FR2838455A1 - Fil a base de poly (p-phenylene benzobisoxazole) pour la realisation d'articles resistant a de hautes temperatures - Google Patents
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Abstract
Le fil pour la préparation d'articles textiles résistant à de hautes températures, a une enveloppe extérieure qui est constituée d'un mélange intime, en poids, de 5 à 95% de fibres de poly-p-phénylène-benzobisoxaol (PBO) et de 95 à 5 % de fibres métalliques HT (hautes températures), de préférence de 30% de fibres PBO et de 70% de fibres inox. Ce fil est obtenu par une technique non-conventionnelle choisie parmi le groupe suivant : filature à friction, filature broche creuse et assemblage/ retordage de faible coefficient de torsion.Par exemple il s'agit d'un fil simple de 250 à 1000tex produit par le système de filature à friction, connu sous la dénomination DREF.
Description
notamment tels que le béryllium.
FIL A BASE DE POLY (P-PHENYLENE BENZOBISOXAZOLE) POUR
LA REALISATION D'ARTICLES RESISTANT A DE IlAUTES
TEMPERATURES
La présente invention concerne le domaine des articles de type textile, résistant à de hautes températures, destinés à être mis en _uvre dans les opérations de transport et de manipulation dans l'industrie du verre, de l'aluminium et généralement toutes industries dans lesquelles la fabrication des pièces nécessite de hautes températures. La présente invention concerne plus particulièrement un fil
spécialement conçu pour la réalisation de tels articles à propriétés améliorées.
Dans ce type d'industries, on met en _uvre des articles de couverture, résistant à de hautes températures et qui sont insérés entre les organes de transport ou de manipulation et les pièces chaudes durant les opérations de chauffage, de mise en forme ou de trempe. C' est en particulier le cas en ce qui concerne les
plaques de verre chaud, notamment les pare-brise.
Pour la réalisation de tels articles, il est connu d'utiliser des fibres
métalliques du fait de leur bonne résistance mécanique à hautes températures.
Cependant il peut y avoir un risque de trempe spontanée lors de la mise en contact de l'article comprenant des fibres métalliques lorsque celles- ci sont à une température relativement basse comparée à la température des plaques de verre chaud. Cet effet de trempe est du à la bonne conductivité thermique des fibres métalliques qui captent l'énergie thermique lors du contact avec le verre, ce qui entrame des tensions locales dans le verre. Cet effet de trempe peut occasionner des casses ultérieures du verre pendant la suite du processus de fabrication ou lors
de son utilisation.
Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé dans le document EP.1, 043.278 de mettre en _uvre dans de tels articles des fibres de poly-p phénylène-2,6-benzobisoxazole (PBO). Ces fibres sont connues sous la dénomination ZYLON, produit par la firme TOYOBO CO.LTD. La mise en _uvre de telles fibres permet de limiter le risque de trempe spontanée du verre en contact avec un article à température plus basse. De plus cette mise en _uvre procure un gain de poids du fait de l'écart de densité entre les fibres métalliques et
les fibres de PBO.
En detors du problème de trempe spontanée, on conna^t également le problème du marquage des plaques de verre chaud lors du transport et de la manipulation desdites plaques. Ce marquage résulte en quelque sorte de I'impression de la structure de l'article utilisé lors de ce transport ou de cette
manipulation sur la surface de la plaque qui est en contact avec ledit article.
Dans le document EP. 1.043.278, ce problème de marquage est évoqué lors de la mise en _uvre d'articles tricotés. La solution qui est préconisée pour réduire le risque de marquage est d'augmenter le nombre de mailles par unité de surface,
en particulier en utilisant des métiers à jauge plus importante.
Le premier but que s'est fixé le demandeur est de proposer une solution à ce problème de marquage qui ne soit pas liée au mode de fabrication de l' article,
notamment par tricotage.
Ce but est parfaitement atteint grâce à la mise en _uvre, pour la préparation de tels articles textiles résistant à de hautes températures, d'un fil confonne à la présente invention. Ce fil est caractéristique en ce que son enveloppe
extérieure est constituée d'un mélange intime de 5 à 95% de fibres de poly-p-
phénylène-benzobisoxazol et de 95 à 5% de fibres métalliques HT (hautes températures). De plus ce fil est obtenu par une technique nonconventionnelle 2 0 choisie panni le groupe suivant: filature à friction, filature broche creuse et
- assemblage/retordage de faible coeffcient de torsion.
Le demandeur a en effet remarqué que les fils, ayant cette composition et qui sont produits grâce à ces techniques, ont la particularité de permettre une dissipation meilleure et plus homogène de la température grâce notamment à l'effet 2 5 du mélange intime des fibres. Ce sont des fils mous, ne présentant pas la nervosité habituelle gue l'on connat lorsque l'on met en _uvre les techniques conventionnelles, notamment la filature sur système fibres longues. Les fils mous ainsi obtenus ont une voluminosité apparente plus importante que les fils traditionnels, faisant en quelque sorte offce d'amortisseur, ce qui leur confère une 3 0 meilleure adaptabilité aux surfaces sur lesquelles ils s'appliquent. On constate effectivement que l'article terminé, réalisé avec des fils caractéristiques de la présente invention, présente une surface beaucoup plus douce et souple, avec relativement moins de relief. C' est grâce à cette surface que sont réduits les risques
de marquage.
On comprend que les fils de la présente invention sont principalement destinés à servir de surface de contact avec les pièces à haute température. C'est l'enveloppe extérieure du fil qui est constituée du mélange intime, dans les proportions en poids précitées. Ceci signifie que le fil de la présente invention n'est pas nécessairement composé du seul mélange intime de fibres mais
peut comporter d'autres éléments tels qu'un fil d'âme ou un fil de liage.
De préférence la proportion en poids, dans l'enveloppe extérieure du fil, est de 20 à 50 % de fibres de poly-p-phénylène-benzobisoxazole et de 80% à % de fibres métalliques inoxydables. Dans ces proportions, le demandeur a non seulement obtenu d'excellents résultats en terme d'absence de marquage mais également en terme de longévité de l'article. On sait en effet qu'un article de ce type, par exemple dans 1'industrie du pare- brise, a une durée de vie qui se compte en nombre de pièces qu'il est possible de réaliser avec un méme article. Le demandeur a donc constaté une durée de vie plus longue des articles réalisés en mettant en _uvre, au niveau du contact avec le pare-brise, des fils dont
l'enveloppe extérieure présente les proportions précitées en PBO et en inox.
Le meilleur résultat a été obtenu avec une proportion de 30% de fibres PBO et de 70% de fibres inox, la longévité pouvant étre augmentée, dans ce cas,
de plus de 20%.
La technique de production du fil de l'invention qui est préférée est le système de filature à friction, connu sous la dénomination DREF. Selon cette technique, des fibres sont alimentées en continu vers une ligne de friction entre deux cylindres perforés, avec aspiration interne. Le fil prélevé, selon la ligne de friction, résulte de l'assemblage des fibres individuelles ainsi mises en torsion. Un fil d'âme peut éventuellement être alimenté en continu selon la ligne de friction de sorte qu'il se retrouve entouré des fibres mises en torsion et l'on obtient un fil à 3 0 âme. L'intérét du fil d'âme est de conférer à l'article terminé une meilleure ténacité sans nuire pour autant aux qualités de voluminosité, de contact, de dissipation de la température et d'absence de marquage, dues à la composition et au mode de réalisation de l'enveloppe extérieure du fil à âme Le mélange intime de fibres de poly-p-phénylène- benzobisoxazol et de fibres métalliques est réalisé préalablement, au niveau du cardage, en sorte que soit alimenté à 1'installation de filature à friction DREF un ou plusieurs rubans de
fibres déjà mélangées. Les rubans en question font de 2 à 20g/m.
De préférence les fils produits sont des fils simples de 250 à 1000 tex. Ces fils peuvent étre utilisés en simple. Ils peuvent aussi étre utilisés en retors pour offrir une meilleure ténacité. Ils sont utilisables sur tous les matériels permettant la réalisation d'articles résistant à hautes températures destinés au transport et à la manipulation de pièces chaudes, notamment machines à tricoter rectilignes ou
circulaires, métiers à tisser, tresseuses...
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui
va être faite d' exemples de réali sation de fil s dont l' enveloppe extérieure est constituée d'un mélange intime de fibres de poly-pphénylène-benzobisoxazol et de
fibres métalliques et d'articles réalisés à partir de tels fils.
Selon la présente invention, pour la réalisation d'articles résistant à hautes températures et destinés à étre mis en _uvre lors du transport et de la manipulation de pièces chaudes, dans l'industrie du verre et de l'aluminium en particulier, on 2 0 utilise un fil particulier qui comporte de manière connue par le document EP.0.043.278 des fibres de poly-p-phénylène-benzobisoxazol, dénommées ci après fibres PBO. De telles fibres sont commercialisées par la firme japonaise
TOYOBO sous l'appellation ZYLONO.
Ce fil est particulier d'une part quant à la composition de son enveloppe extérieure, c'est-à-dire celle qui sera en contact avec les pièces chaudes dans
l'article tenniné, et d'autre part quant à la technique de formation dudit fil.
L'enveloppe extérieure de ce fil est constituée d'un mélange inthne de fibres PBO et de fibres métalliques hautes températures, à raison d'une proportion
en poids de 5 à 95 % de fibres PBO et de 95 à 5% en poids de fibres métalliques.
3 0 Le PBO est de préférence sous une forme cis poly-(p-phénylène-2,6 benzobisoxazol) mais il peut également être sous une forme trans poly-(p phénylène-3,6-benzobisoxazol). Les fibres métalliques hautes températures sont de type connu, tel que
notamment l'inox et l'inconel.
Le mélange intime de ces fibres est réalisé par les techniques conventionnelles dans l'industrie textile, plus particulièrement par cardage, conduisant à la formation d'un ruban de fibres mélangées, faisant de 2 à 20g/m,
ledit ruhan permettant d'alimenter ultérieurement les systèmes, non-
conventionnels, de formation de fils que sont la filature à friction, la filature
broches creuses et l'assemblage retordage à faible coeffcient de torsion.
Ces trois techniques ont en commun de donner un fil plus mou, plus gonflant, se conformant mieux à la surface contre laquelle il est appliqué, et beaucoup moins nerveux que les fils obtenus par les techniques de filature
conventionnelles, notamment sur système fibres longues.
Le principe de la filature à friction est d'utiliser deux surfaces en déplacement dans des directions opposées pour développer de la torsion dans un ensemble de fibres positionnées entre lesdites surfaces. Dans la technique dénommée DREF, les surfaces en question sont constituées par la périphérie extérieure de deux cylindres rotatifs dont au moins l'un des deux cylindres est perforé en sorte qu'un courant d'air d'aspiration puisse parvenir au niveau desdites 2 0 périphéries afin de faciliter la collecte des fibres. La mise en torsion se développe au niveau de la ligne de friction entre les deux cylindres, là o l'ensemble des
fibres est entrané en rotation par contact frictionnel avec la surface des cylindres.
Les fibres ainsi mises en torsion sont prélevées sous forme d'un fil au niveau d'un délivreur dans la direction de la ligne de friction entre les deux cylindres. Si un autre fil (fil d'âme), tracté à partir du délivreur, passe au niveau de la ligne de friction, on obtient alors un fil à âme dont les fibres unitaires mises en torsion par les deux cylindres rotatifs constituent l'enveloppe extérieure ou fibres de couverture. Dans un exemple précis de réalisation d'un fil selon l'invention, réalisé par la techniclue de filature par friction du type DREF, I'installation cidessus était alimentée à l'aide de quatre nbans fonnés chacun de fibres mélan3ées par cardage, à raison de 30% de fibres de P130 et 70% de fibres inox, lesdites fibres ayant une longueur moyenne de 28 à 51mm. Le fil obtenu était un fil simple de 450 tex de titrage. Dans le cas d'un fil à âme, le fil d'âme, qui représente généralement de I'ordre de 5% en poids de 1'ensemble des constituants du fil, peut être de nature différente quant à sa composition et quant à sa structure. Il peut s'agir de verre
haute température, d'inox, de PBO, de para-aramide. Il peut s'agir de fils multi-
filamentaires (constitués de filaments continus) ou de filés de fibres ? en simple ou
en plusieurs bouts.
La présence de l'âme a pour but principalement d'accrotre la résistance
mécanique du fil lors de l' opération de production de l' article proprement dit.
Cet article peut être réalisé par tricotage, en petite ou en grande largeur par toutes les techniques de tricotage possibles: simple, double jorsey, métier côte, rectiligne ou circulaire, chaussant, Rachel, 3D, avec éventuellement des mailles ajourees pour faciliter la dissipation de chaleur ou 1'évacuation de poussières
diverses par gravitation ou aspiration.
L'article peut aussi être obtenu par tissage shnple dans différentes armures, par tissage circulaire, par tissage multi-couches, multi-plis ou 3D, de construction serrée ou de préDérence ajourée pour faciliter la dissipation de chaleur ou
2 0 I'évacuation de poussières diverses par gravitation ou aspiration.
Le caractère ajouré des tissus et des tricots peut également être obtenu par découpe. L'article peut encore être obtenu par tressage, lesdites tresses pouvant être
de fonne ronde, carrée ou autre forme géométrique.
L'article peut enfin se présenter sous la fonne de cordage ou de mèche
retors, armée ou non.
Dans l'exemple précis de réalisation cité ci-dessus, on a réalisé un tricot à partir des fils obtenus par la technique de filature à friction du type DREF. Ce tricot a été mis en _uvre, dans l'industrie du parebrise, pour servir à la 3 manipulation de la plaque de verre lors des différentes opérations de formation du pare-brise à haute température. Il a été constaté une quasi-disparition des phénomènes de marquage sur les zones du pare-brise en contact avec l'article. Il a également été constaté une augmentation de longévité, pouvant aller jusqu'à
%, par rapport aux articles similaires faits avec des fils conventionnels.
La particularité des fils de la présente invention réside dans le fait que leur surface, dans 1'article terminé, est particulièrement douce et souple, avec très peu
de relief, ce qui contribue à l'absence de marquage.
On comprend que les fils de la présente invention sont destinés à être utilisés d'abord et avant tout dans les parties de l'article qui seront en contact avec la plaque de verre ou autre pièce à haute température. Ceci n'empêche bien sur pas
de réaliser 1'article intégralement à partir des fils de la présente invention.
L'exemple qui vient d'être donné de l'utilisation de l'article pour l'industrie du pare-brise n'est pas limitatif. Les articles réalisés avec lesdits fils peuvent être utilisés dans tous les domaines dans lesquels des pièces portées à haute température sont manipulées ou transportées. Il s'agit en particulier de bandes
transporteuses, de joints, de tresses.
Il n'est absolument pas rédhibitoire de mettre en _uvre, pour la
constitution du fil de 1' invention, des fibres PBO qui sont régénérées, c'est-à-
dire des fibres qui sont obtenues à partir d'un circuit de recyclage de déchets, que ce soit de fabrication ou d'autres utilisations. Un circuit de recyclage met en _uvre un certain nombre de matériels tels qu'efflocheuse, ouvreuse, carde, étireuse ou gills dans lesquels les déchets sont traités mécaniquement pour permettre l'individualisation des fibres. Dans un tel circuit, les longueurs de fibres sont légèrement raccourcies et chaque fibre individuelle subit un traitement mécanique de surface. Ceci permet, lors de la réalisation du mélange intime, d'obtenir une meilleure cohésion entre les fibres et de plus d'augmenter le caractère intime du mélange, en évitant la sélection de fibres par constituant et au contraire en
au gm ent ant l a di spersi on d es fibres d es d ifférents co nstitu ant s.
D'autres techniques non-conventionnelles de fabrication de fils peuvent être mises en _uvre pour l'obtention du fil mou conforme à l'invention, permettant d'obtenir une surface douce et souple et avec très peu de relief dans 1'article terminé. Dans la technique de filature dite à broche creuse, on alimente un ruban ou une mèche de fibres dans un train d'étirage, à la sortie duquel le faisceau de fibres, sans torsion, est enveloppé par un fil tandis qu'il passe à travers une broche creuse rotative. Le fil de liage ou de guipage est monté sur la broche creuse. Il est enroulée et guipé autour du faisceau de fibres par rotation de la broche. Cette technique de filature dite à broche creuse est mise en _uvre sur des matériels du
type GENMILL AND DUNSMORE, SAURER-ALMA et WELLER.
La technique d'assemblage/retordage de faible coefficient de torsion donne un fil ayant sensiblement la méme structure que celui obtenu par la filature à broche creuse, sauf qu'il est réalisé en deux opérations successives, à partir d'une mèche
de banc à broches constitué d'un mélange intime de fibres PBO et de fibres inox.
Le liage est obtenu en mettant en _uvre un fil multi-filamentaire continu d'inox, ou d'inconel ou encore un filé de fibres inox. De préférence on utilise également un fil d'âme pour conférer à la mèche de banc à broche un minimum de ténacité, fil d'âme qui peut étre en fibres ou en filaments PBO ou encore en filaments d'inox
ou d'inconel.
Claims (7)
1. Fil pour la préparation d'articles textiles résistant à de hautes températures, caractérisé en ce que son enveloppe extérieure est constituée d'un mélange intime de 5 à 95% de fibres de poly-p-phénylènebenzobisoxazl et de 95 à 5% de fibres métalliques HT (hautes températures) , et en ce qu'il est obtenu par une technique non-conventionnelle choisie parmi le groupe suivant: filature à friction, filature broche creuse et assemblage / retordage
de faible coefficient de torsion.
2. Fil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte d'autres éléments que son enveloppe extérieure, tels qu'un fil d'âme et/ou un fil de liage.
3. Fil selon l'une des revendications I ou 2 caractérisé en ce que la proportion
en poids, dans l'enveloppe extérieure du fil, est de 20 à 50% de fibres de poly-p-phénylène-benzobisoxazole et de 80% à 50% de fibres métalliques
1 5 inoxydables.
4. Fil selon la revendication 3 caractérisé en ce que la proportion est de 30%
de fibres PBO et de 70% de fibres inox.
5. Fil selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le mélange
intime de fibres de poly-p-phénylène-benzobisoxazol et de fibres 2 0 métalliques est réalisé, préalablement, à la formation proprement dite du
- fil, par cardage.
6. Fil selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il est produit
par le système de filature à friction, connu sous la dénomination DREF.
7. Fil selon la revendication 6 caractérisé en ce que le fil est un fil simple de
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