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"PRODUITS FIBREUX lT ACCEDE ,;'1.' -REVEIL POUR IE,1 FABRIQUER"
La présente invention est relative aux planches à base de fibres minérales, comprenant la laine de verre, la laine de scorie, la laine de roche ou les matières similaires, agglomérées par un liant propre à assurer l'obtention d'une pbanche fibreuse élastique légère, robuste, se supportant d'elle-même et susceptible d'être utilisée comme matière d'isolement thermique ou acoustique.
Un procédé connu permettant de fabriquer des plan- ches à base de fibres minérales agglomérées par un liant, sur une échelle industrielle, consiste à déposer les fibres d'une manière continue, à mesure qu'elles sont formées, sous forme d'une masse dont les éléments sont disposés au hasard, sur un transporteur mobile, et à projeter à l'état divisé ou appliquer de quelque autre manière un liant ou agent raidis-
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seur approprié sur les fibres à mesure que celles-ci sont formées ou sont déposées sur le transporteur.
La masse résul- tante , duveteuse et libre, de matière fibreuse est amenée par le transporteur, sous forme d'une nappe ou couche, à un poste tel qu'une chambre de chauffage où. la couche
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cet comprimée de façon à recevoir 1'cpaisse rlr et 1..).. d'.;n.';ité désirées, le liant résineux ou autre étant alors polymérisé ou séché et ainsi durci.
Dans la production de certaines planches à base de
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fibres ninérales, par exemple des planches en fibres 'e verre, conformérient au procédé ci-dessus, les fibres pos::.l#:jci:1; due ;ratdes longueurs et toribunt en pluie à grande vitesse ur le transporteur. Il ;j'CD'3lJ.it que ces fibres sont en substance toutes disposées dans ces plans qui sont pal==1llàlcs au trans- porteur et aL1ù; surfaces principales de la planche, "Lais qui 1:on.t disposées arbitraireraent dans d'autres directions. Une planche de fibres ainsi établie peut être comparée \ un li- vre dont les feuilles représentent les p1,nD paralleloa au tranupcrtcur et dont chacune peut être considérée C O'n!18 com- posée de fibres disposées arbitrairement.
Dans certaines applications de la planche fibreuse,
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celle-ci tend à se "stratifier", c'ect-à-dire que des zones adjacentes de la planche, en quelque sorte feuilletée, tendent à se séparer les unes des autres suivant des plans parallèles
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aux faces principales de la planche. Ceci coiis titL1e évidemment un inconvénient, et l'un des buts principaux de cette inven-
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tion est de surmonter toute tendance de la planche à se "stratifier".
Un autre but ce l'invention est de modifier la disposition ou l'orientation des fibres de verre dans la couche de façon qu'une forte proportion de ces fibres a'éten-
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dent dans une direction généralement perpendiculaire aux surfaces principales de la planche, au lieu d'être parallèles à celles-ci, comme dans le cas du procédé brièvement décrit plus haut. Cette disposition des fibres résiste à la stratifi- cation de la planche finie et résiste aussi aux forces de compression exercées sur la planche, de telle sorte qu'on obtient une planche plus rigide;analogue à une planche de bois.
Un autre but de cette invention est de contraindre les fibres à s'écarter de leurs positions relatives parallè- les, qui est la relation prédominante des fibres entre elles, et de les redisposer de manière qu'elles s'étendent dans la direction transversale de la nappe, de l'une à l'autre de ses surfaces principales. Dans.le cas présent, on réalise ce but en repliant la nappe sur elle-même alternativement dans un sens et en sens inverse, en un point situé en amont du poste de fixation par le liant, de manière à communiquer à la planche un profil sinueux ou ayant généralement la forme de boucles. La feuille sinueuse ou ondulée peut aussi être comprimée de façon à être réduite en épaisseur avant le dur- cissement du liant, les boucles s'aplatissant au cours de cette opération.
Cette action a pour effet de recourber les fibres constituant les côtés des boucles de telle sorte que les côtés des boucles adjacentes entrent mutuellement en prise ou s'enchevêtrent, ce qui contribue à améliorer les caractéristiques de la résistance mécanique de la planche.
L'invention a en outre pour objet un procédé et un appareil du type général suspen@ionné qui se prêtent à la production de planches de verre fibreuses de diverses épais- seurs et densités.
Un autre but de l'invention est d'établir une planche en laine minérale dans laquelle l'orientation pré- cédemment mentionnée des fibres a pour rôle supplémentaire de
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donner aux surfaces de la planche un aspect qui rappelle celai des fibres du bois. On peut, si on le désire, accentuer cet aspect en frottant les surfaces de la planche au papier de verre et en les revêtant d'un vernis limpide, tel que celui fait de la matière connue dans le commerce sous la marque de fabrique 'Bakelito".
L'invention a en outre pour objet un procède et un appareil relativement simples permettant de fabriquer des planches en fibres de verre du type ci-dessus de faible prix de revient.
.Les buts ci-dessus, et d'autres, seront mis en évidence au cours de la description donnée ci-après en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 est une vue perspective schématique fragmentaire d'une planche en fibres de verre liées, cette planche ayant été fabriquée conformément au procédé objet de l'invention ; la figure 2 est une coupe schématique d'un type d'appareil servans à fabriquer la planche représentés sur la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation latérale sché- natique, avec coupe partielle, 6'une autre forme d'appareil permettant la fabrication de planches telles que celle de la figure 1;
la figure 4 une coupe transversale représentant schématiquement et d'une manière cxagérée la façon dont les fibres dont disposées dans les planches terminées;
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une partie d'une planche en laine minérale liée 1, faite de laine de verre, de laine de scorie ou de laine de roche.
Les propriétés de la planche sont telles qu'elle se prête à
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son utilisation à titre de calorifuge ou de matériau insonore pour de nombreuses applications. Par exemple, cette planche peut avantageusement être utilisée à la façon de carreaux, dalles ou panneaux de murs et plafonds, de garnitures pour conduits à air, réfrigérateurs, etc. de revêtements pour appareils de chauffage, tuyaux, fours industriels, et de calorifuges pour générateurs.
De nombreux types différents de fibres à base de laine minérale peuvent être utilisés pour constituer la planche, mais les fibres de verre sont préférées parce qu' elles peuvent être fabriquées économiquement sur une échelle industrielle et qu'elles permettent la fabrication de planches ou feuilles agglomérées de densités variant d'une valeur inférieure à 0,016 à plus de 0,192, selon les usages particu- liers que la planche est appelée à recevoir. De plus, on peut fabriquer des planches en verre fibreux qui possèdent une rigidité suffisante pour pouvoir être manutentionnées et assemblées sans avoir préalablement été renforcées par du carton, du papier'ou d'autres éléments de renforcement.
Dans la fabrication de la planche isolante du type habituel, les fibres de verre sont déposées sur un trans- porteur sur lequel elles constituent une couche ou nappe assez épaisse d'une.matière dont la densité est d'environ 0,032 à 0,048. On comprime alors la couche imprégnée et libre de façon à lui donner l'épaisseur et la densité désirées, qui peuvent être par exemple , de 2,5 à 5 cm, pour l'épaisseur, et 0,096 à 0,129, pour la densité. De plus, en raison de la grande longueur des fibres, celles-ci sont une direction prédominante parallèle aux surfaces principales de la planche et elles continuent à occuper ces positions relatives pen- dant l'opération de durcissement.
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Dans le produit de la présente invention, les fibres de verre sont lices les unes aux entres sous l'orme d'une planche dans laquelle la plupart es fibres ont une di- rection prédominante,qui est transversale aux surfaces de la planche, au lieu d'être parallèle à ces sur--'aces comme c'est ordinairement le cas. Cette disposition des fibres résiste à la tendance de la planche à se "stratifier" ou à se diviser en couches élémentaires et améliore la résistance de la planche à la compression.
De plus, la disposition géné- tale des -Libres, '(-,elle qu'elle est indiquée ci--dessus et telle qu'elle sera décrite ci-après plus en détail, aug- mente l'épaisseur de la couche et permet ainsi d'obtenir la densité désirée avec des planches dont l'épaisseur n'est que le quart ou le tiers de celle des planches fabriquées con- formément à la pratique courante, qui a brièvement été dé- crite plus haut.
En général, les fibres reposant sur le transpor- teur sont redisposées, ou ont leur orientation modifiée, de façon qu'elles s'étendent d'une manière prédominante dans une direction transversale aux surfaces principales de la planche, ce qui s'obtient en repliant la nappe sur elle-même avant qu'elle arrive au poste de fixation par le liant.
Pendant cette opération, les fibres de la nappe reçoivent la formegénérale de boucles fermées tournant leur ouverture alternativement dans un sens et en sens inverse, transversa- lement par rapport à la direction du mouvement communiqué à la planche par le transporteur. Les fibres ont une lon- gueur assez grande et peuvent former une ou plusieurs bou- cles ininterrompues. R cet égard, il y a lieu de Deter que les fibres ne suivent pas toutes le profil général des boucles, c'est-à-dire que certaines ces fibres peuvent se disposer ci'une manière plus ou moins arbitraire.
Cependant,
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la plupart des fibres se disposent sous forme de boucles, ainsi qu'il ressort de la figure 4 qui représente d'une ma- nière assez précise une disposition typique de fibres.
On voit sur la figure 4 que les boucles sont apla- ties dans une certaine mesure dans 'la planche finie et que les groupes de fibres qui .forment les côtés des boucles adja- centes sont mutuellement enchevêtrées. Cette disposition est due au fait que la planche a été comprimée de façon à rece- voir l'épaisseur et la densité désirées avant le durcissement du liant. On durcit le liant pendant que la planche est main- terme dans cet état comprimé, de sorte que les fibres sont fixées d'une manière permanente dans leurs nouvelles positions relatives. Si la planche n'est pas comprimée ou réduite en épaisseur, ce qui peut être désirable dans certains.cas, la disposition des fibres est plutôt de la nature de boucles fermées, au lieu de boucles aplaties comme celles de la figure 4.
On décrira ci-après le procédé de formation de la planche en se référant à la description d'un type d'appareil propre à permettre de réaliser les divers stades du procédé.
Sur la figure 2, 10 désigne une nappe duveteuse de fibres lâches de verre, obtenues par tout procédé approprié de formation de fibres, les fibres étant déposées sur un trans- porteur convenable, tel qu'une bande transporteuse inclinée 11, sous forme d'une nappe. Le dépôt des fibres de verre sur la bande transporteuse 11 est effectué de telle sorte que la direction prédominante des fibres soit parallèle aux surfaces de la nappe, l'épaisseur de cette dernière dépendant de la densité que doit posséder le produit fini.
A mesure que les fibres sont déposées sous forme d'une couche ou nappe sur le transporteur 11, un liant ou agent raidisseur approprié est projeté à l'état divisé ou
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autrement appliqué sur elles. On peut utiliser de nemhrcux types de liants pour le but ci-dessus, mais dans un but d'é- conomie il est préférable de 'L'aire ussge d'un produit de con- densation thermo-durcissant tel que, par exemple, un produit de condensation du type phénol-formaldéhyde ou du type urée- formaldéhyde,
ou diverses modifications de ces matières synthétiques susceptibles d'être utilisées pour oroduire une résine qui est initialement à l'état liquide et finalement une nas e dure, résistante, solide. Dans la plupart, le produit du commerce appelé "Pakelite" a donné de très bons résultats corme liant pour les fibres de la planche.
Au moment où la couche imprégnée de liant quitte la bande transporteuse 11, on modifie la disposition des fibres de façon que leur direction prédominante soit perpen- diculaire aux surfaces de la couche au lieu de leur être pa- rallèle. On introduit alors la couche entre des transporteurs de compression 12 qui coopèrent de manière à la faire avancer à travers une chambre de chauffage 13. La température régnant à l'intérieur de la chambre 13 est suffisante pour polymériser la résine thermo-durcissante et la durcir pendant que la couche est comprimée ou maintenue à l'épaisseur désirée.
En général, on obtient ce résultat en donnant à la couche une forme sinueuse, avec les boucles tournées al- ternativement dans un sens et en sens inverse, transversale- ment à la line d'avancement dela couche. A cet égard, il y a lieu de noter que les transporteurs compresseurs 12 sont entraînés à une vitesse qui est un peu plus faible que celle de la bande transporteuse inclinée ll, de sorte que le mou- vement de la couche est retardé et que les boucles 14 se referment avant la polymérisation de la résine. Il en résulte que les côtés adjacents des boucles sont agglomérés de ma-
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nière à constituer une planche semi-rigide, robuste et de faible poids.
Comme représenté, la planche est ondulée par une paire de rouleaux 15 et 16, supportés de façon rotative de part et d'autre de la couche, entre le transporteur.incliné et le transporteur compresseur. Tout dispositif moteur appro- prié peut être prévu pour faire tourner les rouleaux à une vitesse périphérique qui correspond approximativement à la vitesse d'entraînement de la couche par le transporteur 11, et des dents ou palettes engrenantes prévues sur les dits rouleaux coopèrent de manière à onduler successivement la couche.
Comme les fibres de la couche s'étendent en général parallèlement aux sur faces de la couche avant que celle-ci ait été introduite entre les rouleaux coopérants, la majorité des fibres auront leur disposition modifiée au cours de l'opé- ration consistant à onduler la couche, de telle sorte qu'el- les s'étendront d'une manière prédominante en travers de la couche, d'une des surfaces principales à l'autre. La résine thermo-durcissante est durcie pendant que la couche est maintenue comprimée dans son état sinueux ou ondulé, de sor- te que les fibres se trouvent retenues d'une manière perma- nente dans leurs positions relatives, transversalement par rapport aux surfaces de la planche ainsi constituée, ce qui empêche la stratification de cette planche.
Pendant que les rouleaux 15 et 16 coopèrent de manière à donner à la couche un profil sinueux, les boucles sont ordinairement aplaties dans une certaine mesure par les transporteurs compresseurs. Dans certains cas, lorsque la couche est comprimée dans une mesure importante, le profil sinueux de cette couche est susceptible d'être déformé à un degré tel que la forme sinueuse se trouve en quelque sorte
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détruite. Bien entendu, ceci ne présente aucun inconvénient dans la plupart des cas, parce que la disposition des fibres qui subsiste est telle qu'une forte proportion des fibres s'étendent dans une direction qui ert généralement transversa- le par rapport aux surfaces principales de la couche, ce qui fait obstacle à la tendance de la couche à se atratifier.
Un accroissement de la densité de la couche fibreuse pendant le passage de cette couche entre les transporteurs compresseurs 12 est ordinairement obtenu, comme résultat de la différence de vitesse des @ranspdrtenrs 12 et ces rouleaux 15 et 16. Lorsque la couche s'engageant entre les rouleaux 15 et 16 possède la même épaisseur que la couche finie com- posée de fibres dont la disposition a été modifiée, l'accrois- sement do densité de la matière fibreuse est directement pro- portiounellc au rapport des vitesses des transporteur 12 et des rouleaux 15 et 16.
Par contre, lorsque la couche fibreuse arrivant aux rouleaux 15 et 16 possède une épaisseur qui diffère de celle de la couche finie, la variation de densité de la couche fibreuse est en outre directement proportionnel- le au rapport ces deux épaisseurs.
En fonctionnement, on fait tourner les deux rouleaux 15 et 16 sensiblement à la même vitesse que le transporteur 11, alors que les transporteurs 12 sont entraînes à une vi- tesse plus faible. Il en résulte que les sinuosités ou plis de la couche se resserrent les uns contre les autres à l'ex- trémité d'entrée des transporteurs 12 et que les dents des rouleaux coopèrent de manière à replier alternativement la couche dans un sens et en sens inverse pour former une suc- cession de boucles avant l'entrée de cette couche dans l'es- pace compris entre les transporteurs 12. Cet espace corres- pond sensiblement à l'épaisseur de la planche désirée, et
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les portions en forme de boucles sont aplaties par les trans- porteurs 12.
La couche est retenue dans cet état comprimé, pendant son mouvement à travers la chambre de chauffage 13, par les transporteurs 12, et les fibres sont maintenues à de- meure dans leurs nouvelles positions relatives comme résultat de la polymérisation de la résine thermo-durcissante.
Il ressort de la figure 4 que bien que les boucles aient été aplaties dans une mesure importante par les trans- porteurs compresseurs 12, il existe des groupes importants de fibres qui s'étendent en réalité transversalement à l'é- paisseur de la planche, d'une des surfaces principales à l'autre. insi, les fibres résistent à toute tendance de la planche à se stratifier et, en outre, la résistance de la planche à la compression est améliorée. Il ressort aussi de la figure 4 que la distribution décrite ci-dessus des fibres communique aux surfaces de la planche un aspect ana- logue à celui des fibres d'une planche de bois. On peut accentuer cette impression en frottant au papier de verre ou lissant de quelque autre manière les surfaces de la planche et en revêtant lesdites surfaces d'une laque ou vernis limpide de "Bakelite".
La figure représente une autre disposition d'ap- pareil permettant la'production de planches en laine minéra- le dont les fibres ont une direction. prédominante perpendi- culaire aux surfaces de la planche. L'appareil particulier représenté ne fait pas partie de la présente invention, et on ne le décrira que dans une mesure suffisante pour faire comprendre l'invention, En général, cet appareil comprend une bande transporteuse 17-servant à entraîner unecouche ou nappe 18 de fibres de verre libres et duveteuses suivant un chemin prédéterminé, la direction desdites étant généralement
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parallèle aux surfaces de la couche.
La couche de verre fi- breux est imprégnée d'un liant analogue à celui qui a été précédemment décrit, et cette couche est ensuite entraînée i travers une chambre de chauffage 19 par une seconde bande transporteuse 20 dont l'extrémité d'entrée est placée à un certain écartement de l'extrémité de sortie du transpor- teur 17. Lorsque la couche imprégnée de résine arrive sur le transporteur 20, elle est comprimée et réduite à l'épaisseur désirée par des plateaux compresseurs 21, et elle est nain- tenue dans cet état pendant son pansage à travers la chambre 19.
La température régnant dans cette chambre est suffisamment élevée pour polymériser la résine thermo-durcisanto et la durcir dans une courte période de temps, la planche finie étant déchargée par le transporteur 20 sous forme d'une feuille destinée à subi,: des traitements complémentaires.
On fait travailler le transporteur 20 à une vitesse qui est un peu plus faible que celle du transporteur 17, et la feuille est ondulée ou pliée on zig-zug alternativement dans un sens et en sens inverse, transversalement à l'épais- seur e la couche, pondant le temps que ladite couche passe du transporteur 17 au transporteur 20.
La forme sinueuse ainsi donnée à la couche modifie la disposition des fibres de telle certe que celles-ci s'étendent généralement à anle droit par rapport aux surfaces de la couche, et lus houcles dons fermées avant l'intro@uction de la couche dans la cham- bre de chauffage, de sarte que les cotés adjacents des bou- cles sont unis les uns aux autres par la résine pendant l'opé- ration de durcissement.
Le pliage en boucles de la couche 18 ont effectué par un mécanisme, généralement indiqué en 22, supporté entre les extrémités adjacentes des deux transporteurs et compor-
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tant une charpente de support 23 enveloppant la trajectoire de la couche. Deux paires de rouleaux 24 et 25 sont convena- blement supportés par la charpente 23 de manière à pouvoir tourner dans la direction de l'avancement de la couche 18.
Les rouleaux de chaque paire sont disposés de part et d'au- tre de la trajectoire de la couche, et les rouleaux supé- rieurs desdeux paires sont mobiles de façon à pouvoir être rapprochés ou éloignés des rouleaux inférieurs et à compri- mer la couche passant entre les rouleaux pour la réduire à différentes épaisseurs. La paire de rouleaux 24 est entraînée à une vitesse périphérique qui correspond sensiblement à la vitesse d'entraînement du transporteur 17, alors que les rouleaux 25 tournent à une vitesse périphérique qui corres- pond à la vitesse du mouvement du transporteur 20.
En d'autres termes, les deux rouleaux 25 tournent un peu plus lentement que les deux rouleaux 24 et coopèrent de manière à retarder la vitesse d'entraînement de la couche.
Il en résulte que celle-ci est pliée en accordéon entre les deux paires de rouleaux, l'amplitude des boucles étant déter- minée soit par la paire de plaques 26, soit par la paire de plaques 27, selon l'épaisseur de la planche désirée.
La plaque supérieure 28 de la paire de plaques 26 est située à une certaine distance au-dessus de la trajec- toire de la couche entre les rouleaux supérieurs de chaque paire de rouleaux, et la plaque inférieure 29 peut être placée à une distance correspondante au-dessous de ladite trajectoi- re, entre les rouleaux inférieurs des paires de rouleaux.
Les extrémités opposées des plaques 26 sont fixées ràspec- tivernent à des plaques extrêmes 30 portées par la charpente 23 de part et d'autre de la couche, et les bords latéraux des plaques 26 se terminent à proximité immédiate de la pé- riphérie des rouleaux, afin d'empêcher l'échappement de la
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couche, ou de toute portion de certe couche, au. delà des plaques.
Les plaques 27 sont supportées de façon amovible dans des rainures pratiquées dans les plaques d'extrémité 30 et sont utilisées lorsqu'on désire établir une planche plus mince. Des rainures supplémentaires peuvent être pratiquées dans lesplaques d'extrémité pour supporter les plaques de retenue ce la couche à différentes distances l'une de l'au- tre, de manière à permettre la fabrication de produits de différentesépaisseurs.
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En fonctionneuent, on règle la position des rou- leaux 24 l'un par rapport à l'autre de manière que la couche 18 s'engage dans l'espace compris entre les paires de rou- leaux, et on règle les rouleaux 25 l'un par rapport à 1'au- tre de manière à comprimer la portion à ondulations resser- rées de la couche pour réduire son épaisseur à une valeur
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a,proxi"iiativGi:i6nt égale à l'épaisseur désirée de la planche finie A. Les deux paires de rouleaux effectuent l'entraine- Dont et l'évacuation de la couche ou planche par les rouleaux; et le pliage de la couche est le résultat naturel de cette action.
Il y @ lieu de noter à cet dgerd lue lorsque la portion ondulée do la couche quitte la paire (le rouleaux
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±, ell# Gct :rintenue 2J. 1 püs=:ur voulue par les s ;:>ldtG0.IL\: compresseurs 21. Le plateau inférieur part élu coté (lc sertie c'c 1' .ij>; z-Lcil 22 au "".'i1;porl:;cur 20 ut 0!-; . j;t:à,j d-.n.j un plan ccrinun i:.,V3C le '"'rin ;LlJ6ri;.,u.r r:u transportùnr.
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l'épaisseur désirée pendant la !a¯T:lC-'rSü.tlOn Cie la résine thé rue-dur ci s santé.
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Il résulte de la description qui précède que le resserrement des boucles ou ondulations de la couche ou nappe de fibres entre les deux paires de rouleaux a pour effet de modifier la disposition des fibres dans la couche de telle sorte que la direction prédominante de groupes importants desdites fibres est transversale à la couche, ou va d'une des surfaces à l'autre, et que cette disposition est maintenue pendant le passage de la couche à travers la chambre de chauffage 19. A mesure que le liant appliqué sur la couche fait prise pendant l'avancement de la couche à travers la chambre de chauffage 19. les fibres s'unissent les unes aux autres d'une manière permanente et conservent leurs nouvelles positions dans'la planche finie.
La planche obtenue à l'aide de l'appareil représen- té par la figure 3 est la même que celle obtenue à l'aide de l'équipement représenté par la figure 2 en ce sens que la direction prédominante des fibres est transversale à la planche. Comme on l'a dit précédemment, cette orientation générale des fibres résiste à la tondance de la planche à se stratifier et assure l'obtention d'une planche légère et remarquablement robuste. Les planches fabriquées de cette manière conviennent particulièrement à titre de noyaux desti- nés à être revêtus de couches superficielles constituées ¯ par des feuilles de bois contreplaqué, de métal, de plas- . tiques renforcés, de tissus ou d'autres matières.