Brevet FR2896809A1 — publié le 20070803

MEMBRANE POUR BRULEUR A GAZ CONSTITUEE D'UN ARTICLE TEXTILE COMPRENANT DES RETORS A AU MOINS DEUX FILES DE FIBRES METALLIQUES, DE SECTION SENSIBLEMENT CIRCULAIRE La présente invention a pour objet une membrane de brûleur à gaz constituée d'un article textile métallique, plus particulièrement un article tricoté, tissé ou tressé notamment à partir de fils métalliques comprenant des retors à au moins deux bouts ou filés de fibres métalliques, de section sensiblement circulaire et un procédé permettant notamment de fabriquer ledit article. On connaît dans EP 0 839 221 B1, au nom de BEKAERT, un article textile métallique constitué de faisceaux de filaments métalliques usinés et parallèles, destiné à la fabrication d'une membrane de brûleur à gaz. Dans ce document, les filaments, sont obtenus par usinage, c'est-à-dire par découpe ou rasage de l'extrémité d'une feuille métallique mince enroulée 1s sur un mandrin. De par leur procédé d'obtention, ces filaments ont une section polygonale, principalement quadrilatérale, une force de rupture diminuée et sont moins rectilignes. Un agent de liaison est nécessaire pour constituer des faisceaux de 20 filaments parallèles aptes à être mis en oeuvre sur des métiers textiles à des vitesses élevées, l'agent de liaison pouvant être soit un agent chimique tel qu'un liant, soit un agent mécanique tel q'un fil ou ruban de guipage. Lorsque le textile est constitué à partir de ces faisceaux de filaments parallèles, l'agent de liaison peut être retiré lors d'un traitement 25 complémentaire. La présente invention a pour objet de proposer une solution alternative améliorée et à moindre coût. La solution proposée est moins onéreuse notamment parce que les étapes de mise en place et d'élimination de l'agent de liaison sont supprimées. 30 Elle concerne une membrane pour brûleur à gaz constituée d'un article textile et le procédé de fabrication spécialement conçu pour l'obtention de cet article. La membrane pour brûleur à gaz de la présente invention est constituée d'un article textile tissé, tricoté ou tressé, composé notamment de fils au moins en partie métalliques. De manière caractéristique: - chaque fil au moins en partie métallique est un retors à au moins deux bouts ; chaque bout présente une torsion déterminée, étant obtenue par la technique de filature à anneaux à partir de fibres métalliques de section sensiblement circulaire, notamment obtenues par tréfilage puis craquage, seules ou en mélange avec d'autres fibres. Par article textile, on comprend toute structure obtenue par entrelacement de fils et qui offre des ouvertures de taille et de disposition régulière, délimitée par les dits fils. Ce type d'entrelacement peut être notamment obtenu par tricotage, tissage ou tressage. Les fibres métalliques de section sensiblement circulaire sont obtenues notamment par tréfilage, opération leur donnant une section de forme aléatoire tendant dans leur majorité à une forme cylindrique. De préférence, le diamètre moyen de ces fibres est compris entre 8 et 50 micromètres. Les fils simples du retors, qui sont des filés des fibres et qui sont désignés dans le présent texte par le terme bouts , ont une torsion définie par son sens (S ou Z) et son intensité (nombre de tours par mètre). La torsion peut en effet être donnée de droite à gauche (Z) ou de gauche à droite (S). Selon le nombre de tours par mètre, on peut faire varier l'effet et les caractéristiques mécaniques du filé de fibres. Une torsion faible par exemple permet de conserver le gonflant et la souplesse du filé tandis qu'une torsion élevée donne un filé net d'aspect plus lourd et plus résistant mécaniquement notamment une meilleure résistance à la rupture. Par retors, on comprend un fil constitué par au moins deux bouts ou fils simples, c'est-à-dire par au moins deux filés de fibres assemblés par torsion l'un à l'autre lors d'une opération de retordage. Le retors a une torsion définie par son sens (S ou Z) et son intensité (nombre de tours par s mètre). Un retors peut comprendre selon les caractéristiques visées, des filés de fibres S et/ou Z. La torsion permet également de faire varier la perméabilité des fils (litre/dm2/minute). Logiquement, plus la torsion donnée est faible plus la perméabilité est élevée, et inversement. Cette caractéristique est 1 o particulièrement importante du fait que la perméabilité des membranes de brûleurs à gaz est déterminante. En outre, la torsion donnée à un fil permet que tous ses éléments soient sollicités en même temps de la même façon. Ainsi, de par la répartition homogène des contraintes mécaniques, le filé de fibres et donc 15 le retors qui résulte de l'assemblage de plusieurs filés de fibres ont une ténacité et une résistance à l'abrasion élevée. La torsion donnée aux filés de fibres ou aux retors est de préférence comprise entre 20 tours / mètre à 300 tours /mètre. Selon la présente invention, les bouts ou filés de fibres au moins en 20 partie métallique sont obtenus par la technique de filature à anneaux, de préférence sur métier de type laine, destiné à la filature de fibres longues. De préférence, la longueur moyenne des fibres métalliques, de section sensiblement circulaire, est comprise entre 40 mm et 250 mm. Avantageusement, la répartition de la longueur des fibres est homogène 25 dans cette fourchette de 40 à 250 mmm. La nature de l'alliage des fibres métalliques est également très importante. Les fibres métalliques sont de préférence en acier inoxydable procurant notamment une résistance aux efforts mécaniques, à la corrosion et au lavage. De plus, la membrane de brûleur à gaz devant 30 résister aux hautes températures, on met en oeuvre des fibres en acier inoxydable à base d'un alliage résistant aux hautes températures. De préférence, les fibres seront choisis dans la gamme des alliages à base de Fer et de Chrome, par exemple ceux connus sous la dénomination FeCrAlloy . Les alliages FeCrAlloy sont très résistants aux hautes températures, leur température de fusion étant de l'ordre de 1 500 C et présente également notamment une excellente résistance à la corrosion aux hautes températures. Dans une variante de réalisation, l'article textile est de préférence mis en forme par tricotage. Il peut être tricoté sur un métier rectiligne ou circulaire, à simple ou double fonture. 1 o De préférence, l'article textile est un tricot chaîne mis en forme sur un métier de type chaîne ou Rachel. Ce type de tricot, dit à mailles jetées, présente notamment l'avantage d'être indémaillable et peu déformable. Dans une sous variante, des filés de fibres et/ou des retors et/ou des fils de filaments continus sont insérés en trame et/ou chaîne dans le 15 tricot, afin de bloquer la structure et réduire l'élasticité du tricot. Le sens trame est désigné comme étant le sens perpendiculaire à la tombée de métier et le sens chaîne désigne le sens longitudinal aux colonnes de mailles. Dans une variante de réalisation préférée, l'article textile ne 20 comprend que des fibres métalliques, de section sensiblement circulaire, obtenues par tréfilage puis craquage. Dans une variante de réalisation, l'article textile comprend des fils non métalliques, multifilamentaires ou filés de fibres ou retors, choisis dans des familles de polymères résistants à des températures élevées et 25 plus particulièrement dans les familles de polymères suivantes : para-aramide et/ou méta-aramide et/ou poly-paraphenylene-benzobisoxazole (PBO). Dans une première sous variante de réalisation, les fils non métalliques sont des fils de trame insérés dans les mailles du tricot à base 30 de fibres métalliques, de section sensiblement circulaire. Dans une seconde sous variante de réalisation, chaque bout comprend des fibres métalliques, de section sensiblement circulaire, en mélange intime avec des fibres synthétiques choisies dans des familles de polymères résistants à des températures élevées et plus particulièrement dans les familles de polymères suivantes : para-aramide,méta-aramide,poly-paraphenylene-benzobisoxazole (PBO). De préférence, les fibres synthétiques ont une longueur moyenne comprise dans l'intervalle allant de 40 mm à 250 mm et sont incorporées selon un pourcentage allant de 2% à 50% en poids du retors fini. Les retors obtenus ont un numéro métrique (Nm), soit le nombre de kilomètres de fils nécessaire 1 o pour obtenir 1 kilogramme de fil, de préférence compris dans l'intervalle allant de 1 à 5. Dans une troisième sous variante de réalisation, selon le cahier des charges de la membrane de brûleur à gaz, seule une partie déterminée des filés de fibres métalliques comprend des fibres synthétiques en 15 mélange intime tel que décrit ci-dessus. L'ajout de fibres ou fils synthétiques résistants aux températures élevées permet d'ajuster la souplesse, la masse surfacique et surtout la perméabilité de la membrane de brûleur à gaz. En effet, lors de l'utilisation de la membrane de brûleur à gaz, sous 20 l'action d'une température élevée, les fibres ou fils synthétiques décrits ci- dessus sont carbonisés totalement ou partiellement. Une partie du ou des polymères carbonisés reste fixée aux mailles ou ouvertures dudit article formant ainsi un squelette carbonisé réduisant la taille des dites ouvertures et donc la perméabilité de la membrane. Le demandeur s'est 25 aperçu que ledit squelette carbonisé conserve une certaine cohésion mécanique et une déformabilité suffisante contribuant ou tout du moins ne gênant pas le bon fonctionnement de la membrane de brûleur à gaz. Ainsi, selon le taux massique de fibres ou fils synthétiques et leur agencement dans l'article fini - agencement déterminé part les paramètres 30 mis en jeu au cours du procédé de fabrication (intensité de la torsion, titrage, armure du textile,...) û il est possible d'ajuster les caractéristiques de la membrane de brûleur à gaz selon le cahier des charges. Il peut notamment s'agir d'une membrane de brûleur à gaz pour chaudière à condensation pour usage domestique et industriel. Le procédé de fabrication permettant d'obtenir la membrane de 5 brûleur à gaz comprend les étapes suivantes : a) craquage de fils métalliques de section sensiblement circulaire, notamment obtenus par tréfilage, pour la fabrication de rubans de fibres ; b) filature des dits rubans de fibres métalliques, seules ou en 1 o mélange avec d'autres fibres, sur un métier à filer à anneaux pour la fabrication de filés de fibres selon une torsion déterminée ; c) retordage d'au moins deux des dits filés pour la fabrication de retors à au moins deux bouts ; 15 d) tricotage, tissage ou tressage d'au moins les dits retors e) confection de l'article tricoté, tissé ou tressé obtenu pour former la membrane de brûleur à gaz. L'opération de tréfilage consiste notamment à diminuer la section des fils métalliques, disposés en faisceaux, sur une machine à tréfiler. 20 L'écrouissage y est important et influence les propriétés mécaniques résultantes. Il se caractérise notamment par une augmentation de la limite d'élasticité et de la dureté, d'où des filaments de section sensiblement circulaire moins élastiques que ceux de section polygonale obtenus par usinage. 25 Ces faisceaux de filaments métalliques tréfilés sont ensuite craqués. Cette opération de craquage consiste à faire subir aux filaments sur un banc d'étirage des tractions jusqu'à rupture autant de fois nécessaires jusqu'à obtention d'un ruban craqué de fibres de section sensiblement circulaire ayant une longueur, un diamètre et un titrage moyens donnés. 30 Plusieurs rubans de fibres sont ensuite assemblés puis filés sur un métier à filer à anneaux selon une torsion définie de par son intensité (nombre de tours par mètre) et son sens (S ou Z) tel que décrit ci-dessus. De préférence, ces rubans de fibres sont filés sur un métier à anneaux de type laine, c'est-à-dire pour fibres longues. On obtient alors des fils simples appelés filés de fibres. Le demandeur a développé un savoir-faire spécifique afin d'une part d'ajuster les caractéristiques notamment la longueur moyenne des fibres métalliques de part la technique de craquage pour répondre aux contraintes de la filature à anneaux et d'autre part adapter un métier à filer à anneaux, utilisé classiquement pour filer des fibres traditionnelles, 1 o plus particulièrement du type laine, aux contraintes imposées par la mise en oeuvre de fibres métalliques, de section sensiblement circulaire. Le retordage consiste à assembler au moins deux filés de fibres selon une torsion déterminée (intensité, sens). Cette opération peut être réalisée sur un métier à retordre à anneaux. On obtient ainsi un retors à 15 au moins deux bouts c'est-à-dire à au moins deux fils simples ou filés de fibres. Les retors à au moins deux bouts sont ensuite mis en forme par tricotage, tissage ou tressage pour obtenir l'article textile composé notamment de fils au moins en partie métallique. 20 La torsion donnée au retors, apporte une cohésion et une résistance mécanique permettant le travail sur des métiers textiles à des vitesses élevées tout en préservant les propriétés de ces fils. De plus, les retors sont obtenus à partir de fibres métalliques moins élastiques, que celles obtenues par usinage par exemple, ce qui facilite la 25 gestion de la tension sur le textile en tous points du procédé, gestion importante pour l'obtention d'un article textile de qualité. Par ailleurs, la cohésion donnée au retors par la torsion et donc à l'article final obtenu facilite la préhension pour les opérateurs. En effet, des fibres qui sont orientées parallèlement dans l'article fini, et qui sont de 30 section en général de quelques dizaines de micromètres, ont tendance à se défaire plus facilement sous contrainte mécanique et accrocher par exemple aux mains des opérateurs. En outre, les fibres métalliques de section sensiblement circulaire préservent davantage les pièces mécaniques des métiers textiles, telles que par exemple les oeillets de passage, que les fibres métalliques de section polygonale plus abrasives de par leur forme. Dans une variante de réalisation, le procédé comporte une étape de préparation avant filature consistant à mélanger des rubans de fibres métalliques obtenus lors de l'opération de craquage avec des rubans de fibres synthétiques résistants à des températures élevées. Il est possible 1 o d'incorporer les fibres synthétiques aux rubans de fibres métalliques craquées lors d'un ou plusieurs passages des rubans sur gills. Dans une variante de réalisation, l'étape de mise en forme se fait sur un métier à tricoter rectiligne ou circulaire, simple ou double fonture. Dans une autre variante de réalisation, le tricotage se fait sur un 15 métier du type chaîne ou Rachel, ayant une jauge - définie par le nombre d'aiguilles par pouce soit 25.4 mm - comprise de préférence entre 3 et 15, et de préférence une jauge égale à 5. Plus la jauge est faible, plus les mailles de l'article tricoté sont larges. Dans une variante de réalisation, l'article textile est un tricot type 20 chaîne, par exemple réalisé sur un métier à tricoter appelé trameur. Ce tricot comporte des retors et/ou des filés de fibres et/ou des fils de filaments continus qui sont insérés en trame et/ou en chaîne afin notamment d'ajuster le taux de couverture, l'élasticité et le blocage des mailles, paramètres particulièrement importants s'agissant de membranes 25 de brûleur à gaz. Le sens trame est désigné comme étant le sens perpendiculaire aux colonnes de maille, le sens chaîne désigne le sens longitudinal aux colonnes de mailles. La présente invention sera mieux comprise à la lecture d'un exemple de réalisation décrit ci-après à titre non exhaustif. 30 Il s'agit d'une membrane de brûleur à gaz constituée d'un article textile tricoté ne comprenant que des fibres métalliques, de section sensiblement circulaire. Plusieurs rubans craqués de fibres en acier inoxydable, de section sensiblement circulaire, sont filés sur un métier à filer à anneaux du type laine. Le diamètre moyen des fibres est compris entre 8 pm et 50 pm et de préférence égal à 22 pm. La longueur moyenne des fibres est comprise entre 40 mm et 250mm et plus particulièrement la longueur moyenne des fibres tend à être répartie uniformément sur cet intervalle. Les fils sont constitués de deux fils simples ou filés de fibres de titrage identique, assemblés par torsion. Le titrage des retors exprimé en 1 o numéro métrique (Nm), soit le nombre de kilomètres de fils nécessaire pour obtenir 1 kilogramme de fil, est de préférence compris entre 1 et 5, de préférence égal à 2,7. Les dits fils peuvent être ensuite tricotés, tissés ou tressés, de préférence ils sont tricotés et plus particulièrement selon une armure du type chaîne. Les tricots chaînes présentent notamment les 15 avantages d'être indémaillables et peu déformables. Les fibres en acier inoxydable sont à base d'un alliage comprenant du fer et du chrome, par exemple de type Fecralloy , dont la nuance est par exemple la suivante : -19,5 - 20,5 % de chrome, 20 - 0,35 % de manganèse, 4,95 % d'aluminium, -0,25 ù 0,3 % d'yttrium. Si on choisit un autre type d'alliage, on retient de préférence un alliage avec un taux d'yttrium supérieur à 0,1 % en poids notamment pour 25 la résistance aux hautes températures. La masse surfacique de la membrane du brûleur à gaz est compris de préférence entre 1 000 à 2 200 g/m2 et de préférence égal à 1 700 g/m2 Son épaisseur est comprise entre 1,0 mm et 3,5 mm, et de 30 préférence égale à 2,0 mm. Sa perméabilité est comprise entre 1 500 I/dm2/mn et 2 500 2896809 lo I/dm2/mn, et de préférence égale à 1 700 I/dm2/mn. Son taux de couverture est compris entre 70 % et 85 % et de préférence égal à 80 %. Par taux de couverture, on comprend le pourcentage de zones 5 pleines par rapport à la surface de produit, les zones non pleines étant constituées par les espaces vides entre les constituants textiles de l'article. La membrane de brûleur à gaz, selon la présente invention a notamment pour avantages d'améliorer le rendement de la combustion par une combustion uniforme grâce notamment à une perméabilité 1 o homogène en tout point de l'article textile, réduire les émissions polluantes et les nuisances sonores, notamment les sifflements générés par les débits de gaz importants. Par ailleurs, l'article textile est souple et pliable et peut être fourni en rouleaux, pour la confection proprement dite des membranes de 15 brûleurs à gaz. En combinant notamment les paramètres suivants : la torsion - sens et intensité - le nombre de bouts, le titrage des filés de fibres, le type de fibres (métalliques et/ou synthétiques résistants à des températures élevées), le diamètre des fibres, la longueur moyenne des fibres, le type 20 d'alliage et le type de mise en forme : tricotage (type du métier, armure du tricot, insertion de fils en trame), tressage et tissage, les caractéristiques et propriétés de la membrane de brûleur à gaz sont ajustées au mieux en fonction des contraintes du cahier des charges. REVENDICATIONS 1- Membrane de brûleur à gaz constituée d'un article textile, tissé, tricoté ou tressé, composé notamment de fils au moins en partie métalliques 5 caractérisé en ce que : - chaque fil au moins en partie métallique est un retors à au moins deux bouts, - chaque bout présente une torsion déterminée, étant obtenu par la technique de filature à anneaux, à partir de fibres métalliques lo de section sensiblement circulaire, notamment obtenues par tréfilage puis craquage, seules ou en mélange avec d'autres fibres. 2- Membrane de brûleur à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres métalliques, de section sensiblement circulaire, ont une longueur moyenne comprise entre 40 mm et 250 mm, de préférence avec 15 une répartition homogène de la longueur des fibres dans cet intervalle de 40 à 250 mm. 3- Membrane de brûleur à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bout d'un retors et/ou chaque retors présente une torsion comprise entre 20 et 300 tours/m. 20 4- Membrane de brûleur à gaz selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fibres métalliques sont en acier inoxydable à base d'un alliage contenant au moins 0, 1% d'yttrium en poids, notamment à base d'un alliage de type FeCrAlloy. 5- Membrane de brûleur à gaz selon l'une des revendications 1 à 4, 25 consistant en un tricot indémaillable, à mailles jetées, de type chaîne ou Rachel. 6- Membrane de brûleur à gaz selon la revendication 1 comprenant également des fils non métalliques, multifilamentaires ou filés de fibres ou retors, choisis dans la famille des polymères synthétiques résistant à des 30 températures élevées, notamment poly paraphénylène benzobisoaxole (PBO), para-aramide ou méta-aramide. 7. Membrane de brûleur à gaz selon les revendication 5 et 6 caractérisé en ce que les fils non métalliques sont des fils de trame et/ou de chaîne, insérés dans les mailles du tricot. 8. Membrane de brûleur à gaz selon l'une des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que chaque bout comprend des fibres métalliques, de section sensiblement circulaire, en mélange intime avec des fibres synthétiques résistant à des températures élevées pris de préférence dans la famille des polymères du type poly paraphénylène benzobisoaxole (PBO) et/ou para-aramide et/ou méta-aramide. 9- Procédé de fabrication d'une membrane de brûleur à gaz constitué d'un article textile composé notamment de fils au moins en partie métalliques, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : - Craquage de fils métalliques de section sensiblement circulaire, notamment obtenus par tréfilage, pour la fabrication de rubans de fibres métalliques; - Filature de rubans de fibres métalliques, seules ou en mélange avec d'autre fibres, sur métier à filer à anneaux pour la fabrication 20 de filés de fibres selon une torsion déterminée ; -Retordage d'au moins deux desdits filés de fibres pour la fabrication de retors à au moins deux bouts ; - tricotage, tissage ou tressage d'au moins lesdits retors - confection de la membrane de brûleur à gaz à partir de l'article 25 tricoté, tissé ou tressé obtenu. 10- Procédé de fabrication selon la revendication 9 caractérisé en ce que la filature est réalisée sur un métier du type laine. 11- Procédé de fabrication selon l'une des revendications 9 à 10 comprenant une étape de tricotage sur un métier du type chaîne ou 30 Rachel. 12- Procédé de fabrication selon l'une des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que le tricotage se fait sur un métier ayant une jauge comprise entre 3 et 15, de préférence 5. 13-Procédé de fabrication selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de préparation avant filature consistant à mélanger des rubans de fibres métalliques obtenus lors de l'opération de craquage avec des rubans de fibres synthétiques résistants à des températures élevées. 14- Procédé de fabrication selon l'une des revendications 9 à 13 1 o caractérisé en ce que des fils non métalliques sont insérés dans le sens trame et/ou le sens chaîne pour notamment bloquer la structure du tricot et réduire son élasticité.