Objet en matière élastique, comprenant une armature textile
Les armatures des objets en caoutchouc ou en matière plastique doivent présenter simultanément des qualités que les tissus, tissés ou non, utilisés jusqu'à présent ne permettent pas de leur conférer. Cela tient à la nature des textiles et à la structure des tissus employés.
Le coton et d'autres textiles, tels que le gent, le jute, le lin, la fibranne sont faciles à utiliser mais les armatures qui sont faites avec ces textiles ne peuvent pas dépasser un certain taux de résistance parce qu'audelà le nombre des plis qui seraient nécessaires leur donnerait une raideur transversale et longitudinale généralement inacceptable.
Par ailleurs, les armatures de coton par exemple ne résistent que de façon très médiocre aux chocs, impacts et coups sévères auxquels sont soumises certaines armatures comme celles de certaines bandes transporteuses utilisées dans les mines.
On a pensé à utiliser des tissus en textiles synthétiques comme les polyamides à cause de leur haute résistance mécanique, mais les armatures constituées avec de tels tissus sont combustibles, ce qui est un défaut grave, un objet en caoutchouc ou en matière plastique devant généralement rester incombustible mme si les revtements sont enlevés accidentellement.
Pour pallier cet inconvénient, on a voulu associer une armature en polyamide à un mélange thermoplastique à base de polychlorure de vinyle. Mais de tels objets restent t combustibles, notamment lorsque le revtement est enlevé accidentellement.
On a proposé aussi d'utiliser des tissus croisés constitués d'un ou plusieurs textiles mais on a rencontré de graves mécomptes tenant au manque d'homogénéité des armatures ainsi réalisées et à la différence des caractéristiques mécaniques des constituants.
On a utilisé aussi des armatures constituées par des plis de tissus, non tissés, formés d'éléments tous parallèles les uns aux autres et assemblés par calandrage dans un mélange élastique mais la réalisation de telles armatures présente beaucoup de difficultés et impose l'existence d'un équipement important.
La présente invention est relative à un objet en matière élastique comprenant une armature dont au moins un pli est formé par un tissu non tissé comprenant des éléments de chaîne et des éléments de trame superposés. Elle vise à réaliser un objet de ce genre présentant simultanément des qualités qui, jusqu'à présent ne pouvaient tre généralement obtenues que sépa rément: résistance, souplesse, incombustibilité, allongement réduit, facilité de fabrication.
La présente invention peut s'appliquer aux objets comprenant des armatures, tels que les bandes transporteuses et surtout aux bandes transporteuses dont les revtements sont en un mélange à base de polychlorure de vinyle mais elle s'applique aussi aux bandes dont les revtements sont en un mélange à base de caoutchouc naturel ou synthétique.
La présente invention peut également s'appliquer aux objets comprenant des armatures, tels que les courroies de transmission, les tuyaux et d'une façon générale à tous les articles en caoutchouc ou en matière plastique renforcés.
Selon la présente invention, l'objet en matière élastique est caractérisé en ce que les éléments de chaîne sont formés par des fibres textiles d'une matière différente de celle des éléments de trame. L'objet peut tre en une matière plastique ou en caoutchouc naturel ou synthétique et constitué par un tissu sans embuvage où les fils de chaîne qui sont ceux qui supportent la tension longitudinale sont en un textile choisi à raison de cette fonction et où les fils de trame sont en un autre textile choisi surtout à cause de ses qualités par rapport au mélange dans lequel est noyée l'armature, comme par exemple l'adhérence à ce mélange et des qualités
qu'il présente lorsqu'il est associé à ce mélange, comme par exemple l'incombustibilité.
Nous appelons embuvage la la sinuosité que pro- voque, dans un tissu non tissé l'entrecroisement des fils de chaîne et des fils de trame.
Nous appelons tissu sans embuvage un tissu
où les fils de chaîne et de trame ne s'entrecroisent pas.
C'est un tissu où les fils de chaîne et les fils de trame sont superposés sans tre tissés, la cohésion du tissu étant asssurée par des fils de liage.
De préférence, les fils de liage sont aussi fins que possible de façon à présenter l'encombrement minimum.
Pour mieux faire comprendre l'invention, nous nous référerons aux exemples suivants illustrés des figures correspondantes.
Les fig. 1 et 2 représentent schématiquement, sans que les échelles soient respectées, un tissu qui est utilisé pour former au moins un pli de l'armature d'un objet en caoutchouc ou en matière plastique.
La fig. 1 représente ce tissu selon une coupe effectuée dans le sens de la chaîne.
La fig. 2 représente ce tissu selon une coupe effectuée dans le sens de la trame.
Les fils de trame 2 sont disposés de part et d'autre des fils de chaîne 4 sans tre tissés avec eux. Les fils de liage 3 qui assurent la cohésion du tissu sont disposés dans le sens de la chaîne.
Les fils de chaîne 4 qui supportent les efforts longitudinaux sont en n'importe quel textile, naturel, artificiel ou synthétique, choisi en fonction de ses caractéristiques mécaniques et aussi des autres qualités que l'on désire donner à l'armature. Ils peuvent par exemple tre en une polyamide comme celle qui est connue sous la marque a Nylon . Dans le cas où on désire obtenir une armature présentant en service un faible allongement, on utilisera un tissu où les fils de chaîne sont en un textile qui, à de bonnes qualités mécaniques, joint la propriété de présenter un faible allongement, par exemple un polyester comme celui connu sous la marque Tergal ou la rayonne.
Les fils de trame 2 sont en un textile choisi à cause des propriétés qu'il a par rapport à la matière constituant le mélange dans lequel est noyée l'armature et lorsqu'il est associé à cette matière. Par ailleurs, il est choisi également en fonction des caractéristiques mécaniques que l'on veut conférer à la bande dans le sens transversal.
Généralement, on utilise un tissu dont la trame est en un textile qui adhère facilement ou que l'on sait faire facilement adhérer au mélange dans lequel est noyée l'armature et qui, lorsqu'il est associé à ce mélange est incombustible ou peut tre facilement rendu incombustible.
Si le mélange est à base de polychlorure de vinyle, on a intért à avoir des éléments de trame en coton, en jute, en lin ou en gent ou en fibranne ou en autres textiles analogues. Le coton qui adhère facilement aux mélanges à base de polychlorure de vinyle et qui est incombustible lorsqu'il est imprégné par ces mélanges, a donné d'excellents résultats.
I1 est possible que le textile qui présente les qualités requises d'adhérence et d'ininflammabilité n'ait pas les qualités mécaniques propres à conférer à la bande les caractéristiques mécaniques voulues dans le sens transvernal.
On peut utiliser alors un tissu sans embuvage
où les éléments de trame sont constitués par une
âme en un textile présentant les qualités méca
niques requises, enrobée par un textile présentant les qualités, autres que mécaniques, recherchées pour les
éléments de trame. Les éléments de trame peuvent par exemple tre formés par une âme qui est un fil en une poly-
amide entourée de fils de coton. De tels fils peuvent facilement tre réalisés par guipage, ou par d'autres procédés connus dans l'industrie textile.
On peut aussi utiliser des tissus où les éléments
de trame sont obtenus en retordant ensemble un ou plusieurs fils en un textile à haute résistance comme ceux vendus sous les marques Nylon et Tergal avec un ou plusieurs fils en un textile qui, comme le coton, présente, à l'égard du mélange, les qualités recherchées.
Les fils de liage sont aussi fins que possible de façon à présenter le minimum d'encombrement et à recouvrir le moins possible les éléments de trame. Ils sont en un textile à très haute résistance, comme par exemple une polyamide.
Si comme dans cet exemple, la nappe des fils de chaîne est enserrée entre deux nappes de fils de trame,
les éléments de trame correspondants peuvent tre situés dans la mme section transversale ou tre décalés les uns par rapport aux autres comme cela est représenté dans la fig. 1.
Il est souvent intéressant d'utiliser, dans la constitution de l'armature, un tissu tel que celui défini précé demment t où les éléments de trame sont très rappro- chés les uns des autres jusqu'à presque entièrement recouvrir la nappe constituée par les fils de chaîne.
Dans ce cas, les deux faces du pli de l'armature qui sont en contact avec le caoutchouc ou la matière plastique, sont constituées par le textile des éléments de trame choisi justement à cause des qualités qu'il présente par rapport à ce mélange et quand il est associé avec lui. La nappe formée par les éléments de chaîne, emprisonnée entre les deux nappes des éléments de trame qui les recouvrent presque entièrement, n'est pas directement en contact ou peu en contact avec le caoutchouc ou la matière plastique.
Cela permet de choisir le textile des éléments de chaîne en fonction des qualités mécaniques que l'on désire donner à l'objet fini dans le sens de la chaîne, telles que résistance mécanique, limitation de l'allongement, en négligeant pratiquement certains défauts que ce textile peut présenter en lui-mme ou en liaison avec le caoutchouc ou de la matière plastique.
Fol est intéressant que les fils de liage soient minces de façon que, présentant un encombrement minimum, ils masquent le moins possible les éléments de trame et que ce soit le textile des éléments de trame qui soit partout en contact avec le mélange.
On peut également utiliser dans la constitution d'armatures d'objets en caoutchouc ou en matière plastique, un tissu sans embuvage où une nappe seulement d'éléments de trame est associée à une nappe d'éléments longitudinaux. Dans ce cas, des fils de liage sont disposés dans le sens de la trame et dans le sens de la chaîne de façon à former un réseau dans lequel les éléments de chaîne et de trame sont emprisonnés.
La fig. 3 représente schématiquement en coupe transversale une bande transporteuse dont l'armature est constituée de trois plis 15, 16, 17 d'un tissu sans embuvage.
L'armature est noyée dans un mélange ignifuge et antistatique à base par exemple de polychlorure de vinyle.
Chaque pli est formé par un tissu sans embuvage où la nappe des éléments de chaîne 4 est emprisonnée entre deux nappes d'éléments de trame 2. Les fils de liage 3 sont disposés uniquement t dans le sens de la chaîne.
Les éléments de chaîne sont en une polyamide qui est commercialisée en Frange sous la dénomination Nylon T.A.P. . Chaque élément de chaîne est composé de quatre brins de 840 deniers.
Les éléments de trame qui masquent presque entièrement la nappe longitudinale sont en coton. Ils sont composés de six fils de coton égyptien retordus ensemble et de numéro métrique 12.
Les fils de liage, disposés seulement dans le sens de la chaîne, sont en une polyamide commercialisée en
France sous la dénomination Nylon T.A.P. . Ils sont composés par un brin de 420 deniers, le tissu comporte quarante éléments de chaîne tous les 10 cm et cent éléments de trame tous les 10 cm soit cinquante éléments de trame tous les 10 cm dans chacune des deux nappes qui enserrent les éléments de chaîne. Les éléments de trame sont légèrement décalés les uns par rapport aux autres.
Cette bande, dont la résistance est de 315 kg/cm est fabriquée selon les méthodes connues.
Bien que cela ne soit pas nécessaire, on peut soumettre les différents plis à un traitement connu pour faire adhérer les polyamides au polychlorure de vinyle.
On obtient ainsi des résultats meilleurs qu'en ne procédant pas à cette adhérisation.
Dans la bande ainsi fabriquée, l'adhérence entre les différents plis et entre l'armature et les revtements est remarquable et mme supérieure à celle que l'on obtient avec des tissus classiques entièrement en coton.
C'est ainsi que, dans le sens de la trame, l'adhérence est en général d'environ 4 à 5 kg/cm et que, dans le sens de la chaîne, elle est d'environ 8 à 9kg/cm (dans les mmes conditions l'adhérence avec un tissu classique entièrement en coton est d'environ 4 à 5 kg/ cm).
La souplesse longitudinale de cette bande est également remarquable. Elle peut s'enrouler sous tension un nombre de fois pratiquement illimité autour d'un cylindre dont le diamètre est de e 100 mm.
Dans le sens transversal, son corps est satisfaisant c'est-à-dire qu'elle est souple, sans l'tre d'une façon excessive.
Par ailleurs, elle est parfaitement incombustible mme si ses revtements sont enlevés.
Si une telle bande est destinée à équiper des convoyeurs à grands entraxes, on utilise des éléments de chaînes en un textile qui, comme le téréphtalate d'éthylène glycol ou la rayonne, présente un très faible allongemment, les éléments de trame étant, comme dans l'exemple précédent, en un textile qui présente de bonnes qualités d'adhérence à l'égard du mélange qui constitue les revtements et qui présente aussi d'autres qualités, comme celle d'tre incombustible, lorsqu'il est associé à ce mélange.
Avec de telles armatures on peut réaliser des bandes transporteuses dont le taux de résistance est extrmement élevé du fait que le textile qui forme la nappe longitudinale est choisi uniquement en fonction de ses qualités mécaniques et du fait que l'on peut
augmenter le nombre de plis sans que cela entraîne une raideur longitudinale inacceptable.
Les fig. 4 et 5 représentent schématiquement un tissu, voisin du précédent, qui peut tre utilisé pour former au moins un pli de l'armature.
La fig. 4 représente ce tissu selon une coupe effectuée dans le sens de la chaîne.
La fig. 5 représente ce tissu selon une coupe effectuée dans le sens de la trame.
Les fils de trame 12 sont disposés de part et d'autre des fils de chaîne 14.
Les éléments de trame 12 correspondents des deux nappes sont sensiblement situés dans la mme section transversale.
Les fils de liage 13 sont disposés uniquement dans le sens de la chaîne. Chaque fil de liage n'intéresse que la moitié des fils de trame, les fils de liage voisins intéressant les autres fils de trame.
Le textile qui constitue les différents éléments de ce tissu est choisi comme dans l'exemple précédent.
La fig. 6 montre schématiquement en coupe transversale une bande transporteuse dont l'armature est constituée par trois plis 21, 22, 23 du tissu précédent.
Chaque pli i comporte les éléments de trame 12 enserrant les éléments de chaîne 14. Les fils de liage 13 sont disposés uniquement dans le sens de la chaîne.
Object in elastic material, comprising a textile reinforcement
The reinforcements of rubber or plastic objects must simultaneously have qualities that the fabrics, woven or not, used until now do not allow them to be conferred. This is due to the nature of the textiles and the structure of the fabrics used.
Cotton and other textiles, such as gent, jute, linen, fibranne are easy to use but the reinforcements which are made with these textiles cannot exceed a certain resistance rate because beyond the number of folds that would be required would give them generally unacceptable transverse and longitudinal stiffness.
Furthermore, cotton reinforcements, for example, only resist very poorly to shocks, impacts and severe blows to which certain reinforcements such as those of certain conveyor belts used in mines are subjected.
It has been thought to use fabrics made of synthetic textiles such as polyamides because of their high mechanical strength, but the reinforcements made with such fabrics are combustible, which is a serious defect, a rubber or plastic object generally having to remain incombustible even if the coatings are accidentally removed.
To overcome this drawback, we wanted to combine a polyamide reinforcement with a thermoplastic mixture based on polyvinyl chloride. However, such objects remain combustible, in particular when the coating is accidentally removed.
It has also been proposed to use crossed fabrics consisting of one or more textiles, but serious shortcomings have been encountered due to the lack of homogeneity of the reinforcements thus produced and to the difference in the mechanical characteristics of the constituents.
We also used reinforcements constituted by folds of non-woven fabrics, formed of elements all parallel to each other and assembled by calendering in an elastic mixture, but the production of such reinforcements presents many difficulties and requires the existence of 'important equipment.
The present invention relates to an object made of elastic material comprising a reinforcement of which at least one ply is formed by a non-woven fabric comprising superimposed warp elements and weft elements. It aims to achieve an object of this type simultaneously exhibiting qualities which, until now, could generally only be obtained separately: resistance, flexibility, incombustibility, reduced elongation, ease of manufacture.
The present invention can be applied to objects comprising reinforcements, such as conveyor belts and especially to conveyor belts the coatings of which are in a mixture based on polyvinyl chloride, but it also applies to belts whose coatings are in a compound based on natural or synthetic rubber.
The present invention can also be applied to objects comprising reinforcements, such as transmission belts, pipes and in general to all articles made of rubber or reinforced plastic.
According to the present invention, the object of elastic material is characterized in that the warp elements are formed by textile fibers of a material different from that of the weft elements. The object can be made of a plastic material or of natural or synthetic rubber and consists of a fabric without steaming where the warp threads which are those which support the longitudinal tension are made from a textile chosen by reason of this function and where the threads of weft are made of another textile chosen mainly because of its qualities in relation to the mixture in which the reinforcement is embedded, such as for example the adhesion to this mixture and the qualities
which it presents when it is associated with this mixture, such as for example incombustibility.
We refer to the sinuosity caused in a non-woven fabric by the interweaving of the warp threads and the weft threads.
We call fabric without steaming a fabric
where the warp and weft threads do not intersect.
It is a fabric in which the warp threads and the weft threads are superimposed without being woven, the cohesion of the fabric being ensured by binding threads.
Preferably, the binding yarns are as thin as possible so as to present the minimum bulk.
In order to better understand the invention, we will refer to the following examples illustrated by the corresponding figures.
Figs. 1 and 2 schematically represent, without the scales being respected, a fabric which is used to form at least one fold of the frame of an object made of rubber or plastic.
Fig. 1 shows this fabric in a cut in the direction of the warp.
Fig. 2 shows this fabric in a cut made in the weft direction.
The weft threads 2 are placed on either side of the warp threads 4 without being woven with them. The binding threads 3 which ensure the cohesion of the fabric are arranged in the direction of the warp.
The warp threads 4 which withstand the longitudinal forces are made of any textile, natural, artificial or synthetic, chosen according to its mechanical characteristics and also to the other qualities which one wishes to give to the reinforcement. They can, for example, be made of a polyamide such as that which is known under the trademark Nylon. In the case where it is desired to obtain a reinforcement having a low elongation in service, a fabric will be used in which the warp threads are made of a textile which, with good mechanical qualities, combines the property of exhibiting a low elongation, for example a polyester like the one known under the trademark Tergal or Rayon.
The weft threads 2 are made of a textile chosen because of the properties it has with respect to the material constituting the mixture in which the reinforcement is embedded and when it is associated with this material. Furthermore, it is also chosen as a function of the mechanical characteristics that one wishes to impart to the strip in the transverse direction.
Generally, a fabric is used, the weft of which is made of a textile which adheres easily or which one knows how to make easily adhere to the mixture in which the reinforcement is embedded and which, when it is associated with this mixture, is incombustible or can be easily rendered incombustible.
If the mixture is based on polyvinyl chloride, it is advantageous to have weft elements made of cotton, jute, linen or cotton or fibranne or other similar textiles. Cotton which adheres readily to polyvinyl chloride based blends and which is incombustible when impregnated with such blends has given excellent results.
It is possible that the textile which has the required qualities of adhesion and non-flammability does not have the specific mechanical qualities to give the strip the desired mechanical characteristics in the transverse direction.
We can then use a fabric without steaming
where the frame elements are formed by a
core in a textile with mechanical qualities
required, coated with a textile having the qualities, other than mechanical, sought for
frame elements. The weft elements can for example be formed by a core which is a yarn made of a poly-
amide surrounded by cotton threads. Such yarns can easily be produced by wrapping, or by other methods known in the textile industry.
We can also use fabrics where the elements
weft are obtained by twisting together one or more yarns into a high-strength textile such as those sold under the brands Nylon and Tergal with one or more yarns in a textile which, like cotton, has, with respect to the mixture, the qualities sought.
The binding yarns are as thin as possible so as to have the minimum bulk and to cover the weft elements as little as possible. They are made of a very high resistance textile, such as for example a polyamide.
If, as in this example, the layer of warp threads is clamped between two layers of weft threads,
the corresponding frame elements can be located in the same cross section or be offset with respect to each other as shown in FIG. 1.
It is often advantageous to use, in the constitution of the reinforcement, a fabric such as that defined above t where the weft elements are very close to each other until almost completely covering the web formed by the warp threads.
In this case, the two faces of the ply of the reinforcement which are in contact with the rubber or the plastic material, are formed by the textile of the weft elements chosen precisely because of the qualities it presents with respect to this mixture and when it is associated with it. The web formed by the warp elements, trapped between the two webs of the weft elements which cover them almost entirely, is not directly in contact or little in contact with the rubber or the plastic material.
This makes it possible to choose the textile of the chain elements according to the mechanical qualities which one wishes to give to the finished article in the direction of the warp, such as mechanical resistance, limitation of elongation, while practically neglecting certain defects that this textile may present in itself or in conjunction with the rubber or plastic material.
It is interesting that the binding threads are thin so that, having a minimum bulk, they mask the weft elements as little as possible and that it is the textile of the weft elements which is in contact with the mixture everywhere.
It is also possible to use, in the constitution of reinforcements of rubber or plastic objects, a fabric without steaming in which only a ply of weft elements is associated with a ply of longitudinal elements. In this case, binding yarns are arranged in the weft direction and in the warp direction so as to form a network in which the warp and weft elements are trapped.
Fig. 3 schematically shows in cross section a conveyor belt, the reinforcement of which consists of three plies 15, 16, 17 of a fabric without steaming.
The frame is embedded in a fire-retardant and antistatic mixture based, for example, on polyvinyl chloride.
Each ply is formed by a non-entraining fabric where the web of warp elements 4 is trapped between two plies of weft elements 2. The binding yarns 3 are placed only t in the warp direction.
The chain elements are made of a polyamide which is marketed in Frange under the name Nylon T.A.P. . Each chain element consists of four strands of 840 denier.
The weft elements which almost completely hide the longitudinal web are made of cotton. They are made of six threads of Egyptian cotton twisted together and of metric number 12.
The binding threads, arranged only in the direction of the warp, are made of a polyamide marketed in
France under the name Nylon T.A.P. . They are made up of a 420 denier strand, the fabric has forty warp elements every 10 cm and one hundred weft elements every 10 cm or fifty weft elements every 10 cm in each of the two layers which enclose the warp elements. . The frame elements are slightly offset from each other.
This strip, the resistance of which is 315 kg / cm, is manufactured according to known methods.
Although this is not necessary, the various plies can be subjected to a treatment known to adhere the polyamides to the polyvinyl chloride.
Better results are thus obtained than by not proceeding with this adhesion.
In the strip thus manufactured, the adhesion between the various plies and between the reinforcement and the coatings is remarkable and even greater than that which is obtained with conventional fabrics made entirely of cotton.
Thus, in the weft direction, the adhesion is generally about 4 to 5 kg / cm, and in the warp direction it is about 8 to 9 kg / cm (in under the same conditions, the adhesion with a conventional fabric entirely made of cotton is approximately 4 to 5 kg / cm).
The longitudinal flexibility of this strip is also remarkable. It can wind under tension a practically unlimited number of times around a cylinder with a diameter of e 100 mm.
In the transverse direction, her body is satisfactory, that is to say she is flexible, without being in an excessive way.
Moreover, it is perfectly incombustible even if its coatings are removed.
If such a belt is intended to equip conveyors with large center distances, chain elements made of a textile which, like ethylene glycol terephthalate or rayon, has a very low elongation, are used, the frame elements being, as in the preceding example, in a textile which has good adhesion qualities with respect to the mixture which constitutes the coatings and which also has other qualities, such as that of being incombustible, when it is associated with this mixture .
With such reinforcements it is possible to produce conveyor belts the resistance rate of which is extremely high because the textile which forms the longitudinal web is chosen solely as a function of its mechanical qualities and of the fact that it is possible to
increase the number of folds without causing unacceptable longitudinal stiffness.
Figs. 4 and 5 schematically represent a fabric, close to the preceding one, which can be used to form at least one fold of the reinforcement.
Fig. 4 shows this fabric in a cut made in the direction of the warp.
Fig. 5 shows this fabric in a cut in the weft direction.
The weft threads 12 are arranged on either side of the warp threads 14.
The corresponding weft elements 12 of the two plies are located substantially in the same cross section.
The binding threads 13 are arranged only in the direction of the warp. Each binding yarn is of interest to only half of the weft yarns, the neighboring tying yarns of interest to the other weft yarns.
The textile which constitutes the various elements of this fabric is chosen as in the previous example.
Fig. 6 schematically shows in cross section a conveyor belt whose reinforcement is constituted by three folds 21, 22, 23 of the preceding fabric.
Each fold i comprises the weft elements 12 enclosing the warp elements 14. The binding yarns 13 are arranged only in the warp direction.