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Matière plastique reforcée par des fibres et son procédé
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯-------------------------------------¯..----- de préparation.
La présente invention se rapporte un article en matière plastique renforcé par des fibres, à la matière moulable à partir de laquelle les articles en matière plas- tique sont fabriqués, aux proche de préparation de ces matières moulables et aux procédés de formage des articles renforcée par des fibres. Plus particulièrement l'invention a trait à un article de moulai renforcé par des fibres possédant une résistance à la chaleur et à la flamme excep- tionnellement élevée. Plus particulièrement elle se rap- porte à des articles en résine thermodurcissable, renfor- cés par de l'amiante, qui possèdent des caractéristiques supérieures de résistance à la chaleur et à la flamme.
Ces articles sont particulièrement adaptables à l'isolation
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aux hautes températures. L'invention se rapporte en outre à la production de feuilles préformées imprégnées de matiè- re plastique ayant une longue durée d'entreposage ou "vie en étagère", à savoir demeurant plastiques et confor- mables dans toutes les dimensions pendant de longues pério- des après imprégnation. L'invention se rapporte particu- lièrement à l'utilisation de matériaux isolants dans la construction de missiles à fusée pour lesquels une cons- truction homogène de l'isolation pour hautes températures est hautement souhaitée.
Il est désiré en outre que le matériau isolant soit capable d'être mis en forme facile- ment et rapidement dans la construction de fusées, long- temps après qu'il a été formé en un matériau en feuille...,
Il est d'usage courant d'incorporer une matière de charge de types divers dans les compositions de moulage en résine plastique thermodurcissable en vue de produire des compositions de moulage qui non seulement possèdent une haute résistance mécanique, mais aussi d'autres bon- nes caractéristiques physiques comme la résistance à la chaleur et à la flamme. D'autrea caractéristiques rocher- chéea sont une vie en étagère prolongée, avec comme con- séquence une bonne aptitude au travail et de bonnes carac- téristiques de coulée.
Le terme *coulée* utilisé ici veut dire la propriété recherchée de la résine et de la charge d'émigrer. Antérieurement, on a reconnu que les matières siliceuses comme les fibres d'amiante, les fibres de verre, la laine minérale et certaines fibres synthéti- ques peuvent tire utilisées pour conférer des caractéris- tiques de renforcement à la composition résineuse. L'ad- dition de ces matières apporte de plus grandes caracté- ristiques de résistance à la traction, à la flexion et autres propriétés à l'article moulé, que l'on n'arrive
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pas' obtenir dans le cas d'une matière plastique non renforcée.
Ces compositions de moulage conviennent tout particu- lièrement pour le "moulage à la poche- (bag molding). Dans cette opération, on place la composition de moulage dans un moule non confine, le moule est placé dans une envelop- pe flexible et l'on fait prendre à la composition la con- figuration du moule à l'aide d'une différence de pression.
Cette opération de -moulage à la poche* a été utilisée pour beaucoup d'applications différentes* Une utilisation particulière était la production de l'isolation pour fu- nées, etc.
La composition de moulage utilisée dans les fusées, etc., en plus de la facilité de mise en forme, doit posséder d'autres caractéristiques importantes. Certaines parties de fusées doivent résister à des températures très élevées.
Il est par conséquent hautement souhaitable d'incorporer un garnissage protecteur dans la fusée dans des positions comme le moteur, la tuyère et le cône du nez moulé, en vue de produire une barrière thermique au moment où on ren- contre des températures de l'ordre de 7200*C et plus. Dans le cas d'une telle isolation, on a trouvé très avantageux de créer une barrière thermique, laquelle protège la sur- face environnante dans le processus d'ablation. L'ablation, lorsque cette expression est utilisée en ce qui concerne l'isolation thermique, est l'absorption de chaleur durant le processus d'élimination de matière en surface par fu- sion et vaporisation. L'absorption fait que la surface protectrice reste relativement froide.
Certaines matières plastiques synthétiques se sont avérées posséder d'excel- lentes caractéristiques d'ablation par suite de la des- truction de leur nature chimique qui requiert une réaction
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chimique endothermique. En outre, lorsqu'on désire avoir de la résistance à l'érosion physique ou abrasion, on uti- lise les matières plastiques renforcées.
Cependant, les matériaux de moulage choisis autrefois se sont montrés défectueux à divers points de vue. Ces ma- tériaux consistent généralement en un feutre non tissé, prétraité avec de petites quantités de liant pour former une nappe orientée rigide. Ces nappes sont traitées sui- vant un mode normal, qui consiste ou bien à imprégner et/ou à pré-imprégner le feutre avec une matière résineuse par- ticulière, à sécher complètement le feutre ainsi traité et à durcir partiellement la résine pour garantir une cer- taine durée de vie en étagère. Normalement, plusieurs de ces feuilles sont laminées pour obtenir l'épaisseur dési- rée du produit final. Or, ces matériaux n'ont jamais pré- senté qu'une vie en étagère relativement courte, d'environ
2 à un maximum d'environ 4 semaines.
Au bout de ce temps, ils ne sont plus suffisamment pliables pour être confor- més manuellement en des formes compliquées. Ceci est dû vrai- semblablement à ce que la résine a progressé vers le stade de durcissement final ou, dans le langage employé pour certaines résines, le "stade G". A ce moment, la coulée de la résine dans le processus de laminage ou mou- lage est à un minimum et par conséquent inadéquate pour des opérations de moulage sélectif. Cette dernière situa- tion est due au fait que les fibres sont incapables d'émi- grer à cause de la coulée médiocre de la résine. Par con- séquent, en vue d'assurer une forte isolation protectrice, il était nécessaire de découper des segments conformés à partir du matériau durci et de les adapter en aboutement.
On comprendra parfaitement qu'une telle opération est non seulement fastidieuse mais exige aussi beaucoup de temps.
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Une estimation raisonnable des heures de main d'oeuvre re- quises pour "assembler" ou sertir ces pièces de matériau de moulage en place, pour une seule isolation du missile, est de 2000 heures. En outre, ces laminés se sont montrés défectueux lorsqu'ils sont ultérieurement exposés à des conditions élevées de température et de chaleur. A la suite de cet assemblage pièce par pièce, il se développe des lignes nettes entre les pièces individuelles qui ne peuvent pas être moulées convenablement. On les désigne par "canaux" ("channels"). Et, du fait de leur structure laminée, elles ont tendance à s'ébrécher, "à se briser en morceaux" ou à se délaminer au cours du processus d'abla- tion. Ceci détermine un enlèvement inégal et diminue appréciablement la vie du matériau isolant.
Par conséquent, les fabricants de missiles sont dési- reux d'obtenir des matériaux isolants de moulage qui pos- sèdent (1) une vie en étagère relativement longue, (2) une plasticité qui permet la conformation à la main en diverses formes compliquées après des périodes d'entrepo- sage relativement longues et qui empêche aussi la formation de canaux entre les pièces individuelles, (3) une adhéren- ce avec la surface métallique à protéger, (4) de la résis- tance à l'érosion physique et/ou à l'abrasion, (5) de la résistance aux températures extrêmement élevées et aux flammes et (6) une bonne coulée de la résine lors du mou- lage ou formage final.
Par conséquent un objet primordial de la présente invention est de produire un matériau préformé résineux renforcé par des fibres, qui possède une longue vie en étagère et des caractéristiques améliorées de coulée.
Un objet supplémentaire de la présente invention est de produire un matériau préformé résineux renforcé par
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des fibres qui possède une résistance excellente aux hau- tes températures en plus d'une bonne résistance mécanique.
Un autre objet encore de la présente invention est d'apporter une composition de moulage qui possède une fai- ble contraction au moulage, une meilleure plasticité, de bonnes propriétés de coulée et qui fournit des articles ayant les propriétés mentionnées dans les objets qui pré- cèdent.
Un objet de la présente invention est aussi d'apporter un matériau résineux renforcé par des fibres qui présente une longue vie en étagère et qui, en raison de cette lon- gue vie en étagère, continue à rester dans un état substari- tiellement plastique, dans lequel on peut le conformer à la main en vue de l'adapter à diverses configurations.
Un autre objet de la présente invention est d'appor- ter un matériau préformé renforcé par des fibres, qui pos- sède d'excellentes propriétés d'ablation dans l'usage com- me barrière thermique dans les applications comme les mis- siles à fusée.
Un autre objet de la présente invention est aussi de produire un matériau décrit dans les objets qui précèdent, suffisamment pliable et plastique pour être conformé en toute forme désirée sans découpage, formage et ajustage fas- tidieux.
Un autre objet de la présente invention est également d'apporter un procédé de formage d'un matériau préformé résineux renforcé par des fibres, qui possède toutes les caractéristiques mentionnées plus haut.
La nature de l'invention et d'autres objets et avanta- ges de celle-ci apparaîtront plus complètement à la lectu- ture de la description suivante, particulièrement quand on l'examine conjointement avec les dessins annexés dans les-
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quels :
La figure 1 est un flow sheet schématique des stades principaux de la présente invention pour le formage et le traitement ultérieur d'un squelette fibreux en vue de pro- duire une feuille résineuse renforcée par des fibres ;
La figure 2 est une vue de côté en hauteur et schéma- tique d'un appareillage que l'on peut utiliser pour démêler et déployer les fibres de la présente invention;
La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un réservoir dans lequel le feutre, produit par l'appareilla- ge, peut être immergé et imprégné;
la figure 4 est une vue terminale en hauteur d'un râ- telier de séchage sur lequel on peut placer les feutres imprégnés;
La figure 5 est une vue en coupe transversale montrant un moulage "assemblé" avec un matériau de genre déjà connu ;
La figure 6 est une vue en coupe transversale typique montrant un roulage "assemblé" avec le matériau de la pré- sente invention;
La figure 7 est une vue du moulage de la figure 6 après durcissement, mettant en évidence l'absence de lignes de démarcation ou canaux.
Suivant l'invention on apporte un procodé de produc- tion de produits de moulage renforcés par des fibres, qui de préférence comprend la série suivante de stades :
La fibre minérale choisie, par exemple de la fibre d'amiante, est démêlée mécaniquement en sorte que les ag- glomérats de fibres soient amplement déployés. Un courant d'air cueille les fibres déployées et les entraîne vers un transporteur perforé pour former un feutre de dimensions prédéterminées, lequel possède une densité de préférence de l'ordre de 0,4 à 0,8 kg/litre. Ce feutre est alors
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imprègne avec une résine thermoplastique, comm par exemple un produit de condensation phénol-formaldéhyde, de préfé- rence en une quantité d'environ 15 à environ 65% en poids du produit final.
La matière résineuse est en solution avec un solvant véhiculant tel que de l'alcool éthylique.
On chauffe alors le foutre fibreux imprégné dans des con- ditions de température et/ou de pression réglées pour éli- miner une portion du solvant véhiculant. Le chauffage sup-
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plnentairement durcit en partie la résine thersadnrcisas- ble jusqu'au stade dit "stade B". Ce durcissement est ré- glé de manière à produire un film sur la surface extérieu- re de la fibre et d'emprisonner une partie du véhiculant liquide de la résine. En traitant ainsi le feutre, le pro- duit résultant demeure pliable et flexible pendant une lon- gue période de temps, période que l'on désigne communément par "vie en étagère".
La matière en feuille ainsi formée est ultérieurement moulée pour se conformer à la configu- ration particulière de l'objet à isoler et elle est alors soumise à des températures élevées et autres conditions suffisantes pour fondre la résine imprégnée en une matrice solide, en durcissant la résine dans un stade connu sous la désignation de "stade C". Bien que l'invention vient de montrer une adaptation particulière où l'on utilise des fibres d'amiante comme renforcement, on peut utiliser d'au- tres fibres minérales et diverses fibres synthétiques, sui- vant les caractéristiques désirées. Ces fibres comprennent les fibres de verre et des filaments synthétiques quelcon- ques résistant aux hautes températures.
En outre, on peut incorporer une autre matière telle que des charges, des pigments, etc., dans ou sur la nappe fibreuse. Sontparti- culièrement utilisables les opacifiants (le terme "opaci- fiant" est employé pour couvrir toute matière qui s'oppose
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à la transmission de l'énergie rayonnante) comme les com- ponds de titan*, la fil de tungstène, les poudres de carbo- ne et autre* matières bien connues qui aident à diminuer les portes par rayonnement.
Dans les isolations où le produit daik être soumis à des conditions érosives, il convient de préparer un produit ayant une densité maxima. De ce fait il est souhaitable d'avoir une teneur maixma en fibre., étant donné que les fibres sont plus danses que les résines. toutefois, enLir vue d'imprégner suffisamment le réseau fibreux tout en pré-
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sentant les caraetériatiquea de a u1ap" pour l'utiliaaticn dans lea applications en vue desquelles la présente inven- tion est particulièrement adaptée, la teneur en résine doit rester dana la gamme de 15 à 65%.
Lorsque la teneur en résine est portée au-delà de la limita supérieure indi- quée, la tendance des fibres à suinter ou à couler, avec perte concomitante de l'action obturante, augmente. Dans d'autres applications où les caractéristiques indiquée* ne sont pas nécessaires, la teneur en résine peut tiré différente des pourcentages indiqués.
On préfère de même maintenir le pourcentage de solvant emprisonné dans l'intervalle de 6 à 12%. Lorsque la teneur en solvant est augmentée au-delà de la limite préférée in- diquée, il y a tendance à ce que le produit devienne trop collant pour être travaillable et ceci se traduit par une coulée excessive et/ou la formation de cloques lorsque le produit est finalement durci. Une déviation à partir de la limite inférieure de la teneur en solvant indiquée augmente la tendance à la production de fissures naissan- tes et d'un craquelage dans le produit final, d'ou il ré- sulte une destruction prématurée du produit.
Un mode opératoire donné à titre d'exemple pour la
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mise en oeuvre du procède de l'invention est représenté dans la figure 1. Dans ce procède, un apport de matière fibreuse, comme des fibres d'amiante chrysotile, notamment la qualité commerciale 3R12, est nettoyée et formée en une nappe sans utilisation d'une matière liante quelconque.
Ceci permet de tabler sur une nappe pratiquement à 100% d'amiante préalablement à l'imprégnation. Cette particu- larité est très importante pour l'invention et aa signifi- cation sera illustrée par la suite. La charge d'alimenta- tien initiale utilisée pour produire la nappe peut contenir un ou une combinaison des opacifiants énumérés précédea- ment.
Ces opacifiants sont particulièrement choisis selon ou pour leurs caractéristiques de ''retardement d'inflamma- tion*. L'expression "retardement d'inflammation" utilisée dans le texte est supposée comprendre les matières ou char- ges qui, bien que non retardatrices à l'origine, le devien- nent à cause d'un changement chimique lorsqu'elles sont sou- mises à la chaleur appliquée ultérieurement.
Ces opacifiants peuvent être du type métallique,, combinant la réflexion et l'absorption des radiations, par exemple de l'aluminium métallique ou de la poudre de silicium,, ou du type absor- bant les radiations, par exemple du carbon black ou des pigments finement divisés comme l'ilménite, l'oxyde de manganèse ou l'oxyde de chrome, ou du type diffractant les radiations, par exemple zircon, dioxyde de titane ou autres matières ayant un indice élevé de réfraction infra- rouge.
On précise une fois de plus que le feutre jusqu'à ce moment n'a pas été traité avec un produit résineux quelcon- que ni avec un liant quelconque. Le feutre est donc capa- ble de se dissocier complètement préalablement à l'imprégna- tion. Le feutre ainsi formé est placé sur un support per-
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foré, tel qu'un tamis, et il est plongé dans une solution résineuse contenant le solvant véhiculant. Une telle ré- sine est par exemple un produit phénol-formaldéhyde comme la résine Monsanto SC-1008. Le solvant véhiculant est de préférence l'alcool éthylique. Ce stade d'immersion est assez critique et sera expliqué de manière plus détailla plus loin. Après imprégnation du feutre, on le retire de la solution, puis on le laisse égoutter et sécher à l'air.
Ce séchage particulier est un autre stade important du pro- cédé. Il est extrêmement souhaitable de le conduire dans des conditions contrôlées spéciales, c'est-à-dire à une vitesse suffisamment lente et de préférence à des tempéra- tures ne dépassant pas 49 C, de manière à prévenir un dur- cissement prématuré au stade C. L'absence de solvant dans le produit conventionnel est estimée être un des princi- paux facteurs contribuant à une vie en étagère médiocre.
Se rapportant à la figure 2, on y représente une for- me de réalisation préférée de l'invention. Un apport d'a- miante chrysotile 9 dans une trémie 10 de l'alimentateur 12 est transféré sur un tablier élévateur à pointes 14 par un tablier roulant 16. Au voisinage de la portion supérieure de la volée de retour 15 du tablier élévateur 14 est placé un peigne d'abattage 18 pour décharger la fi- bre sur un transporteur 20 qui conduit à une machine col- lectrice et façonneuse 22. La machine 22 est de préféren- ce un type industriel courant modifié de collecteuse à coton. Une paire de cylindres 24 et 26¯alimente la fibre à la batteuse à pointes 28.
Cette batteuse 28 est entra!- née par un moyen approprié (non représenté) de manière à ce que la fibre soit tirée vers le bas par les pointes et chassée vers le haut dans un courant d'air dans la chambre 30. Le courant d'air dirige la fibre sur les cy-
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lindres condenseurs perforés 32 et 34. Sauf pour l'entrée 36 aux cylindres 24 et 26 et les perforations 38 dans les cylindres condenseurs 32 et 34, la chambre 30 est pratique- ment étanche à l'air, si bien qu'on peut y définir un cou- rant d'air préféré. L'air est adéquatement aspiré dans les perforations 38 par le ventilateur 40 et réglé pour produi- re un feutre ou nappe ayant une densité de 0,4 à 0,8 kg/ litre.
Dans le procédé préféré, la fibre feutrée 41 est avancée des cylindres d'entraînement 42, 43 et 44 de la collecteuse sur une plaque d'une seconde collecteuse qui est construite et fonctionne de la même manière que la pre- mière machine 22. Ceci par conséquent n'est pas figuré.
Avant l'introduction dans la seconde collecteuse, le feu- tre 41 peut être adéquatement poudré ou enduit avec une charge ou matière opacifiante retardatrice d'inflammation comme décrit précédemment. Avant immersion, plusieurs de ces feutres lâches sont combinés en forme de couche, une couche étant poudrée avec une charge ou matière opacifian- te "retardatrice d'inflammation" sous la forme d'un com- posé de titane. De préférence on utilise environ.1 partie en poids de charge pour 16 parties en poids de fibre.
Les couches poudrées du feutre sont recueillies et placées sur un tamis 50 pour l'immersion dans la solution d'impré- gnation 52 dans le réservoir; 54 (voir fig. 3).
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contienne un solvant qui fasse flotter les fibres et les disperse de telle manière que le solvant agisse comme un véhicule non seulement pour pénétrer mais aussi pour enve- lopper les divers faisceaux de fibres avec la solution de résine. Ce phénomène est du genre d'une séparation mécani- que par opposition à une dispersion chimique. Le feutre est maintenu à l'état immergé pendant environ 8 minutes à la température ordinaire.
Pendant cette période les fibres précédemment non liées peuvent se désassocier et flotter au sommet de la solution. En permettant ceci aux fibres, il en résulte une matrice complètement uniforme. Les fi- bres ne deviennent pas orientées à un degré reconnaissa- ble. Ceci s'oppose aux procédés antérieurs dans lesquels les fibres étaient préalablement alignées et orientées au moyen d'un prétraitement avec un liant, puis soumises à une imprégnation avec une résine. Une telle nappe était manifestement sujette à une faiblesse mécanique. Le pro- cessus de flottement actuel non seulement sert à faire flot- ter les fibres en une structure uniforme mais, dans le cas des fibres d'amiante, il sert à ouvrir les fibres indivi- duelles et à permettre une meilleure saturation.
Ici de nouveau une ouverture complète ne serait pas possible avec une nappe quiseraitrestreinte parun liant . Par conséquent
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ensuite ce feutre sur une étagère perforée 58 du râtelier
60 (voir fig. 4) pour une période de séchage.
La longueur de la période de séchage peut atteindre 14 jours. La lon- gueur de temps est fonction de la température et d'autres conditions, des résultats satisfaisants étant obtenables en 4 à 5 jours. Le produit n'est pas complètement séché.
Pendant cette période de séchage, le feutre peut être in- versé par intermittence, environ toutes les 24 heures, pour empêcher le dép8t du solvant emprisonné sur une face du feutre. Le produit, dans sa condition finale, contient de préférence environ 10% de solvant emprisonné. Par con- aéquent le produit final contient environ 47% de fibre, environ 40% de résine thermodurcissable, environ 3% de char- ge et environ 10% de solvant emprisonné. Le produit final est de préférence d'une épaisseur, définie en poids par pied carré (0,0929 m2), d'environ 0,3 à 1,0 livre (136 à
454 g) par pied carré de matière.
Une matière à 1,0 livre (454 g) par pied carré (0,0929 m2) possède une épaisseur normale de 3,175 mm et durcit en une épaisseur de 2,11 mm quand on applique une pression de 7 kg/cm2 aux températu- res standard. Le produit final a l'aspect du cuir.
Bien que le séchage ait été conduit à la température ambiante dans la forme de réalisation préférée, il est évident que le stade de séchage peut aussi être effectué avec de l'air forcé, mais il ne doit pas être exécuté à des températures supérieures à 49 C. Des produits carac- térisés par certaines des propriétés et par conséquent ca- pables de certaines adaptations peuvent être préparés à
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L'enceinte 62 peut être pourvue d'un conduit ... . j '4 .../..'t 1. \...,. -.. /'01' t <"' ..... ..-; ....." "..r.... " ¯;. - fjrtt:g??t,:yÍ;'d 50rti'; 66' situées ?ài ùÎllléÉÉàɵ'oÔ16?âKF']µ#µà±ÎÎé des sorties' 66 situées :f.'-',."- ! ' ,.....,.r ¯"'.Kb'V::;A,.;"" <4'- - : . - .
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entre les étagères 58 pour diriger l'air dans le sens lon- gitudinal des feutres 41.
En outre, on comprendra que le stade d'immersion peut faire partie d'un procédé continu qui maintient des condi- tions substantiellement tranquilles. Ainsi, le feutre de dimensions limitées peut être placé dans un quelconque par- mi plusieurs bains d'immersion, disposés de manière alter- née pour permettre une alimentation continue de feutres et une immersion suffisante, de même que l'enlèvement d'un feutre antérieur avant l'alimentation des feutres suivante.
Après le nombre désiré de jours de séchage, le feutre imprégné contient avantageusement environ 10% de solvant.
Comme on l'expliquait plus haut, ce solvant affecte favo- rablement les caractéristiques de traitement du feutre pen- dant les opérations ultérieures de moulage. Ce feutre con- vient parfaitement pour l'usage comme matériau préformé en vue de diverses adaptations, sans que soit nécessaire l'ap- plication d'autres additifs et sans autre traitement que celui nécessaire pour durcir finalement la composition de moulage. Le solvant est retenu de manière tenace dans le feutre imprégné pendant des semaines, par exemple pen- dant 14 à 16 semaines ou plus. La longueur de la vie en étagère est évidemment fonction des conditions de tempéra- ture et du degré d'exposition à l'atmosphère avant son uti- lisation finale.
Dans cette utilisation finale, les bandes 41 de feu- tre peuvent être placées dans une cavité de moulage 70 comme représenté dans la figure 6. Les feutres sont suf- fisamment pliables pour pouvoir être travaillés à la main en vue de former des joints de recouvrement 72. Cette particularité et la plasticité de la feuille préformée conduisent à une économie de temps remarquable par rapport
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au mode antérieur d'adaptation des segments en aboutement comme représenté à la figure 5.
Dans la méthode antérieure d'adaptation représentée à la figure 5, chacun des segments individuels 80 doit être exactement découpé à la configuration désirée et ajusté soigneusement en place. Les caractéristiques de coulée des matériaux antérieure ne permettent pas que les segments fassent pont ou s'intègrent entre eux; par conséquent, le produit final présente les mêmes lignes de démarcation 81 qu'au cours du stade *d'assemblage*, alors que le matériau moulable de l'invention représenté à la figure 6 conduit à un produit final caractérisé par l'absence de lignes de démarcation comme montré en exemple à la figure 7. L'inap- titude du matériau antérieur à couler conduit à un rainura- ge aux lignes de démarcation, lequel accélère la destruc- tion du produit.
Comme on le précisait précédemment, l'ancien mode d'assemblage demandait normalement environ 2000 heures de main d'oeuvre. La durée d'assemblage, lorsqu'on utilise les matériels de la présente invention, est réduite à en- viron 30 heures. Après que le moulage est assemblé, il est soumis à un stade de durcissement final par chauffage et/ou pression, période au cours de laquelle la résine et les fibres aux joints de recouvrement 72 émigrent pour former un produit pratiquement homogène représenté à la figure 7. Ici aussi, la vie en étagère exceptionnelle- ment longue présentée par les feutres imprégnés de la pré- sente invention facilite la bonne caractéristique de cou- lée.
Ce produit homogène est particulièrement utile dans les applications soumises à l'ablation, étant donné que dans sa forme homogène ce produit est moins sujet à se rompre "en morceaux" ou aux délaminations comparativement
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au produit non homogène antérieur.
Il existe une grande variété de résines thermodurcis- sables différentes que l'on peut utiliser pour produire lea nouveaux matériaux de moulage de la présente invention.
Il se peut en outre que, vu les conditions technique dans le domaine des résines synthétiques, on puisse disposer d'autres résines thermodurcissables, qu'il est possible d'adapter au nouveau mode de traitement de la présente résine. L'utilisation de la résine thermoducrissable dé- pend des caractéristiques finales de celle-ci. Les résinea thermodurcissables que l'on a trouva convenir particulière- ment en vue de l'utilisation dans la présente invention sont celles que l'on désigne dans le commerce par résine phénolique, résine polyester non saturée et résine époxy.
Les résines préférées sont du type phénol-formaldéhyde.
Les résines phénoliques sont généralement des produits de condensation d'un phénol et d'une aldéhyde, comme le phénol et la formaldéhyde. On peut utiliser n'importe les- quelles des résines phénoliques qui sont capables d'être durcies en une résine thermodurcissable. Ceci comprend non seulement une résine à un stade mais aussi lea résines à deux stades où un produit de condensation, tel qu'une novola que, est durci catalytiquement en un stade final.
Des exemples de résines phénoliques convenables sont les
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résines phénol-furfural, m-cr'sol-foI'1laldéhyde, xylènol- formaldéhyde, résorcine-formaldéhyde, etc. D'autres rési- nes comme les résines urée-formaldéhyde, aminotriazine- formaldéhyde, par exemple mélamine-formaldéhyde, sont de même utilisables. La température et autres conditions de durcissement sont en rapport avec la résine particulière choisie.
Les résines polyesters non saturées sont les produits
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d'estérification d'un alcool non saturé avec des acides polybasiques ou d'acides non saturés avec des alcools mono- ou polyhydriques. Ces polyesters peuvent être obtenue à partir de glycols comme l'éthylène glycol, le propylène gly- col, le 2,3-butane diol, et d'acides non saturés dibasiques comme l'acide citraconique, maléique, fumarique, itaconi- que, etc. Une portion de l'acide non saturé peut être rem- placée par un acide dibasique saturé corne l'acide adipique, l'acide phtalique, etc. On peut inclure de petites portions d'un composé vinylique dans la composition de polyester, comme les monomères de styrène, acétate de vinyle, métha- crylate de méthyle, etc.
Un polyester modifié typique est un produit de condensation modifié au styrène de l'éthylè- ne glycol avec des mélanges d'anhydrides comme ceux des aci- des adipique et fumarique.
Les résines époxy utilisables dans la présente inven- tion sont celles contenant avec de l'oxygène éthéré des groupes glycidyle en quantités telles que la matière pos- sède un équivalent 1,2-époxy supérieur à 1. Ceci signifie que le nombre moyen de groupes 1,2-époxy par molécule est plus grand que 1. Des composés époxy appropriés sont les produits provenant de la réaction d'un phénol dihydrique avec l'épichlorhydrine, par exemple bisphénol A - épi- chlorhydrine. D'autres composés époxy peuvent être des éthers contenant un 1,2-époxy d'alcools polyhydriques, com- me le diglycidyl-éther d'éthylène glycol.
La solution d'imprégnation particulière peut être modifiée pour comporter différents solvants organiques comme l'éthanol, la méthyléthyl-cétone, le benzène, l'es- sence, etc. Le choix dépend de différents facteurs comme la toxicité, l'aptitude à faire flotter les fibres, l'in- flammabilité et le coût. L'éthanol donne particulièrement
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de bons résultats.
L'opacifiant choisi peut être une des matières bien connues comme les fibres de titanate de potassium, les fi- bres de tungstène, les fibres de carbone, les fibres réfrac- taires, par exemple du silicate d'aluminium, etc. La quan- tité peut varier en fonction des résultats désirés. Il n'est évidemment pas nécessaire d'en utiliser de grandes quantités, notamment supérieures à la teneur en fibre ou résine.
La fibre particulière que l'on préfère le plus est la fibre d'amiante. Toutefois, on peut combiner toute matiè- re fibreuse capable de résister aux applications de chaleur et température élevées, comme la laine de verre et la lai- ne minérale, avec l'amiante. Pour certaines applications on peut envisager d'employer une telle fibre sans utilisa- tion conjointe d'amiante.
Les tests suivants ont été exécutés sur divers produits préparés conformément à la présente invention. Dans chaque cas on moule une nappe sous 7 kg/cm2 et l'on découpe des blocs de 15,24 cm x 15,24 cm x 1,27 cm. On fixe chaque bloc sur un support métallique en faisant un angle de 30 par rapport à la verticale. Un chalumeau oxyacétylénique avec une flamme à 2200 C est placé à un pouce (25,4 mm) du centre du bloc, l'inclinaison étant dirigée vers le chalumeau. On teste chaque bloc pour le taux d'érosion, que l'on mesure en mils (1 mil - 0,0254 mm) par seconde en enregistrant le temps nécessaire pour que la flamme produise une érosion à travers la nappe. En outre, on me- sure la température sur la face froide en attachant un thermocouple sur ce côté.
L'élévation de température est enregistrée toutes les 30 secondes pendant une période de 2 minutes. Les échantillons ainsi testés sont préparés
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en utilisant, en poids du produit final, 45% de résine phénol-formaldéhyde, 49% de fibres d'amiante et 6% d'opa- cifiant. Les opacifiants utilisés sont des fibres de tita- nate de potassium, des fibres de tungstène, une fibre ré- fractaire (silicate d'aluminium) et une fibre de carbone, dans cet ordre. Les résultats des tests sont indiqués ci- après dans le tableau I dans lequel les échantillons A, B, C et D correspondent respectivement à la liste des opa- cifiants donnée plus haut. Dans chaque cas les valeurs données représentent la moyenne de 3 tests.
TABLEAU I Echan- taux d'érosion élévation de température sur la tillon en mils/seconde face froide à partir de 24 C
EMI20.1
<tb> 30 <SEP> sec. <SEP> 60 <SEP> sec. <SEP> 90 <SEP> sec. <SEP> 120 <SEP> sec.
<tb>
<tb>
A <SEP> 1,00 <SEP> 27 <SEP> 74 <SEP> 96 <SEP> 147
<tb>
<tb> B <SEP> 0,91 <SEP> 21 <SEP> 38 <SEP> 86 <SEP> 151
<tb>
<tb> C <SEP> 1,19 <SEP> 12 <SEP> 32 <SEP> 84 <SEP> 157
<tb>
<tb> D <SEP> 1,01 <SEP> 13 <SEP> 25 <SEP> 69 <SEP> 131
<tb>
De la spécification qui précède, il ressort que le sujet révélé est constitué par une nouvelle composition de moulage et par de nouveaux procédés tant pour la préparer que pour l'utiliser. La nouvelle matière de moulage se distingue par le fait qu'elle est capable d'une vie en éta- gère de loin supérieure à ce que l'on connaissait auparava- vant. La durée prolongée de vie en étagèr permet au produit d'être travaillé à la main sur le site de l'isolation. Cet- te particularité est à considérer comme importante.
Tout d'abord, elle se traduit par un produit homogène, en second lieu, le temps économisé est plus que substantiel. La supériorité de la présente matière dans le processus d'a- blation a été démontrée et les autres caractéristi ques su- périeures mises en évidence. La matière de moulage par- ticulière, en raison de ses caractéristiques aux hautes
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températures, convient exceptionnellement bien pour l'utili- sation dans l'isolation interne des fusées et missiles.
Toutefois, il est manifeste pour l'homme de métier qu'une telle composition se prête à de multiples adaptations.
Par exemple, lorsqu'une fusée est envoyée à travers l'atmos- phère, la friction de surface engendre une quantité énorme de chaleur. Par conséquent, la composition de moulage ré- sistante aux hautes températures de la présente invention peut trouver une application comme recouvrement pour l'ex- térieur des fusées en vue d'assister son passage à travers l'atmosphère. Cependant, des applications plus étendues encore sont possibles là où la vie en étagère constituait une difficulté. Des variantes de la présente invention peuvent être utilisées pour augmenter la vie en étagère réalisée actuellement.
REVENDICATIONS ---------------------------
1. Procédé de préparation d'un produit moulable ren- forcé par des fibres, qui possède une matrice de résine thermodurcissable, caractérisé par les stades suivants : formation d'une nappe fibreuse non tissée lâche, traite- ment de cette nappe avec une solution contenant une résine thermodurcissable et un véhiculant liquide organique pen- dant un laps de temps auffisant pour dissocier les fibres de la nappe, déploiement de ces fibres et formation d'une nouvelle nappe unifiée, enlèvement de cette nouvelle nap- pe de la solution, séchage partiel et durcissement partiel de la résine pour éliminer partiellement le véhiculant, en obtenant ainsi un produit pliable et moulable à la main contenant du véhiculant emprisonné, ce véhiculant étant emprisonné par la résine partiellement durcie.