Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
1303838
-1- 21933-5
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 ~
1303838
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
:
1303838
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-
1303838
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
::
.
~ .
:~ :
- .
1303838
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 :
EXEMPLE 1
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
