres métalliques sont des fibres en acier inoxydable. 6.- Structure de fibres selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres métalliques ont un diamètre entre 6/Lm et 25/t m. 7.- Structure de fibres selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fil de guipage (10) est un fil tordu multifilamentaire. 8.- Structure de fibres selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fil de guipage (10) est soluble à l'eau. 9.- Structure de fibres selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient, outre les fibres métalliques, des fibres de renforcement entremêlées aux fibres métalliques. 10.- Structure de fibres selon la revendication 1 ou 9, caractérisée en ce qu'elle contient outre les fibres métalliques, des fibres thermoplastiques (matrices) entremêlées aux fibres métalliques.