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CA 02385561 2002-03-22
WO 01/31100 PCT/FR00/02824
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MATERIAU TEXTILE EN NAPPE POUR USAGES TECHNIQUES
Domaine technique
La présente invention a trait à un nouveau type de matériau textile en nappe
utilisable pour des usages techniques, tels que structures de renforcement de
matériaux composites, complexes stratifiés, complexes permettant de réaliser
l'étanchéité dans le domaine du bâtiment, ou des travaux publics, complexes
destinés à la réfection de conduites et, de manière plus générale, à tout type
de
structure comportant une matrice à base de résine, polyester ou autre, arrnée
par
une nappe textile de renforcement.
Techniques antérieures
L'utilisation de nappes textiles, notamment à base de fibres de verre, a été
proposée depuis des décennies, pour réaliser le renforcement de matière
plastique
lors de la fabrication de structures stratifiées ou moulées, planes ou en
forme, ainsi
que cela ressort notamment des brevets FR-A-1 469 065, FR-A-1 394 271, US-A-3
930 091, FR-A-2 034 787 et FR-A-2 568 275.
De telles structures textiles ont également été proposées en vue d'être
utilisées dans le domaine du bâtiment et des travaux publics pour la
réalisation de
chapes étanches, notamment en bitume renforcé (FR 2 409 338) pour réaliser des
complexes utilisables pour la réfection de conduites ou ouvrages similaires,
enterrés ou non (EP-A-542 639).
Il ressort de tous ces documents que la structure de renfort doit être adaptée
en fonction des diverses applications.
Les structures de base proposées depuis des décennies pour réaliser de tels
renforts, notamment dès l'apparition des fils de verre, sont d'une part, les
mats qui
sont constitués de fibres discontinues et se présentent sous la forme d'une
structure
similaire à un feutre , et d'autre part, les tissus chaîne et trame
constitués de fils
ou rubans (roving) à base de fils de verre à filaments continus.
Outre ces types de structures, il a été également proposé des nappes
unidirectionnelles dans lesquelles les fils de verre sont disposés suivant
une
même direction longitudinale, ces fils étant liés entre eux soit chimiquement
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(brevet français 1 394 271), soit au moyen d'une couture (brevet français 1
469
-065).
Il a également été proposé dans l'US-A-3 930 091 de réaliser une nappe, qui
contrairement aux précédentes, est constituée pour majorité de fibres de verre
s'étendant transversalement par rapport à la longueur de ladite nappe, ces
fils étant
liés entre eux par une chaîne de liage, lâche, constituée de fils enduits
d'une
matière thermofusible ou similaire, permettant, après traitement thermique
notamment, de maintenir les fils de trame parallèlement les uns aux autres.
Par rapport à des tissus chaîne et trame équilibrés, de telles nappes
unidirectionnelles ne permettent cependant pas de réaliser des articles
renforcés à
la fois longitudinalement et transversalement.
Par ailleurs, pour de nombreuses applications, se pose le problème d'avoir
une structure de renforcement qui puisse se déformer lors de sa mise en
oeuvre,
notamment lorsque l'on réalise des articles moulés en forme.
Dans le cas d'un renfort se présentant sous la forme de nappe
unidirectionnelle, il est possible d'obtenir une telle déformabilité dans
la
direction transversale par rapport à l'orientation des fils, par exemple en
utilisant
comme fils de liage des fils élastiques.
Dans le cas d'un tissu chaîne et trame équilibré, il peut être envisagé
d'obtenir une possibilité de déformation en sélectionnant l'armure de tissage.
En effet, il est bien connu que certaines armures du type satin, sergé,
conduisent à des structures tissées déformables. Cependant, les possibilités
de
déformation sont limitées à quelques pourcent.
Un tel problème de possibilité de déformabilité du renfort se retrouve
également dans le cadre de l'utilisation de structures complexes, constituées
par
une combinaison d'un mat non tissé et de structures tissées bidirectionnelles
ou
unidirectionnelles, qui sont utilisées notamment pour la réfection de
conduites
selon une technique qui consiste à recouvrir la surface interne de l'ouvrage à
rénover avec une structure tubulaire réalisée à partir d'un matériau complexe
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flexible, comportant une membrane imperméable aux fluides et une structure de
base fibreuse qui est imprégnée d'une résine synthétique non polymérisée et,
après
placage dudit complexe contre la surface de l'ouvrage à réparer, à provoquer
la
polymérisation de la résine de manière à former un manchonnage interne.
Concernant la mise en place d'une telle structure tubulaire à l'intérieur de
la
conduite à rénover, deux techniques principales sont à ce jour utilisées.
La première, qui ressort plus particulièrement du brevet britannique 1 357
355, consiste à introduire le matériau tubulaire préalablement réalisé à
l'intérieur
de la conduite à rénover, de telle sorte que la structure fibreuse soit
positionnée en
regard de la surface à rénover et que la couche superficielle imperméable
soit,
quant à elle, située à l'intérieur en regard de la zone d'écoulement.
Après mise en place sur toute la longueur de la conduite, la gaine est mise
sous pression, de telle sorte qu'elle vienne plaquer contre la surface
interne. On
provoque alors la polymérisation de la résine.
Une autre technique, dite par retournement , consiste, ainsi que cela
ressort du brevet britannique 1 449 455, à introduire la gaine préalablement
formée
avec la surface étanche située à l'extérieur, puis, lors de l'introduction à
l'intérieur
de la conduite, à provoquer le retournement de ladite gaine, de telle sorte
que la
structure fibreuse vienne en contact avec la surface interne du tube et que la
couche
étanche soit située à l'intérieur.
Une telle manière de procéder permet d'imprégner la structure fibreuse de
résine non polymérisée au fur et à mesure de sa mise en place à l'intérieur de
la
conduite.
Par ailleurs, la polymérisation peut être réalisée également en continu, par
exemple par rayonnement lumineux.
Ces deux techniques, et plus particulièrement la technique de mise en place
par retournement, implique d'avoir un matériau de base qui présente des
caractéristiques mécaniques suffisantes dans le sens de la longueur pour
assurer la
mise en place.
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Par ailleurs, il est souhaitable que la structure tubulaire puisse également
présenter des possibilités de déformation sous l'action de contraintes
exercées dans
le sens transversal afin de permettre à la gaine de plaquer parfaitement
contre la
surface de la paroi à rénover lorsque la structure est mise sous pression, et
ce afin
qu'elle épouse parfaitement la surface de l'ouvrage à rénover.
En conséquence, dans toutes les utilisations mettant en ceuvre des renforts
textiles sous la forme de nappes, peut se poser le problème d'avoir une
possibilité
de déformation tant dans le sens long que dans le sens travers tout en
conservant,
. dans le produit final (article stratifié, article moulé, nappe d'étanchéité,
complexe
pour la réfection de conduites), des caractéristiques mécaniques élevées dans
toutes
les directions.
Exposé de l'invention
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l' obj et de la présente invention un
nouveau type de tissu pouvant être utilisé soit seul, soit associé à d'autres
structures, telles que nappes fibreuses non tissées, grilles de
renforcement..., afin
de constituer un complexe qui non seulement permet, lors de sa mise en oeuvre,
de
conserver de bonnes caractéristiques mécaniques, notamment résistance à la
traction, tant en sens chaîne qu'en sens trame, tout en autorisant une
déformation
dans l'autre direction, et ce en assurant dans le produit final des
caractéristiques
mécaniques équivalentes à celles conférées par un tissu non déformable.
- L'invention concerne également un procédé et une installation pour la
réalisation d'un tel type de tissu ainsi que l'utilisation de ce dernier pour
réaliser
des complexes tels que revêtements d'étanchéité, structures pour la réfection
de
conduites.
D'une manière générale, le matériau conforme à l'invention est constitué
par un tissu chaîne et trame réalisé à partir de mèches sans torsion de
filaments
continus à usage technique (verre, carbone, aramide..), mèches qui, dans la
suite de
la description, seront désignées par le terme générique fils . Un tel tissu
se
caractérise en ce que :
- le tissu est réalisé selon une armure unie ou dérivée de l'uni, la densité
en
chaîne et en trame étant de préférence équilibrée ;
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- les fils de chaîne ou de trame sont fragilisés ou coupés individuellement à
intervalles prédéterminés sans détérioration notable des caractéristiques des
fils de
trame ou de chaîne situés en dessous de la zone de fragilisation ou de coupe;
- les zones de fragilisation ou de découpe d'une série de fils du tissu sont
5 réalisées avec un décochement latéral et vertical entre deux fils ou groupes
de fils
consécutifs.
Dans la présente description, par deux fils ou groupes de fils consécutifs
",
on entend que la fragilisation ou découpe réalisée soit réellement entre deux
fils
avec décalage d'un fil voisin, soit éventuellement par groupes de fils, par
exemple
simultanément sur le fil voisin, ce décalage étant réalisé entre deux groupes
consécutifs.
Dans le tissu conforme à l'invention, les mèches de filaments constituant les
fils de chaîne et de trame se présentent sous la forme de rubans aplatis, de
grande
largeur par rapport à l'épaisseur, largeur avantageusement comprise entre 3 mm
et
15 mm et ce, tant dans le sens chaîne que dans le sens trame alors que
l'épaisseur
est avantageusement comprise entre 0,30 mm et 3 mm.
La chaîne et la trame sont à base de mèches de filaments continus à usage
technique, tel que notamment rovings de verre, dont le titre global est
avantageusement compris entre 200 tex et 9600 tex, constitué chacun de 1 à 8
rovings, ayant un titre unitaire compris entre 200 à 4800 tex. Ces rovings
sont sans
torsion et le poids du tissu est en général compris entre 300 g/m2 et 3000
g/m2.
Le tissu de base est, comme indiqué précédemment, un tissu réalisé selon
une armure unie ou dérivée de l'uni. Les armures dérivées de l'uni tel que
Gros de
Tours, cannelés, Gros de Naples, nattés ou similaires, permettent de faire
varier
facilement la largeur des bandes de fils dans le sens chaîne ou dans le sens
trame.
Les zones fragilisées, qui seront réalisées soit sur les fils de chaîne soit
les
fils de trame, sont localisées sur l'une des faces de l'étoffe sur toute la
largeur des
mèches, l'intervalle compris entre deux zones de fragilisation sur un fil
donné est
compris entre 10 et 15 cm. Ces zones sont décalées d'un fil au fil qui lui est
adjacent.
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Grâce à une telle conception, on obtient une structure qui, malgré la
fragilisation, voire même la découpe d'une série de ses constituants (fils de
chaîne
ou fils de trame), reste cependant homogène et manipulable et permet
éventuellement de l'utiliser telle quelle.
Selon une forme de réalisation préférentielle, un tel tissu est, préalablement
.à la réalisation des zones fragilisées ou découpées, associé à une nappe
fibreuse à
base de fibres discontinues tel qu'un mat de verre, la liaison des deux
composants
étant obtenue par couture, tricotage, les colonnes de mailles s'étendant
parallèlement entre les fils de chaîne, de préférence de part et d'autre de
chaque fil
bien que cela ne soit pas impératif.
Eventuellement, la liaison pourrait être obtenue en réalisant non pas une
couture rectiligne, mais un véritable tricot du type à mailles jetées, les
colonnes de
mailles s'étendant sur la face du tissu dont les constituants (chaîne ou
trame)
doivent être fragilisés ou coupés, et les brides de liaison sur la face envers
du
complexe constituées par le mat fibreux.
Dans un tel cas, la fragilisation ou découpe des fils est de préférence
réalisée entre deux colonnes de mailles pour ne pas détériorer ces dernières.
L'invention concerne également un procédé et une installation permettant la
réalisation d'un tel tissu ou complexe.
D'une manière générale, le procédé conforme à l'invention consiste :
= à réaliser un tissu chaîne et tramé à partir de mèches sans torsion de
filaments continus à usage technique,
= à associer ce tissu éventuellement avec un mat fibreux,
et il se caractérise en ce que on réalise une découpe totale ou partielle des
fils de
chaîne ou de trame, à intervalles réguliers, sur l'une des faces du tissu,
sans
détérioration totale du fil de trame ou de chaîne, situé au niveau de la zone
de
fragilisation en dessous du fil coupé, cette découpe étant réalisée avec un
décochement latéral et vertical entre deux fils consécutifs avec un
décochement
latéral et vertical entre deux fils consécutifs ou groupes de fils juxtaposés
travaillant de la même manière dans l'armure du tissu et ce, de telle sorte
que deux
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fils (ou groupes) consécutifs puissent glisser l'un par rapport à l'autre
lorsque le
matériau est mis en oeuvre.
Un tel procédé peut être mis en uvre sur une installation qui fait également
partie de l'invention, installation qui se caractérise en ce qu'elle comprend,
disposé
entre un poste d'alimentation et un poste de réception, un ensemble permettant
de
réaliser la découpe des fils de chaîne ou de trame du tissu, à intervalles
réguliers et
de manière décalée d'un fil au fil voisin (ou groupe de fils), ledit ensemble
comprenant :
- deux cylindres entraînés en synchronisme avec le déplacement du tissu ;
- l'un des cylindres comportant à sa surface une série de lames dont la
.largeur correspond sensiblement à la largeur des fils (ou groupes) à
découper,
lesdites lames étant décalées les unes par rapport aux autres, tant
latéralement que
circonférentiellement selon un dessin reproduisant une armure de type satin
,,.
Lorsque l'on souhaite réaliser la découpe des fils de chaîne, ces lames
seront disposées transversalement, alors que dans le cas où l'on souhaiterait
découper les fils de trame, elles seront disposées circonférentiellement.
Le second cylindre est un contre-cylindre revêtu d'une couche en
caoutchouc ou autre élastomère, la pression entre les deux cylindres étant
réglable.
Une telle installation permet de contrôler la précision de l'action des
couteaux afin que la découpe soit réalisée seulement sur le fil de chaîne (ou
de
trame) du tissu apparent sans détérioration de la trame ou du fil de chaîne
situé en
dessous de celui-ci.
Description sommaire des dessins
L'invention sera cependant mieux comprise grâce à la description qui suit et
qui est illustrée par les schémas annexés dans lesquels :
- la figure 1 illustre, de manière schématique, la structure d'un tissu
conforme à l'invention avant réalisation des zones fragilisées ou découpées ;
- la figure 2 est une représentation graphique schématique d'un tissu
réalisé conformément à l'invention ;
- la figure 3 est une vue schématique d'un ensemble d'une installation
permettant de réaliser les zones fragilisées et ;
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S
- la figure 4 est une vue schématique en élévation montrant la structure
générale de l'ensemble de découpe d'une telle installation.
Manière de réaliser l'invention
La figure 1 illustre schématiquement, en perspective, la structure de base du
tissu entrant dans la réalisation d'un matériau conforme à l'invention.
La figure 2 est, quant à elle, la représentation graphique d'un tel tissu.
Dans
un tel graphique, chaque carré représente les points de croisement entre les
fils de
chaîne (C) et les fils de trame (T).
Lorsque les fils de chaîne passent au dessus d'un fil de trame, ils sont
identifiés par le signe (+) et, lorsqu'ils passent en dessous d'un fil de
trame, ils
sont identifiés par le signe (0).
Un tel tissu est réalisé selon une armure unie ou dérivée de l'uni, la densité
en chaîne (C) et en trame (T) étant équilibrée.
Pour obtenir un produit conforme à l'invention, ces fils de chaîne ou de
trame sont fragilisés ou coupés individuellement à intervalles prédéterminés.
Les
zones de fragilisation sont représentées à la figure 2 par les zones noires,
et sont
réalisées avec un décochement latéral et vertical entre deux fils consécutifs.
En se reportant à l'exemple illustré par cette figure 2, on constate que le
rapport d'armure est de quatre fils (C1,C2,C3,C4) pour 12 trames (T1 à T12).
Si un tel tissu peut être utilisé tel que, selon une forme de réalisation
préférentielle, il peut être associé à une nappe fibreuse à base de fibres
discontinues, tel que mat de verre, la liaison des composants étant obtenue
par
couture/tricotage, lesdites coutures s'étendant parallèlement entre les fils
de
chaîne, de préférence de part et d'autre de chaque fil (C).
Diverses solutions peuvent être envisagées pour réaliser les zones
fragilisées, le point essentiel étant, lors de cette opération, que le fil de
trame (ou
de chaîne) se trouvant en dessous du fil fragilisé ne soit pas sensiblement
affecté
par cette opération, et que les fils de chaîne (ou de trame) consécutifs
puissent
glisser l'un par rapport à l'autre lors de la mise en ceuvre du tissu.
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Une telle opération peut être réalisée sur une installation telle qu'illustrée
par les figures 3 et 4.
Cette installation comporte, disposé entre un poste (1) de déroulage du tissu
ou complexe préalablement réalisé et un poste d'enroulage (2), un ensemble (3)
permettant de réaliser la découpe des fils de chaîne ou de trame du tissu à
intervalles réguliers de manière décalée d'un fil (C 1) par rapport au fil
voisin (C2).
Dans cette forme de réalisation, l'ensemble de découpe est constitué de
deux cylindres (4,5) entraînés en rotation à la même vitesse que le tissu ou
complexe (6). Le cylindre supérieur comporte une série de lames (7) implantées
à
sa surface, dont la largeur correspond sensiblement à la largeur des fils
découpés,
lesdites lames (7) étant décalées les unes par rapport aux autres tant
latéralement
que circonférentiellement, de manière à reproduire la structure du tissu.
Lorsque l'on souhaite réaliser la découpe des fils de chaîne (C), ces lames
sont disposées transversalement comme illustré à la figure 4, alors que dans
l'hypothèse où l'on souhaiterait découper les fils de trame, elles seraient
disposées
circonférentiellement.
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux
compris grâce aux exemples concrets de réalisation donnés ci-après à titre
indicatif
mais non limitatif.
Exemple 1
De la manière énoncée précédemment, on réalise un tissu chaîne et trame
armure toile.
Ce tissu est réalisé à base de mèches de fils de verre ayant un titre global,
tant en chaîne qu'en trame, de 2400 tex constituées chacune de 2 rovings
élémentaires de 1200 tex..
Le tissage est réalisé de telle sorte que les fils de chaîne (C) et les fils
de
trame (T) se présentent, après réalisation du tissu, sous la forme de rubans
aplatis
ayant une largeur de 9 mm et une épaisseur de 0,5 mm.
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Le tissu obtenu pèse 500 g/rn2 et ne présente aucune extensibilité tant dans
le sens chaîne que dans le sens trame.
5 Conformément à l'invention, ce tissu ainsi réalisé est traité sur une
installation telle qu'illustrée aux figures 3 et 4.
Dans cette installation, le cylindre (4) qui a un diamètre de 30 cm, est un
cylindre lisse, revêtu d'une couche de caoutchouc.
Le cylindre (5), dont le diamètre est également de 30 cm est, quant à lui,
muni de lames de coupe (7) ayant une largeur de 10 mm, disposées selon les
génératrices dudit cylindre.
L'espacement entre deux lames consécutives d'une même rangée est de
108 mm, ces lames étant décalées latéralement d'une rangée à la suivante. Ces
lames débordent d'une valeur de 3 mm par rapport à la surface du cylindre.
Le décalage latéral entre ces lames est de 9 mm et correspond sensiblement
à la largeur des mèches (C).
Après traitement, dans le tissu fini, chaque fil de chaîne présente des zones
coupées, au moins partiellement, espacées l'une de l'autre d'une longueur
équivalente à 12 duites, c'est-à-dire dans le cas présent à environ 108 mm.
Les zones de coupe sont décalées d'un fil par rapport au fil suivant d'une
valeur sensiblement égale à 3 duites.
Après réalisation, un tel tissu est pratiquement inextensible dans le sens
trame, alors qu'en revanche, il peut être déformé dans le sens chaîne, et ce
grâce à
la présence des zones fragilisées qui permettent un déplacement desdits fils
de
chaîne les uns par rapport aux autres.
Un tel tissu présente cependant une résistance dans le sens chaîne pour
permettre de le manipuler et l'utiliser.
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Ce produit peut être utilisé pour réaliser des matériaux stratifiés en forme,
tels que renforcement de canalisations à formes variables, poutres ou profilés
de
section variable, pièces moulées en forme obtenues par enroulement hélicoïdal
de
la structure du renfort et nécessitant une déformation dans une direction, par
exemple lors de la réalisation de pales d'éoliennes ou de ventilateurs.
xem le 2
On répète l'exemple 1 si ce n'est qu'avant traitement de fragilisation des
fils
de chaîne, le tissu est associé à un mat de verre pesant 300 g/m2.
L'ensemble tissu/mat non tissé est lié par couture/tricotage au moyen de fils
de liage en ayant un titre de 16,7 tex.
Les coutures peuvent être soit de simples chaînettes, soit former un tricot.
Dans les deux cas, les colonnes de mailles s'étendent de préférence de part
et d'autre de chaque fil de chaîne, et sont situées sur la face du tissu qui
doit être
traité.
Les grilles de liaison entre les mailles sont, quant à elles, situées sur la
face
envers du mat non tissé.
Un tel complexe, après réalisation, pèse 810 g/m2 et a une épaisseur de 1,10
mm.
Il est particulièrement adapté pour être utilisé pour la réalisation de
complexes employés pour la réfection de conduites, tels que décrits dans le
préambule de la présente demande.
