Brevet FR2732981A1 — publié le 19961018

MATERIAU CONSTITUE D'UN MELANGE DE FIBRES, CORDON DE PROTECTION RESISTANT A HAUTE TEMPERATURE, SON PROCEDE DE FABRICATION ET SON UTILISATION La présente invention concerne un matériau constitué d'un mélange de fibres élémentaires, un cordon de protection résistant à au moins une température de 13000C fabriqué avec ce matériau, un procédé de fabrication de ce cordon et l'utilisation de ce cordon. Dans le domaine de l'industrie verrière, par exemple, il est connu qu'un objet en verre qui a une température comprise entre 500"C et 850"C, une ébauche qui a une température comprise entre 9000C et 9500C et une paraison (goutte de verre primaire composant l'objet en verre) qui a une température comprise entre 1000 C et 13000C, sont généralement manipulés à l'aide d'une pince dont les parties de préhension sont protégées par un cordon de protection.Ce cordon de protection qui doit être fabriqué en un matériau résistant à des hautes températures, doit de plus avoir une structure appropriée pour permettre une préhension sans glissement ni rayures des flacons ou bouteilles ou autres objets de tous type et de toute forme en verre de toutes les compositions, une structure appropriée pour permettre la préhension sans glissement des ébauches lorsqu'un défaut de fonctionnement se présente au niveau du moule de formation et une structure appropriée pour permettre la préhension d'une paraison avant sa pénétration dans le moule, dans la goulotte d'injection. Ce cordon de protection est fabriqué à partir de fils généralement constitués de fibres d'amiante, ces fibres d'amiante ayant la propriété d'être résistantes à l'action du feu, d'être isolante et de plus d'être assez souple pour pouvoir être tissées, tricotées ou torsadées. Toutefois, en raison de la toxicité bien connue de l'amiante, des recherches intensives ont été effectuées pour tenter de trouver des matériaux de substitution de l'amiante et présentant au moins les mêmes avantages. Des tests sur des cordons fabriqués à partir de fils de fibres de verre traité pour des tenues en températures à 8000C en continu, des cordons en fibres de verre traité pour des tenues en températures de 9500C, des cordons fabriqués à partir de fils de fibres céramiques classiques, des cordons fabriqués à partir de fils de fibres céramique réfractaires continues à base d'oxydes métallique et des cordons fabriqués à partir de fils de fibres de carbone ont été effectués. Par exemple, un cordon consistant en une tresse de fils de fibres de verre traité a montré une longévité de 1 semaine, il était glissant et de plus il collait contre l'objet manipulé à hautes températures. Aucune de ces fibres n'a eu la résistance escomptée, et la longévité du cordon exposé aux contraintes mécaniques et thermiques n'étaient pas acceptables en comparaison de ceux fabriqués en fibres d'amiante. On connaît également les fibres d'acier inoxydable qui ont l'avantage de posséder une bonne résistance aux températures élevées puisqu'elle ont un point de fusion de 13900C. Toutefois, les fibres d'acier inoxydable sont d'un prix élevé et celles qui ont un diamètre approprié pour ne pas rayer le verre, c'est-à-dire un diamètre se situant dans la gamme de 6 Hm à 22 Hm, possèdent une résistance mécanique faible et elles ont de ce fait une très mauvaise ouvrabilité sur machine de sorte qu'il est difficile de fabriquer un cordon à partir de fils de celles-ci.De plus, le prix d'un cordon fabriqué à partir de fils de fibres d'acier inoxydable serait d'un prix trop élevé en comparaison de celui d'un cordon fabriqué en fils de fibres d'amiante en raison du prix élevé de la matière première et du coût de production élevé résultant du fait que les vitesses de production sont directement proportionnelles à la résistance à la traction du fil utilisé. L'invention a pour but de fournir un matériau en fibres non toxique sous la forme d'un fil, économiquement avantageux, résistant à des températures élevées et présentant une bonne ouvrabilité sur machine, de manière à pouvoir remplacer avantageusement les fils de fibres d'amiante. Conformément à la présente invention, ce but est atteint par un matériau constitué d'un mélange de fibres élémentaires, caractérisé en ce que le mélange est constitué de 50 à 90 % en poids de fibres élémentaires d'acier inoxydable et de 10 à 50 % en poids de fibres d'un matériau ayant une résistance mécanique plus élevée que celle de l'acier inoxydable et en ce que le matériau est sous la forme d'un fil. Le mélange est constitué de préférence de 60 % en poids de fibres élémentaires d'acier inoxydable et de 40 % en poids de fibres d'un matériau ayant une résistance mécanique plus élevée que l'acier inoxydable. Les fibres élémentaires d'acier inoxydable ont de préférence un diamètre se situant dans la gamme de 6 pm à 22 ssm. Les fibres d'un matériau ayant une résistance mécanique plus élevée que celle de l'acier sont de préférence des fibres élémentaire d'un para-aramide. Le para-aramide est de préférence le Tarons ou le KevlarB. De plus l'invention a pour but de fournir un cordon de protection résistant à au moins une température de 13000C utilisable pour protéger des éléments de préhension d'objets portés à des températures élevées et présentant l'avantage de posséder une meilleure résistance à la chaleur qu'un cordon de protection en amiante à la température d'une paraison comprise dans la gamme se situant de 1000"C à 13000C. Conformément à la présente invention, ce but est atteint par un cordon fabriqué à partir des fils du matériau selon la présente invention. Ce cordon a un diamètre se situant de préférence dans la gamme de 3 mm à 5 mm. L'invention a également pour objet de fournir un procédé de fabrication de ce cordon, ce procédé se caractérisant en ce qu'il consiste à tricoter des fils du matériau selon la présente invention. Selon la présente invention, ce cordon de protection peut être utilisé comme élément de protection d'un dispositif de préhension destiné à prendre un objet ayant une température allant jusqu'à 1300"C. Ce cordon est de préférence utilisé dans l'industrie verrière dans le cas où l'objet à prendre est un flacon ou une bouteille, une ébauche ou une paraison. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide d'un exemple d'une forme de réalisation de la présente invention. Il doit être entendu que cet exemple n'est pas limitatif et que le matériau de la présente invention peut trouver son application comme matériau de remplacement de l'amiante dans d'autres types d'industrie que l'industrie verrière. Selon un exemple de réalisation de la présente invention le matériau est constitué d'un mélange de fibres de TwaronE ayant une très grande résistance mécanique et de fibres d'acier inoxydable présentant une bonne résistance aux températures allant jusqu'à 13000C. Les fibres élémentaires d'acier inoxydable du matériau de la présente invention peuvent être fabriquées par craquage d'un fil d'acier inoxydable US 316L ayant un point de fusion de 13900C. Les fibres d'acier inoxydable ainsi préparées ont un diamètre se situant dans la gamme de 6 Um à 22 pm. Les fibres élémentaires de TwaronE du matériau de la présente invention peuvent être fabriquées par craquage d'un fil de TwaronE de 1,7 dTex (produit par Akzo), ce craquage étant réalisé par étirage. Ces fibres sont ensuite mélangées avec une répartition de 40 % en poids de fibres de Tarons et de 60 % en poids de fibres d'acier inoxydable par rapport au poids total du mélange, et le mélange est homogénéisé. Il convient de noter que la répartition du mélange peut varier dans les limites de 50 à 90 % en poids pour les fibres d'acier inoxydable et de 10 à 50 % pour les fibres de para-aramide, par rapport au poids total du mélange, ces limites ayant été fixées sur des critères de la résistance sous charge de température, du pouvoir isolant du mélange dans son application et de l'ouvrabilité sur machine du matériau sous la forme d'un fil. Le mélange intime des fibres est alors mis sous la forme d'un fil par un procédé connu de filage et retordage du mélange pour obtenir le matériau sous forme de fil de la présente invention. Selon une autre variante du matériau selon la présente invention, les fibres de TwaronE sont remplacées par des fibres de KevlarS ayant une très grande résistance mécanique. Dans ce cas les fibres élémentaires de KevlarX peuvent être préparées par craquage d'un fil de KevlarX de 1,7 dTex (produit par Dupont), ce craquage étant réalisé par étirage. Le matériau sous la forme d'un fil selon la présente invention a l'avantage de ne pas être toxique, d'avoir une grande résistance à des températures allant jusqu'à 13000C en raison du haut point de fusion de l'acier inoxydable, de pouvoir être tricoté facilement grâce à la grande résistance mécanique des fibres de para-aramide et de plus d'être d'un coût modéré en raison du prix modéré du paraaramide. Grâce à ces caractéristiques, il remplace avantageusement les fils constitués de fibres d'amiantes, connues pour être très toxiques, pour la fabrication d'éléments de protection d'objets ou de surfaces pouvant être en contact avec des températures aussi hautes que 13000C. Comme exemple d'application de la présente invention, ce matériau sous la forme d'un fil peut être avantageusement utilisé pour fabriquer des cordons de protection de pinces utilisées dans l'industrie verrière et destinées à prendre des flacons ou des ébauches en verre à haute température ou une paraison de verre. Pour cette application, 4 fils ayant un numéro métrique NM égal à 2 et une torsion T égale à 84 Tours du matériau sous la forme d'un fil selon la présente invention sont tricotés à l'aide d'une tricoteuse tubulaire SEMEL (712T) ayant une tête de tricotage munie d'un mouvement alternatif vertical et d'un mouvement lié de rotation alternée. Les réglages de la machine pour obtenir un cordon ayant un diamètre compris entre 3 mm et 5 mm et ayant un pouvoir isolant particulièrement adapté pour cette application sont les suivants. La tête de tricotage a un diamètre de 5 mm et comporte 4 aiguilles, l'angle de rotation a est de 2400 et l'angle de rotation B est de 285 , la course C est de 23 mm, la traction T est de 6,5 (3,1 m/mn). Le cordon ainsi obtenu est ensuite enroulé autour des deux éléments de préhension d'une pince destinée à prendre un objet ou une ébauche en verre ou une paraison et fixé de manière connue à ceux-ci. Une pince munie du cordon selon la présente invention permet de prendre un flacon ou une bouteille en verre ayant une température se situant dans la gamme comprise entre 500 et 8500C sans glissement et sans endommager l'objet, et de plus sans rayures grâce à la finesse des fibres en acier inoxydable qui ont un diamètre se situant dans la gamme de 6 pm à 22 ssm. Lors d'une telle opération, le cordon a une excellente tenue mécanique, étant entendu que les fibres de para-aramide subissent à la proximité de l'interface entre le cordon et le verre à haute température une combustion de sorte qu'uniquement les fibres d'acier inoxydable resteront présente et opérationnelles à ladite interface. Une pince munie du cordon selon la présente invention permet également de prendre des ébauches lorsqu'un défaut de fonctionnement se présente au niveau du moule de formation. La température de ces ébauches est alors de 900 à 9500C. A une telle température, il y a une combustion plus accentuée des fibres de para-aramide, mais la combustion ne se propage pas au-delà d'un point sur le profil thermique de la couche protectrice de la pince correspondant à environ 5500C. La structure en fibre d'acier inoxydable est maintenue, ce qui permet au produit de conserver sa résistance mécanique. La finesse de la fibre élémentaire d'acier restante continue à permettre la prise de ces ébauches sans rayures. Une pince munie du tel cordon selon la présente invention permet en outre de prendre une paraison avant sa pénétration dans le moule, dans la goulotte d'injection, à une température se situant dans la gamme comprise entre 10000C et 13000C. A une telle température, il y a une combustion encore plus accentuée des fibres de paraaramide. La structure en fibre d'acier inoxydable est maintenue ce qui permet au produit de conserver sa résistance mécanique et de continuer à être utilisé dans les opérations de préhension de flacons chauds par exemple. I1 convient d'ajouter que après mise d'un cordon en fibres d'amiante sous contraintes thermiques très élevées, comme lors de la prise d'une paraison, le cordon d'amiante se détériorait immédiatement. Ainsi, le cordon de la présente invention remplace avantageusement un cordon en fibres d'amiante non seulement en raison de sa faible toxicité, mais aussi par le fait qu'il présente une résistance à la chaleur supérieure à un cordon en amiante grâce à la structure en fibres d'acier inoxydable qui reste en place sans altération jusqu'à une température de 13000C, ce qui permet en particulier d'augmenter sa durée de vie. REVENDICATIONS 1. Matériau constitué d'un mélange de fibres élémentaires, caractérisé en ce que le mélange est constitué de 50 à 90 % en poids de fibres élémentaires d'acier inoxydable et de 10 à 50 % en poids de fibres d'un matériau ayant une résistance mécanique plus élevée que celle de l'acier inoxydable et en ce que le matériau est sous la forme d'un fil. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange est constitué de 60 % en poids de fibres élémentaires d'acier inoxydable et de 40 % en poids de fibres d'un matériau ayant une résistance mécanique plus élevée que l'acier inoxydable. 3. Matériau selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les fibres élémentaires d'acier inoxydable ont un diamètre se situant dans la gamme de 6 ssm à 22 clam. 4. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les fibres d'un matériau ayant une résistance mécanique plus élevée que celle de l'acier sont des fibres élémentaire d'un para-aramide. 5. Matériau selon la revendication 4, caractérisé en ce que le para-aramide est le Tarons ou le KevlarB. 6. Cordon de protection résistant à au moins une température de 1300"C, caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir des fils du matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Cordon de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il a un diamètre se situant dans la gamme de 3 mm à 5 mm. 8. Procédé de fabrication d'un cordon de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à tricoter des fils du matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 9. Utilisation du cordon de protection selon la revendication 6 comme élément de protection d'un dispositif de préhension destiné à prendre un objet ayant une température allant jusqu'à 1300"C. 10. Utilisation selon la revendication 9 dans l'industrie verrière, caractérisée en ce que l'objet est un flacon ou une bouteille. 11. Utilisation selon la revendication 10 dans l'industrie verrière, caractérisée en ce que l'objet est une ébauche. 12. Utilisation selon la revendication 11 dans l'industrie verrière, caractérisée en ce que l'objet est une paraison.