CA1303838C - Tissu a base de fibres resistant au feu et articles comprenant un tel tissu - Google Patents

Tissu a base de fibres resistant au feu et articles comprenant un tel tissu

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CA1303838C
CA1303838C CA000564121A CA564121A CA1303838C CA 1303838 C CA1303838 C CA 1303838C CA 000564121 A CA000564121 A CA 000564121A CA 564121 A CA564121 A CA 564121A CA 1303838 C CA1303838 C CA 1303838C
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Herve Auduc
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    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/50Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads
    • D03D15/513Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads heat-resistant or fireproof

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Abstract

Tissu à base de fibres résistant au feu et articles comprenant un tel tissu Tissu à base de fibres, résistant au feu et comprenant un mélange de: a) 50-90% en poids environ de fibres texturées "non-feu"; b) 10-50% en poids environ de fibres techniques ayant une rigidité supérieure à celle du verre texturé, à la condition que, si les fibres a) sont des fibres de verre texturées, les fibres b) sont autres que des fibres de carbone. Les fibres texturées préférées sont les fibres de verre . Les fibres (b) peuvent être des fibres de carbone, d'aramide ou de carbure de silicium. Les tissus sont utiles pour la fabrication d'articles composites imprégnés de résine phénolique et résistants au feu.

Description

L'invention concerne des perfectionnements, developpements et changements apportes à l'objet de la demc,nde de hrevet ~R No. 2,588,575 publlee le 1~ avril 1987, pour objet des tlssus technlques ayant de remarquables propriét~ de r~slstance au feu. L'lnventlon est egalement relative aux artlcles comprenant un tel tlssu, en partlculier les artlcles obtenus par lmprégnatlon de ces tissus à l'aide d'une résine, et éventuellement en comblnalson avec d'autres constituants, en r~allsant alnsl des structures ayant des domaines d'application très varles, par exemple dans l'industrie aeronautique et dans t~us les cas où l'on recherche des produits possëdant une hallte réslstance au feu.
On rappelera que le brevet FR 2.j588,575 a pour objet un tlssu à base de flbres, présentant une haute résistance au feu, un falble poids par unité de surface et une bonne tenue mécanlque, caractérisé en ce qu'il comprend un mélan~Je de 50 à
90~ en polds envlron de flbres de verre texturées et de 10 à
50~ en polds envlron de flbres de carbone. Un tel tissu convient blen, par imprégnatlon avec des résines résiduelles, avantageusement des réslnes phénollques, pour la réalisation cl~artlcles tels ~lue des plèces pour l'am~nagement interieur des avlons, qul dolvent remplir slmultanément un certaln nombre d'exlgences. On peut alnsl obtenlr des structures du genre nid d'abellle~ capables de satlsfalre aux normes les pllls séveres et les plus récentes de l'lndustrle aéronautlque.
En poursulvant ces travaux dans le domaine des tissus composés de flbres résistant au feu, la demanderesse a étc ~0 amerlé à mettre au l~olnt de nouveaux tlssus dont l'un des composants est constitué par des fibres non texturees.

Q~

t ~

Ainsi la présente invention a pour objet un tissu à
base de fibres, résistant au feu et comprenant un mélange de :
a) SO - 90% en poids environ de fibres texturées S "non-feu";
b) 10 - 50% en poids environ de fibres techniques ayant une rigidité supérieure~ à celle du verre texturé
à la condition que, si les fibres a) sont des fibres de verre texturées, les fibres b);sont autres que des fibres de carbone .
~` Le premier constituant du tissu selon l'invention consiste en des fibres non-feu texturées. L'expression "texturée" au sens de la présente~ description dési~gne une ~fibre dont l'alignement de ~chaque filament est aléatoire.
,-? 15 Dans la technique, on parle~également de fibres effilochées ~; Ce type de fibres~est connu de l'homme du métier et peut être obtenu de manière connue par divers traitements. Les fibres ~texturées mlses en oeuvre~ dans le tissu~ selon l'invention sont continues ou discontinues . On préfère en général des fibres continues, qui;procurent les meilleurs résultats lors de l'ensimage .
Les fibres textur~es du tissu selon l'invention possèdent la propriété d'être "non-feu" , expression qui signifie qu'elles~sont classées au minimum Ml et de préfé-rence Mo s~elon la norme francaise ~F P 92-507 (Octobre 1975) intitulée "Classement des matériaux utilisés dans la construction " , établie conformément à l'Arrêté du 4 Juin 1973 ~Journal Officiel du 26 Juillet 1973) et éditée par l'Association Fran~caise de Normalisation (AFNOR), Tour Europe, Paris La Défense. Les essais au feu de matériaux, tels que les tissus seloh l'invention,sont réalisés selon la norme NF P 92-503 (Octobre 1975). ~
Pour les applications des tissus selon l'invention , qui doivent possèder une haute résistance au feu, il impor-te en effet que les fibres qui le composent ne dégagent pas :

de flux thermique c'est-à-dire que en cas de combustion, l'énergie thermique aégagée ne soit pas capable de propager la flamme, soit directement, soit par des points d'incan-descence ou des gouttes de fusion. Pour certains besoins de la présente invention, qui ne sont pas nécessairement aussi sévères que ceux des normes les plus exigeantes de l'indus-trie aéronautique , les fibres "non-feu" sont celles qui, d'après le classement qui vient d'être mentionné, sont classées M0 ou Ml.
Le deuxième constituant du tissu selon l'invention consiste en des fibres techniques qui présentent des carac-téristiques suffisantes de rigidité et qui en combinaison avec les fibres a),procurent au tissu des propriétés globa-les de résistance au feu permettant de satisfaire aux nor-mes précitées . Au sens de la présente description, l'expression "rigidité supérieure à celle du verre texturé"
signifie que les fibres b) ont un module de traction supé-rieur à 55000 MPa environ.Les fibres préférées ,qui ont de telles propriétés en même temps qu'une résistance au feu satisfaisante sont les fibres de carbone , les fibres d'aramide et les fibres de carbure de silicium. Lorsqu'on utilise des fibres de carbone , elles comportent le plus couramment de 1000 à 6000 filaments , par exemple 3000 fi-laments environ.
Les proportions relatives des deux constituants du tissu selon l'invention seront choisies en fonction des problèmes précis à résoudre . Il convient en effet de prendre en considération un certain nombre de paramètres tels que la masse unitaire , les propriétés de résistance au feu , les caractéristiques mécaniques d'ensemble et le prix du tissu final .
Dans la combinaison de fibres du tissu selon l'invention,les fibres a) ont la particularité essentielle d'être texturées , ce qui présente de nombreux avantages par rapport aux fibres analogues non texturées . Ces avan-tages sont particullèrement apparents lorsque, comme on lepréfère , on utilise le tissu selon l'invention pour la fa-brication de matériau'x compositec, en imprégnant le tissu , mis sous forme- de couches stratifiées en nombre approprié , avec une résine , telle qu'une résine phénolique . Le taux ;~d'imprégnation par la résine peut être élevé et en général il est de 30 à 60% , en~partlculier de SO à 60% .
Les fibres texturées permettent d'obtenir des arti-cles présentant un meilleur~ état de surface , car elles possèdent une capacité d'absorption de résine nettement ; ~ plus élevée que les fibres correspondantes qui sont non texturées ou lisses. Egalement les fibres texturées pro-curent un meilleur interface fibre /résine,car elles réali-sent une plus grande surface de contact avec la résine. Par :
ailleurs~, les tissus et articles à base de fibres textu-réec~ont une masse curfacique faible , en raison de la structure " gonflée" desdites ibres .
Egalement, lorsque les fibres a) et les fibres b) ~ ; possèdent~des coefficients de dilatation~thermique linéaire n~ 20 sensiblement différents , l'utilisation de fibres a) textu-: : :
`~ r~es dans les tissus~ selon l'invention permet d'éliminer f~ l'effet né:faste de la différence de dilatation entre les fibres a) et les fibres b) . En effet , les fibres textu-rées a) pr~sentent une répartition aléatoire des filaments qui est favorable ~à la compensation; des dilatations.Au contraire,les fibres non texturées , mélangées~ aux fibres b) , peuvent entra~ner des voilages et des déformations ; ~ dans les artic}es finis , obtenus après imprégnation de ré-~- sine . ~ ~
- 30 ~ ~ On peut encore observer que la drapabilité (ou dé-formabilité ) des tissus comprenant des fibres texturées a) : . : ~
est meilleure que si l'on met en oeuvre des fibres non tex-turées.
Les fibres qui entrent dans la catégorie a) et sont préférées par l'invention sont les fibres de verre . De ::

: : ~

:, ' .

`" 1303~38 telles fibres texturées ont un poids par unité de longueur qui peut varier dans d'assez larges limites , en parti-culier 11 à 126 tex (I tex représente le nombre de gramme par kilomètre de fibres ) . D'autres exemples de fibres S utilisables sont Ies ~fibres d'aramide texturées, par exem-pIe celles disponibles sur le marché sous la dénomination "Kevlar" type 49 et qui ont subi un traitement préalable de texturisation.
Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment , des exem-ples~de fibres b) sont les~fibres de carbone , les fibresd'aramide et les fibres de carbure de silicium.
Lorsque, dans la présente descripeion, il est ques-tion de mélange de fibres aj et de fibres b), il va sans dire que dans chacun de ces~constituants , il peut exister des fibres de nature différente .~A titre d';exemple, les fibres~b) peuvent être choisies individuellement parmi les fibres~de carbone, les fibres d'aramide , les fibres de carbure de~silicium , mais on peut~aussi faire appel à des combinaisons quelconques de telles;fibres,; telles que les fibres de~ carbone et; d'aramide , les~ fibres de carbone et de carbure de~silicium , les fibres~d'aramide et de carbure -~ de silicium et autres combinaisons analogues.
Les tissus selon l'invention peuvent atre utilisés pour la ~fabrication de pièces quelconques susceptibles d'8tre obtenues par imprégnation de résine et moulage.On peut ainsi réaliser des stratifiés comprenant plusieurs couches de tissus imprégnées de résine , par exemple deux ou trois couches . Il est également possible , comme cela est connu de la technique , d'imprégner un tissu selon l'invent~ion avec une résine telle qu'une résine phénolique ~` et de le coller sur une face~ou sur les deux faces d'une structure en nid d'abeilles . On réalise ai*si des structu-res sandwichs ayant une inertie plus grande . Ces techni-ques de~fabrication sont connues de l'homme du métier et n'ont pas besoin d'être davantage explicitées .A toutes ::

.

~ .

:~ :
- .

fins utiles ,on peut se reporter par exemple à l'ouvrage "Guide pratique des matériaux composites" 2ème édition (1985) par M. Geier et D. Duedal Editions Lavoisier (France) .
Les articles et structures comprenant les tissus se-lon l'invention peuvent trouver des applications très va-riées , chaque fois qu'on a besoin de produits ayant une résistance au feu suffisante . En dehors du domaine aéro-nautique , on peut citer aussi celui de la construction, de tels produits étant utilisables pour l'aménagement inté -rieur de salles de spectacles , lieux publics et autres .
L'invention sera illustrée, sans être aucunement li-mitée par les exemples qui suivent :

Dans cet exemple, on a utilisé un mélange de base contenant , en poids, 67% de fibres de verre texturées et 33% de fibres d'aramide ("Kevlar~' type 49). Les fibres de verre texturées avaient un poids par unité de longueur de 34 tex.
On a tissé à partir de ce mélange de fibres un tissu dont les caractéristiques mécaniques étaient les suivantes, telles que mesurées sur des échantillons stratifiés pour essais de laboratoire, comportant 12 couches de tissu im-prégné, de manière à réaliser des éprouvettes de 3 mm d'épaisseur.
Résistance à la flexion : 340 MPa Module de flexion : 27000 MPa Résistance au cisaillement: 30 MPa La résine d'imprégnation était une résine phénolique mo-difiée (Vicotex 250~de Brochier SA) à un taux de 55%.EXEMPLE 2 Dans cet exemple, on a réalisé un tissu en tous points similaires à celui de l'exemple 1, mais en remplacant les fibres d'aramide par la même proportion (33%) de fibres de carbure de silicium SiC, type Nicalon~
~ /~ a~ v e, 1 e, co ~ ~c ~303838 Les caractéristiques mécaniques étaient les suivantes:
Résistance à la flexion: 380 MPa Module de flexion: 29000 MPa Résistance au cisaillement: 36 MPa

Claims (10)

1. Tissu à base de fibres, résistant au feu et comprenant un mélange de :
a) 50-90% en poids environ de fibres texturées "non-feu";
b) 10-50% en poids environ de fibres techniques ayant une rigidité supérieure à celle du verre texturé à la condition que, si les fibres a) sont des fibres de verre texturées, les fibres b) sont autres que des fibres de carbone.
2. Tissu selon la revendication 1, dans lequel les fibres (a) sont des fibres de verre.
3. Tissu selon la revendication 1, dans lequel les fibres (b) ont un module de traction supérieur à 55000 MPa environ.
4. Tissu selon la revendication 1, dans lequel les fibres (a) sont autres que des fibres de verre texturées, et les fibres (b) comprennent des fibres de carbone.
5. Tissu selon la revendication 1, dans lequel les fibres (b) comprennent des fibres d'aramide.
6. Tissu selon la revendication 1, dans lequel les fibres (b) comprennent des fibres de carbure de silicium.
7. Article comprenant un tissu selon la revendication 1 et une résine d'imprégnation.
8. Article selon la revendication 7 dans lequel la résine d'imprégnation est une résine phénolique.
9. Article selon la revendication 7, dans lequel le taux de résine est de 30 à 60% en poids, par rapport au poids de l'article.
10. Article selon la revendication 9, dans lequel le taux de résine est de 50 à 60% en poids par rapport au poids de l'article.
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DE3878974T2 (de) 1993-09-30
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