Brevet FR2742172A1 — publié le 19970613

PROCEDE DE FABRICATION D'UN MAT DE VERRE ET PRODUIT EN RESULTANT La présente invention a trait à un procédé de fabrication d'un mat constitué de fils de verre coupés et le produit qui en résulte. Lors de la fabrication d'un mat de fils de verre coupés, parmi les principaux problèmes à résoudre figurent le choix de la nature du liant qui permettra de donner sa cohésion au mat, la forme sous laquelle le liant sera utilisé et le procédé qui assurera le contact du liant avec le mat. Les solutions à ces problèmes sont nombreuses. Ainsi la nature du liant choisi est le plus souvent fonction de sa compatibilité chimique avec le système de résine que le mat devra renforcer. Le liant peut être utilisé aussi bien sous forme de poudre, de suspension, d'émulsion ou de solution. Lorsque le liant est utilisé sous une autre forme que la poudre sèche, le liquide auquel il est associé est, de plus en plus souvent, I'eau afin d'éviter les difficultés que présente toujours l'emploi de solvants organiques. Les méthodes d'applications sont également très variées. Si le dépôt du liant sous la forme d'une poudre sèche évite l'emploi d'un liquide qu'il sera nécessaire d'éliminer ultérieurement, il est difficile de le répartir uniformément au sein de la masse du mat. Par ailleurs, les grains de liant subsistent parfois dans le composite renforcé par le mat, ce qui lui confère un état de surface irrégulier. Le dépôt d'un liant sous forme d'émulsion ou de solution dans l'eau ou dans un solvant organique donne une bonne cohésion au mat car, le plus souvent, il colle au moins en partie les fils de verre. Cet avantage peut se révéler moins intéressant lors de l'association du mat avec le système de résine qu'il doit renforcer. En effet, lorsque le liant reste sur les fils de verre pendant cette phase d'association, il peut constituer un obstacle au bon mouillage desdits fils par le système de résine. C'est notamment le cas lorsque le mat doit être associé avec une résine qui se trouve sous la forme d'une dispersion ou suspension dans l'eau. Cela se traduit par une diminution des propriétés mécaniques et par un mauvais état de surface de la pièce composite finale. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication permettant d'obtenir un mat de fils de verre coupés qui présente une bonne cohésion et qui est facilement mouillé par les résines, notamment par les résines en milieu aqueux, notamment en solution, dispersion ou suspension aqueuses. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication qui permet de répartir uniformément le liant dans toute l'épaisseur du mat. La présente invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un mat de fils de verre coupés qui permet le recyclage en continu du liant utilisé. Ces buts sont atteints par un procédé de fabrication qui consiste à déposer en continu sur un matelas de fils de verre coupés, répartis sur un convoyeur en mouvement, un liant dont la viscosité lors du dépôt est inférieure à environ 40 millipascals/seconde, ledit liant étant formé d'une solution d'alcool(s) polyvinylique(s). Pour obtenir un liant qui présente cette viscosité, le ou les alcools polyvinyliques employés dans le cadre de l'invention présentent un degré de polymérisation inférieur à environ 1000 et se trouvent, de préférence, sous forme de solutions aqueuses. Toujours pour diminuer sa viscosité, le liant est, de préférence, porté à une température égale ou supérieure à 200C. Dans ce cas, la température du liant est comprise généralement entre 20 et 500 C. Le liant est déposé sur le matelas de fils de verre coupés sous la forme d'une nappe liquide ou d'un rideau de filets liquides qui tombent transversalement sur toute la largeur dudit matelas. Le liant ainsi déposé, et grâce à sa viscosité relativement faible, pénètre et traverse tout le matelas de fils coupés en se répartissant dans tout le volume dudit matelas. Le liant est retenu pour l'essentiel sur une grande partie des points de contact des fils coupés qui se croisent. Le débit de liant ainsi déposé est notamment fonction de la vitesse du convoyeur et de la quantité de verre déposée par mètre carré sur ledit convoyeur. Ce débit de liant est déterminé de manière à obtenir entre environ 5 et 15% en poids de liant par rapport au poids de verre. Dans une variante, le liant peut être déposé, en partie, à la surface du matelas de fils coupés, en amont de la zone où il est déposé sous la forme d'une nappe liquide. Le liant peut être, par exemple, pulvérisé en amont, ce qui a pour effet de tasser légèrement le matelas de fils et d'humecter sa couche superficielle, favorisant ainsi la pénétration du liant déposé en aval. Une fraction du liant ainsi déposé traverse complètement le matelas de fils coupés et peut être récupérée sous le convoyeur. L'un des avantages du liant utilisé est qu'il est stable dans le temps, même après avoir été chauffé à une température supérieure à environ 300 C, contrairement aux liants dont la composition renferme au moins un constituant qui favorise sa réticulation. Le liant utilisé dans le cadre de l'invention peut ainsi être directement recyclé, ce qui constitue un avantage économique. Une fois le liant déposé, le matelas de fils coupés passe dans une étuve d'une manière connue en soi, puis éventuellement dans une calandre. Le mat obtenu après étuvage et éventuellement calandrage du matelas de fils coupés est généralement formé de fils dont la longueur est comprise entre 20 mm et 100 mm, lesdits fils étant eux-mêmes constitués de filaments de verre dont le diamètre moyen est compris entre 9 et 16 micromètres. Le mat de fils de verre coupés obtenu selon l'invention présente une très bonne cohésion. L'un des avantages de ce mat est que, mis en contact avec une résine en milieu aqueux, le liant disparaît presque entièrement, ce qui favorise le mouillage du verre par la résine. Les avantages présentés par l'invention seront mieux perçus à travers la description, détaillée ci-après d'un exemple de réalisation nullement limitatif de ladite invention. On dépose sur un convoyeur se déplaçant à la vitesse de 13 mètres par minute, un matelas de fils coupés de 50 millimètres de longueur selon un débit totai de verre de 250 kilogrammes par heure. Ce matelas est obtenu par la coupe simultanée d'une multiplicité de fils extraits d'une multiplicité d'enroulements. Ces fils de verre, d'un titre de 30 tex, sont constitués d'une multiplicité de filaments d'un diamètre moyen de 12 micromètres ; ils ont été revêtus, lors de leur fabrication, d'un ensimage classique à base d'acétate de polyvinyle et d'agents de couplage tels que des silanes. Une solution aqueuse d'alcool polyvinylique à une concentration de 8%, maintenue à 300C et dont la viscosité à cette température est de 15 millipascals/seconde, est déposée sur le matelas de fils coupés sous la forme d'un rideau de filets liquides. Cette solution a été obtenue par dissolution dans de l'eau portée à 800C d'un alcool polyvinylique caractérisé par un degré de polymérisation de 530 et un taux d'hydrolyse de 88%. Cet alcool polyvinylique est commercialisé sous la référence F 105 par la Société LAMBERTI. Cette solution est déversée sur le matelas de fils selon un débit horaire de 3 mètres cube. L'excédent de solution est aspiré sous le convoyeur et recyclé. Le matelas de fils ainsi traité passe ensuite dans une étuve à air chaud à l'intérieur de laquelle il est soumis à une température de l'ordre de 2000C pendant environ 50 secondes. A la sortie de l'étuve, le matelas de fils est calandré et refroidi avant d'être enroulé sur un mandrin rotatif. Le mat obtenu a un taux de liant de 8% et présente une masse surfacique de 250 grammes au mètre carré. Sa cohésion est bonne comme le montre sa résistance à la traction qui, mesurée selon la méthode ISO 3374, est en moyenne de 40 décanewtons. Ce type de liant présente également l'avantage d'être partiellement solubilisé en présence d'eau. Le test suivant permet de le constater : une série d'échantillons de 100 x 125 millimètres sont découpés dans le mat dont le procédé de fabrication a été décrit précédemment. Ces échantillons sont immergés dans de l'eau à 200C et soumis à une charge de 100 grammes. L'élimination partielle du liant dans l'eau et l'effet de la charge provoquent la déchirure du mat en deux parties au bout d'un temps moyen de 25 secondes. Ce temps est très court pour ce genre de test. Cette élimination rapide du liant permet au mat obtenu selon l'invention d'être très facilement associé à toutes sortes de résines en milieu aqueux et d'obtenir par moulage des pièces composites dont les propriétés mécaniques et l'état de surface sont particulièrement satisfaisants. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un mat de fils de verre coupés selon lequel on dépose en continu, sur un matelas de fils de verre coupés, répartis sur un convoyeur en mouvement, un liant, puis on soumet ledit matelas à un étuvage et éventuellement à un calandrage, qui consiste à déposer sur le matelas de fil un liant liquide dont la viscosité lors du dépôt est inférieure à environ 40 millipascals/seconde, ledit liant étant formé d'une solution d'alcool(s) polyvinylique(s) . 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les alcools polyvinyliques entrant dans la composition du liant ont un degré de polymérisation inférieur à environ 1000. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant est constitué d'une solution aqueuse du ou des alcools polyvinyliques. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant, lors du dépôt, est à une température égale ou supérieure à 200C. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant est déposé sous la forme d'une nappe liquide ou d'un rideau de filets liquides qui tombent sur toute la largeur du matelas de fils coupés. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que une partie du liant est déposé en amont de la zone où il est déposé sous la forme d'une nappe liquide ou d'un rideau de filets liquides. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le liant est déposé en amont par pulvérisation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fraction de liant qui a traversé le matelas de fils coupés est récupérée sous le convoyeur et recyclée directement. 9. Matelas de fils de verre coupés obtenu selon le procédé défini par l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que sa teneur en liant est comprise entre approximativement 5 à 15 % en poids par rapport au poids de verre. 10. Mat de fils de verre coupés obtenu après étuvage et éventuellement calandrage du matelas de fils de verre coupés selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est formé de fils coupés dont la longueur est comprise entre 20 mm et 100 mm, lesdits fils étant constitués de filaments de verre dont le diamètre moyen est compris entre 9 et 16 micromètres. 11. Application du mat de fils de verre selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'il est associé à une résine en milieu aqueux afin de réaliser ultérieurement un composite par moulage.