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EP0636728A1 - Procédé de fabrication de mats de verre à fils continus - Google Patents

Procédé de fabrication de mats de verre à fils continus Download PDF

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Publication number
EP0636728A1
EP0636728A1 EP94401678A EP94401678A EP0636728A1 EP 0636728 A1 EP0636728 A1 EP 0636728A1 EP 94401678 A EP94401678 A EP 94401678A EP 94401678 A EP94401678 A EP 94401678A EP 0636728 A1 EP0636728 A1 EP 0636728A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
binder
action
size
subjected
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP94401678A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0636728B1 (fr
Inventor
Patrick Moireau
Michel Droux
Fabrice Duchamp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Adfors SAS
Original Assignee
Vetrotex France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vetrotex France SA filed Critical Vetrotex France SA
Publication of EP0636728A1 publication Critical patent/EP0636728A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0636728B1 publication Critical patent/EP0636728B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/002—Inorganic yarns or filaments
    • D04H3/004—Glass yarns or filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/03—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments at random
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/10—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically
    • D04H3/105—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically by needling
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    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing glass mats with continuous wires, at least part of said wires being coated with a mixture in the liquid state capable of reacting under actinic radiation.
  • the drying can be carried out at the level of the oven ensuring the hardening of the binder; it is then necessary to provide for a further steaming of the mats.
  • Such treatment requires additional energy consumption, involves the use of relatively heavy equipment and limits productivity.
  • the mat obtained is not homogeneous; it also does not have sufficient cohesion throughout its thickness, and in particular at the level of the lower layers.
  • the object of the invention is therefore to establish a process which does not have the above-mentioned drawbacks, this process being mainly more economical and rapid and also making it possible to obtain mats having a homogeneous and sufficient cohesion throughout their thickness. , this cohesion being important for obtaining using said mats of composites having good mechanical properties.
  • This object is achieved by a method of manufacturing a mat formed by a sheet of continuous glass wires emanating from one or more dies, according to which a multiplicity of melted glass fillets is drawn from the orifices of each die.
  • the filaments are collected in at least one wire, each wire being mechanically driven by a drawing system provided with a member ensuring the projection and distribution of said wire on a collecting surface or a conveyor in transverse movement relative to the direction of the projected threads, the filaments being coated with a non-aqueous size capable of reacting under the action of actinic radiation and the glass threads being subjected, after distribution on the conveyor, to the action of one or more actinic radiations.
  • non-aqueous size designates a size composition comprising less than 10% of water, the presence of water may be necessary in certain cases, in particular in acrylic compositions to facilitate the hydrolysis of silanes.
  • the filaments formed by drawing streams of molten glass from the orifices of one or more dies are coated using a sizing device with a non-aqueous size.
  • a nonaqueous sizing eliminates the need to resort to a parboiling of the mats and therefore makes it possible, first of all, to save energy while increasing productivity. But above all, it turns out that the use of non-aqueous size capable of reacting under actinic radiation makes it possible to obtain yarns with particularly advantageous characteristics for the formation of mats having good cohesion.
  • the sizes used can be, in particular, sizes crosslinkable under the action of ultraviolet radiation or sizes crosslinkable under the action of infrared radiation.
  • the nonaqueous sizes used are sizes capable of reacting under the action of ultraviolet radiation.
  • the rate of photoinitiators within such sizes is, moreover, preferably between 2 and 5% according to the invention. Examples of size according to the invention are given later in Examples 1 and 2.
  • the size ensures in particular the protection of the threads against abrasion, while giving them the properties essential for subsequent transformations, the choice of size being determined according to the physical properties of the composite that is desired later. get while the binder keeps them wires within the mast by creating bonding or bonding surfaces at the crossing or contact points of the wires.
  • the deposit of size and the deposit of binder according to the invention are therefore preferably carried out in separate operations.
  • the binder is preferably deposited on the moving mat before the mat is subjected to actinic radiation.
  • the binder is also non-aqueous for the same reasons as those previously mentioned for the sizing.
  • This binder can be in different forms. In particular, it may be a binder reacting under the action of infrared radiation or a binder reacting under the action of ultraviolet radiation.
  • Use is preferably made of a binder capable of reacting under infrared radiation, such as a polyester, and which is in the form of a thermoplastic or thermosetting powder making it possible to create an effective point bonding of the wires.
  • the photocrosslinkable liquid binders have the disadvantage of being generally of a fairly similar nature with the sizes used.
  • the pulverized binders then tend to be distributed along the fibers by affinity with the size deposited under die, instead of remaining in the form of droplets making it possible to create points of contact.
  • the binder pressure and the spraying parameters the liquid binder tends to concentrate in the upper layers of the mats.
  • liquid binder it is nevertheless possible to use in particular mixtures based on polyurethane acrylate and N-vinylpyrrolidone in the presence of a photoinitiator.
  • non-aqueous photocrosslinkable size allows the production of yarns with particular characteristics
  • size and non-aqueous binder according to the invention allows the production of mats having certain characteristics
  • the mat is therefore preferably calendered and / or is the subject of a needling before irradiation so as to force the points of contact between wires and remove the initial bulking.
  • the binder is in powder form
  • calendering and / or needling can take place before and / or after depositing the binder
  • calendering and needling after depositing the binder has the advantage of facilitating the distribution of the powder in the thickness of the mat.
  • calendering preferably takes place before spraying the binder if the latter is in liquid form, in order to avoid having a sticky mat adhering to the calendering roller.
  • liquid binder tends to concentrate in the upper layers of the mats, as seen above, obtaining a homogeneous mat means using a large quantity of binder so as to make it penetrate by gravity to the layers lower, which can lead to the manufacture of a semi-composite that is difficult to handle. It is therefore desirable, in the case where a photocrosslinkable liquid binder is used, to perform a needling of the mat rather than a calendering or, optionally, to choose a binder so that it is immiscible with sizing to avoid problems of distribution by affinity as seen above. Needling occurs, preferably, after spraying the binder, when the binder used is liquid, to promote the creation of contact points.
  • calendering, needling and binder deposition preferably take place before irradiation, the threads becoming elastic in the opposite case and therefore retaining their initial shape whatever the intensity of calendering or needling. and the weight of binder sprayed.
  • one or more irradiation devices may be necessary.
  • a single irradiation device is necessary for the treatment of the mats. The duration of the heating intended for the modification of the state of the binder is then very reduced due to the absence of water to be discharged.
  • the size and the binder deposited are both crosslinkable under ultraviolet radiation, a single irradiation device is necessary.
  • the mat it is also possible to subject the mat to a first deposit of binder at the level of the first dies followed by a first irradiation, then to a second deposit of binder at the level of the last dies before irradiation final, each of these deposits being preceded and / or followed by calendering and / or needling according to what has been seen previously.
  • This process notably facilitates the impregnation of the layer of wires by the binder, whether this is of liquid or powder nature.
  • it requires at least two binder spraying devices and, optionally, two calendering and / or needling devices.
  • the figure shows a schematic front view of an installation allowing the implementation of the method according to the invention.
  • strands of molten glass are drawn from dies 10 in the form of sheets of continuous filaments 11 which are coated, using sizing devices 12, with a nonaqueous sizing capable of reacting under the action of ultraviolet radiation, then which is assembled in the form of wires 14 using an assembly device 13 which can be a comb or an assembly roller with several grooves.
  • the wires are mechanically driven by stretching wheels 15 before being projected and distributed on a moving conveyor 16 transverse to the direction of the projected wires.
  • the wires are then calendered between two rollers 17, 18 before being coated with a binder 19 in the form of thermosetting powder, then the mat consisting of the sheet of wires coated with binder is subjected to infrared radiation within a oven with infrared ramps 20 then with ultraviolet radiation 21.
  • the mat obtained is then wound around a support 22.
  • the mats obtained according to the present invention have a homogeneous cohesion throughout their thickness and the products reinforced with these mats have a mechanical resistance equivalent to that of the products reinforced with mats produced according to the traditional process by aqueous .
  • the following examples illustrate the mechanical characteristics of polyester composites using, as reinforcements, mats produced according to the invention and also give examples of sizing compositions used in the context of the invention.
  • the binder used is, moreover, a powder binder based on unsaturated polyester marketed by Cray Vallée under the reference Stratyl P 80 A3. It is added to the mat in proportions of 6% by weight of the mat.
  • Said mat is calendered before depositing the binder by means of a roller, then heated in an infrared oven at 180 ° C and subjected to the action of ultraviolet radiation.
  • the mat obtained is then used to reinforce polyester matrices, at a rate of 58% by weight of glass.
  • the mean breaking stress in bending measured, for the composites obtained, under the conditions defined by the ISO R178 standard, is of the order of 340 MPa, while that obtained under the same conditions and for a substantially identical reinforcement rate, for composites using a mat manufactured according to the traditional method is of the order of 360 MPa, the standard deviations on the series of measurements carried out being of the order of 20 MPa.
  • the binder used is, moreover, a powder binder based on unsaturated polyester marketed by Cray Vallée under the reference Stratyl P 80 A3. It is added to the mat in proportions of 6% by weight of the mat.
  • the mat is prepared in the same way as in Example 1 and the mean breaking stress in bending for a reinforcement rate of the order of 54% is also measured for polyester composites under the conditions defined by ISO standard R178 .
  • the value obtained is of the order of 360 MPa for the composites reinforced using the mat according to the present invention and of the order of 360 MPa also for the composites reinforced using the mat manufactured according to the traditional process, the standard deviations on the series of measurements carried out being of the order of 20 MPa.
  • the process according to the invention therefore makes it possible to obtain, quickly and economically, mats having satisfactory cohesion and homogeneity in thickness, this cohesion and this homogeneity being in particular favorable for obtaining composite products having a resistance mechanical at least as good as that of the composites obtained using the mats manufactured according to the traditional process by aqueous route.
  • the mats according to the invention are used, inter alia, to reinforce organic matrices.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de mats de fils de verre continus, une partie au moins desdits fils étant revêtue d'un mélange non aqueux susceptible de réagir sous un rayonnement actinique. Les mats obtenus présentent une cohésion homogène et suffisante dans toute leur épaisseur, cette cohésion étant importante pour l'obtention à l'aide desdits mats de composites présentant de bonnes propriétés mécaniques.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de fabrication de mats de verre à fils continus, une partie au moins desdits fils étant revêtue d'un mélange à l'état liquide susceptible de réagir sous un rayonnement actinique.
  • Il est déjà connu d'étirer à partir des orifices d'une ou plusieurs filières des filets de verre sous la forme de filaments continus que l'on enduit d'un ensimage destiné notamment à protéger leur surface puis que l'on rassemble en fils, lesdits fils étant ensuite projetés vers une surface collectrice se déplaçant transversalement à la direction des fils projetés afin de former une nappe de fils continus entremêlés ou "mat", les fils en question pouvant être également enduits d'un liant apte à assurer leur cohésion au sein du mat après passage dans une étuve. Un tel procédé est notamment illustré dans le brevet FR 1 379 770 dans lequel le liant utilisé consiste en des poudres ou des émulsions, l'ensimage étant essentiellement aqueux.
  • Du fait de l'humidité déposée au sein des fils notamment par l'ensimage, il est nécessaire de prévoir des moyens de séchage efficaces donc coûteux, l'eau pouvant nuire à la bonne adhésion verre-matrice dans la fabrication ultérieure de produits composites.
  • Pour des raisons de commodité, le séchage peut être effectué au niveau de l'étuve assurant le durcissement du liant ; il est alors nécessaire de prévoir un étuvage plus poussé des mats. Un tel traitement suppose cependant une consommation supplémentaire d'énergie, implique l'utilisation d'installations relativement lourdes et limite la productivité. Il est, de plus, difficile d'effectuer un séchage homogène des mats en cas de séchage par étuvage, I'enlèvement de l'humidité en l'absence de circulation d'air au sein du mat se faisant difficilement dans les couches inférieures du mat. En conséquence de quoi, le mat obtenu n'est pas homogène ; il ne présente par ailleurs pas une cohésion suffisante dans toute son épaisseur, et notamment au niveau des couches inférieures.
  • Afin d'améliorer ladite cohésion du mat, il est connu de soumettre le mat en question à l'action d'aiguilles permettant d'enchevêtrer les fils constitutifs du mat. Un tel procédé d'aiguilletage est décrit dans le brevet US 3 883 333 concernant des mats réalisés à partir de filaments enduits d'une composition aqueuse. Néanmoins, le dispositif d'aiguilletage utilisé dans ce procédé ne permet pas de s'affranchir des problèmes liés au séchage du mat, l'ensimage utilisé étant essentiellement aqueux.
  • L'objet de l'invention est donc d'établir un procédé ne présentant pas les inconvénients ci-avant cités, ce procédé étant principalement plus économique et rapide et permettant également d'obtenir des mats présentant une cohésion homogène et suffisante dans toute leur épaisseur, cette cohésion étant importante pour l'obtention à l'aide desdits mats de composites présentant de bonnes propriétés mécaniques.
  • Ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication d'un mat formé d'une nappe de fils de verre continus émanant d'une ou plusieurs filières, selon lequel on étire à partir des orifices de chaque filière une multiplicité de filets de verre fondu sous la forme de nappes de filaments continus, on rassemble les filaments en au moins un fil, chaque fil étant entraîné mécaniquement par un système d'étirage muni d'un organe assurant la projection et la répartition dudit fil sur une surface collectrice ou un convoyeur en mouvement transversal par rapport à la direction des fils projetés, les filaments étant revêtus d'un ensimage non aqueux susceptible de réagir sous l'action d'un rayonnement actinique et les fils de verre étant soumis, après répartition sur le convoyeur, à l'action d'un ou plusieurs rayonnements actiniques.
  • Signalons que l'expression "ensimage non aqueux" selon l'invention désigne une composition d'ensimage comprenant moins de 10 % d'eau, la présence d'eau pouvant être nécessaire dans certains cas, notamment dans des compositions acryliques pour faciliter l'hydrolyse de silanes.
  • Ce procédé présente de nombreux avantages par rapport aux procédés traditionnels par voie aqueuse, avantages qui seront mis en évidence au cours de la description suivante.
  • Selon la présente invention, les filaments formés par étirage de filets de verre fondu à partir des orifices d'une ou plusieurs filières sont revêtus à l'aide d'un dispositif ensimeur d'un ensimage non aqueux. Le fait d'utiliser un ensimage non aqueux supprime la nécessité de recourir à un étuvage des mats et permet donc, en premier lieu, de réaliser une économie d'énergie tout en augmentant la productivité. Mais surtout, il s'avère que l'utilisation d'ensimage non aqueux susceptible de réagir sous un rayonnement actinique permet l'obtention de fils aux caractéristiques particulièrement avantageuses pour la formation de mats possédant une bonne cohésion.
  • En effet, du fait principalement de la nature de l'ensimage utilisé selon l'invention et en raison également de l'utilisation de cet ensimage dans des quantités moindres en volume par rapport à celles d'un ensimage aqueux pris dans les mêmes conditions, on observe un meilleur mouillage des filaments et un gainage de chaque filament par capillarité, ce qui favorise le glissement des filaments les uns par rapport aux autres au sein d'un même fil. De ce fait, les fils, à l'issue de leur contact avec la surface du dispositif d'étirage, présentent une forme plus aplatie que ceux obtenus lors de l'utilisation d'ensimage aqueux et, par conséquent, au niveau du mat, une capacité de recouvrement plus importante. La cohésion des fils au sein du mat s'en trouve ainsi améliorée.
  • Les ensimages utilisés peuvent être, notamment, des ensimages réticulables sous l'action d'un rayonnement ultraviolet ou des ensimages réticulables sous l'action d'un rayonnement infrarouge. De préférence, les ensimages non aqueux utilisés sont des ensimages aptes à réagir sous l'action d'un rayonnement ultraviolet. Le taux de photoamorceurs au sein de tels ensimages est, par ailleurs, compris de préférence entre 2 et 5 % selon l'invention. Des exemples d'ensimage selon l'invention sont donnés ultérieurement dans les exemples 1 et 2.
  • Notons également que le traitement actinique des fils selon l'invention se faisant sur la nappe de fils de verre sur la surface collectrice en mouvement et, par conséquent, à des vitesses de déplacement des fils bien moins importantes que les vitesses d'étirage, il n'est donc pas nécessaire d'avoir recours à des ensimages particulièrement réactifs et donc coûteux. Notons par ailleurs qu'il est possible d'utiliser un ensimage seul, l'ensimage jouant également dans ce cas le rôle habituellement réservé au liant. Ceci nécessite néanmoins d'utiliser une quantité importante d'ensimage, ce qui peut rendre le procédé rédhibitoire au niveau du coût, et risque de conduire après polymérisation à des fils présentant une trop forte rigidité au sein du mat. Il est donc souhaitable de dissocier et de déposer séparément l'ensimage et le liant, chacun ayant une fonction bien particulière. L'ensimage, en effet, assure notamment la protection des fils contre l'abrasion, tout en leur conférant les propriétés indispensables aux transformations ultérieures, le choix de l'ensimage étant déterminé en fonction des propriétés physiques du composite que l'on veut ultérieurement obtenir, tandis que le liant permet de maintenir les fils au sein du mat en créant des surfaces de liaison ou de collage aux points de croisement ou de contact des fils.
  • Le dépôt d'ensimage et le dépôt de liant selon l'invention sont donc effectués préférentiellement dans des opérations séparées.
  • Notamment, le liant est déposé de préférence sur le mat en déplacement avant que le mat ne soit soumis à un rayonnement actinique. Le liant est également non aqueux pour les mêmes raisons que celles précédemment évoquées pour l'ensimage. Ce liant peut se présenter sous différentes formes. Notamment, il peut s'agir d'un liant réagissant sous l'action d'un rayonnement infrarouge ou d'un liant réagissant sous l'action d'un rayonnement ultraviolet. On utilise, de préférence, un liant apte à réagir sous rayonnement infrarouge, tel qu'un polyester, et se présentant sous forme de poudre thermoplastique ou thermodurcissable permettant de créer un collage ponctuel efficace des fils. A moins d'une sélection importante des composants de l'ensimage et du liant, les liants liquides photoréticulables présentent en effet l'inconvénient d'être généralement de nature assez voisine avec les ensimages utilisés. Les liants pulvérisés ont alors tendance à se répartir le long des fibres par affinité avec l'ensimage déposé sous filière, au lieu de rester sous forme de gouttelettes permettant de créer des points de contact. Par ailleurs, quels que soient le liant, la pression du liant et les paramètres de pulvérisation, le liant liquide a tendance à se concentrer dans les couches supérieures des mats. Comme liant liquide, il est malgré tout possible d'utiliser notamment des mélanges à base de polyuréthane acrylate et de N-vinylpyrrolidone en présence d'un photoamorceur.
  • Tout comme l'utilisation d'ensimage non aqueux photoréticulable permet l'obtention de fils aux caractéristiques particulières, l'utilisation d'ensimage et de liant non aqueux selon l'invention permet l'obtention de mats présentant certaines particularités.
  • Il convient, en effet, de signaler que si les fils enduits de l'ensimage selon l'invention sont plus plats, le mat obtenu est en revanche plus gonflant, n'ayant plus à subir le poids de l'eau provenant des différents apprêts (un ensimage aqueux contient en effet au moins 90 % en poids d'eau et donne un mat ayant une teneur en eau d'au moins 20 %). Le gonflant du mat se traduit par un nombre réduit de points de contact entre fils et une épaisseur importante. Seul le poids du liant peut, par gravité, forcer l'apparition de points de contact entre fils ce qui nécessite l'utilisation de quantités importantes de liant pour lier les couches inférieures. Selon l'invention, le mat est donc de préférence calandré et/ou fait l'objet d'un aiguilletage avant irradiation de façon à forcer les points de contact entre fils et supprimer le gonflant initial. Si le liant se présente sous forme de poudre, le calandrage et/ou l'aiguilletage peuvent intervenir avant et/ou après dépôt du liant, le calandrage et l'aiguilletage après dépôt du liant présentant l'avantage de faciliter la répartition de la poudre dans l'épaisseur du mat. Cependant, dans le cas du calandrage, le calandrage intervient préférentiellement avant pulvérisation du liant si celui-ci se trouve sous forme liquide, afin d'éviter de disposer d'un mat collant et adhérant sur le rouleau de calandrage.
  • Il convient de remarquer néanmoins que, le liant liquide ayant tendance à se concentrer dans les couches supérieures des mats, comme vu précédemment, obtenir un mat homogène revient à utiliser une quantité importante de liant de façon à le faire pénétrer par gravité jusqu'aux couches inférieures, ce qui peut conduire à la fabrication d'un semi-composite difficilement manipulable. Il est par conséquent souhaitable, dans le cas où l'on utilise un liant liquide photoréticulable, d'effectuer un aiguilletage du mat plutôt qu'un calandrage ou, éventuellement, de choisir un liant de façon à ce qu'il soit non miscible avec l'ensimage pour éviter des problèmes de répartition par affinité comme vu précédemment. L'aiguilletage intervient, préférentiellement, après pulvérisation du liant, lorsque le liant utilisé est liquide, pour favoriser la création de points de contact.
  • Signalons, par ailleurs, que le calandrage, l'aiguilletage et le dépôt de liant interviennent préférentiellement avant irradiation, les fils devenant élastiques dans le cas contraire et conservant dès lors leur forme initiale quelle que soit l'intensité du calandrage ou de l'aiguilletage et le poids de liant pulvérisé.
  • Selon le mode de réalisation de la présente invention, un ou plusieurs dispositifs d'irradiation peuvent être nécessaires. Ainsi, dans le cas où l'ensimage et le liant déposés sont tous deux réticulables sous rayonnement infrarouge, un seul dispositif d'irradiation est nécessaire pour le traitement des mats. La durée du chauffage destiné à la modification de l'état du liant est alors très réduite du fait de l'absence d'eau à évacuer.
  • Egalement, dans le cas où l'ensimage et le liant déposés sont tous deux réticulables sous rayonnement ultraviolet, un seul dispositif d'irradiation est nécessaire.
  • Dans le cas d'un ensimage et d'un liant réticulables, l'un sous rayonnement ultraviolet, l'autre sous rayonnement infrarouge, il est alors nécessaire de prévoir une étuve infrarouge ainsi qu'un dispositif d'irradiation par ultraviolet. La présence de ces deux dispositifs ne ralentit pas pour autant la vitesse de fabrication des mats, le temps d'exposition au sein du dispositif de chauffe restant particulièrement court du fait de l'absence d'eau à évaporer et le temps d'exposition au sein du dispositif d'irradiation dépendant de la vitesse du convoyeur et de l'intensité du rayonnement émis par le dispositif d'irradiation.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, il est également possible de soumettre le mat à un premier dépôt de liant au niveau des premières filières suivi d'une première irradiation, puis à un second dépôt de liant au niveau des dernières filières avant irradiation finale, chacun de ces dépôts étant précédé et/ou suivi d'un calandrage et/ou aiguilletage selon ce qui a été vu précédemment. Ce processus facilite notamment l'imprégnation de la couche de fils par le liant, que celui-ci soit de nature liquide ou en poudre. Néanmoins, il nécessite au moins deux dispositifs de pulvérisation de liant et, éventuellement, deux dispositifs de calandrage et/ou d'aiguilletage.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la description suivante en référence au dessin illustrant un mode de réalisation préféré de l'invention.
  • Il est utile de remarquer que ce mode de réalisation de l'invention est illustratif et non limitatif.
  • La figure représente une vue frontale, schématique, d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
  • Selon cette figure, on étire à partir de filières 10 des filets de verre fondu sous la forme de nappes de filaments continus 11 que l'on enduit, à l'aide de dispositifs ensimeurs 12, d'un ensimage non aqueux susceptible de réagir sous l'action d'un rayonnement ultraviolet, puis que l'on rassemble sous forme de fils 14 à l'aide d'un dispositif d'assemblage 13 pouvant être un peigne ou une roulette d'assemblage à plusieurs gorges. Les fils sont entraînés mécaniquement par des roues d'étirage 15 avant d'être projetés et répartis sur un convoyeur en déplacement 16 transversal à la direction des fils projetés. Les fils sont ensuite calandrés entre deux rouleaux 17, 18 avant d'être revêtus d'un liant 19 sous forme de poudre thermodurcissable, puis le mat constitué par la nappe de fils revêtus de liant est soumis à un rayonnement infrarouge au sein d'une étuve à rampes infrarouge 20 puis à un rayonnement ultraviolet 21. Le mat obtenu est ensuite enroulé autour d'un support 22.
  • Les mats obtenus selon la présente invention présentent une cohésion homogène dans toute leur épaisseur et les produits renforcés à l'aide de ces mats présentent une tenue mécanique équivalente à celle des produits renforcés à l'aide de mats fabriqués selon le procédé traditionnel par voie aqueuse. Les exemples suivants illustrent les caractéristiques mécaniques des composites polyester utilisant comme renforts des mats fabriqués selon l'invention et donnent également des exemples de compositions d'ensimage utilisées dans le cadre de l'invention.
    • EXEMPLE 1
  • Dans cet exemple, le mat est fabriqué selon l'invention en utilisant un ensimage de composition suivante, exprimée en pourcentages pondéraux :
    • · Oligomère, silicone uréthane acrylate commercialisé par Union Chimique Belge sous la référence IRR 154   20 %
    • · Monomère, uréthane acrylate de type oxazolidone commercialisé par Harcros sous la référence CL 959   20 %
    • · N-vinylpyrrolidone   30 %
    • · Monomère, triméthylolpropane triacrylate à trois groupements oxyde d'éthylène commercialisé par Cray Vallée sous la référence SR 454   20 %
    • · Photoamorceur radicalaire, 1-hydroxy cyclohexyl phénylcétone commercialisé par Ciba-Geigy sous la référence Irgacure 184   4 %
    • · Agent de couplage gamma aminopropyl triéthoxy silane commercialisé par Union Carbide sous la référence Silane A 1100   6 %
  • Le liant utilisé est, par ailleurs, un liant poudre à base de polyester insaturé commercialisé par Cray Vallée sous la référence Stratyl P 80 A3. Il est ajouté au mat dans des proportions de 6 % en poids du mat.
  • Ledit mat est calandré avant dépôt du liant au moyen d'un rouleau, puis chauffé dans une étuve à infrarouge à 180°C et soumis à l'action de rayonnements ultraviolets. Le mat obtenu est ensuite utilisé pour renforcer des matrices polyester, à raison de 58 % en poids de verre. La contrainte de rupture moyenne en flexion mesurée, pour les composites obtenus, dans les conditions définies par la norme ISO R178, est de l'ordre de 340 MPa, tandis que celle obtenue dans les mêmes conditions et pour un taux de renfort sensiblement identique, pour des composites utilisant un mat fabriqué selon le procédé traditionnel est de l'ordre de 360 MPa, les écart-types sur les séries de mesures effectuées étant de l'ordre de 20 MPa.
    • EXEMPLE 2
  • Dans cet exemple, le mat est fabriqué selon l'invention en utilisant un ensimage de composition suivante, exprimée en pourcentages pondéraux :
    • · Monomère, triméthylolpropane triacrylate à trois groupements oxyde d'éthylène commercialisé par Cray Vallée sous la référence SR 454   25 %
    • · Monomère, néopentyl glycol diacrylate propoxylé commercialisé par Union Chimique Belge sous la référence SR 9003   30 %
    • · Monomère, ester éthoxylé monoacrylé commercialisé par Cray Vallée sous la référence SR 491   15 %
    • · N-vinylpyrrolidone   20 %
    • · Photoamorceur radicalaire, 1-hydroxy cyclohexyl phénylcétone commercialisé par Ciba-Geigy sous la référence Irgacure 184   4 %
    • · Agent de couplage gamma aminopropyl triéthoxy silane commercialisé par Union Carbide sous la référence Silane A 1100   6 %
  • Le liant utilisé est, par ailleurs, un liant poudre à base de polyester insaturé commercialisé par Cray Vallée sous la référence Stratyl P 80 A3. Il est ajouté au mat dans des proportions de 6 % en poids du mat.
  • La mat est préparé de la même façon que dans l'exemple 1 et la contrainte de rupture moyenne en flexion pour un taux de renfort de l'ordre de 54 % est également mesurée pour des composites polyester dans les conditions définies par la norme ISO R178. La valeur obtenue est de l'ordre de 360 MPa pour les composites renforcés à l'aide du mat selon la présente invention et de l'ordre de 360 MPa également pour les composites renforcés à l'aide du mat fabriqué selon le procédé traditionnel, les écart-types sur les séries de mesures effectuées étant de l'ordre de 20 MPa.
  • Le procédé selon l'invention permet donc d'obtenir, de façon rapide et économique, des mats présentant une cohésion et une homogénéité satisfaisantes dans l'épaisseur, cette cohésion et cette homogénéité étant notamment favorables à l'obtention de produits composites présentant une tenue mécanique au moins aussi bonne que celle des composites obtenus à l'aide des mats fabriqués selon le procédé traditionnel par voie aqueuse.
  • Les mats selon l'invention sont utilisés, entre autres, pour renforcer des matrices organiques.

Claims (9)

  1. Procédé de fabrication d'un mat formé d'une nappe de fils de verre continus émanant d'une ou plusieurs filières, selon lequel on étire à partir des orifices de chaque filière une multiplicité de filets de verre fondu sous la forme de nappes de filaments continus, on rassemble les filaments en au moins un fil, chaque fil étant entraîné mécaniquement par un système d'étirage muni d'un organe assurant la projection et la répartition dudit fil sur une surface collectrice ou un convoyeur en mouvement transversal par rapport à la direction des fils projetés, caractérisé en ce que les filaments sont revêtus d'un ensimage non aqueux susceptible de réagir sous l'action d'un rayonnement actinique et en ce que les fils de verre sont soumis, après répartition sur le convoyeur, à l'action d'un ou plusieurs rayonnements actiniques.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensimage utilisé est un ensimage réticulable sous l'action d'un rayonnement ultraviolet et en ce que les fils de verre sont soumis à au moins un rayonnement ultraviolet.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensimage utilisé est un ensimage réticulable sous l'action d'un rayonnement infrarouge et en ce que les fils de verre sont soumis à au moins un rayonnement infrarouge.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on projette en outre sur les fils de verre un liant non aqueux susceptible de réagir sous l'action d'un rayonnement actinique.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le liant utilisé est un liant réticulable sous l'action d'un rayonnement ultraviolet et en ce que les fils de verre sont soumis à au moins un rayonnement ultraviolet.
  6. Procédé selon la revendications 4, caractérisé en ce que le liant utilisé est un liant réticulable sous l'action d'un rayonnement infrarouge et en ce que les fils de verre sont soumis à au moins un rayonnement infrarouge.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le liant se présente sous forme de poudre de polymères thermoplastiques ou thermodurcissables.
  8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les fils de verre sont soumis à un premier dépôt de liant et à une première irradiation au niveau des premières filières puis à un second dépôt de liant et à une seconde irradiation sur leur totalité au sortir des dernières filières.
  9. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que chaque dépôt de liant est précédé et/ou suivi d'un calandrage et/ou aiguilletage avant soumission à un rayonnement actinique.
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