Procédé de traitement de fibres minérales artificielles en vue d'en augmenter la. résistance mécanique. La présente invention a pour objet un procédé de traitement de fibres minérales artificielles, en particulier de fibres de verre, ayant pour but d'améliorer la résistance mé canique de ces fibres ainsi que de produits fabriqués à partir de ces fibres, par exemple feutres, morceaux de tissus, de tricots, et plus particulièrement pour améliorer la résistance mécanique de ces matières à l'état humide.
On sait que les fines fibres de verre peu vent présenter individuellement une très grande résistance à la traction, de l'ordre de 8.750 kg/cm2 à 1.0.500 kg/cm2 pour des fibres d'un diamètre d'environ 0,006 mm. Lors qu'un certain nombre de fibres de cette na ture sont réunies entre elles par torsion, le produit obtenu ne possède pas une résistance comparable à la somme des résistances des fibres individuelles qui s'y trouvent conte nues.
Il est à supposer que ceci est dû, au moins en partie, au manque de parallélisme des fibres, aux efforts que subissent les fibres individuelles lorsqu'elles sont courbées et passées les unes au-dessus des autres, et, en outre, à l'abrasion des fibres en ces points de contact; ces causes ont en effet pour ré sultat d'accroître la tendance des fibres à se briser, en abaissant ainsi la résistance du produit fabriqué comparativement à celle des fibres individuelles.
Lorsque des produits manufacturés com posés de fibres de verre sont plongés dans des liquides, en particulier dans de l'eau, ou sont utilisés dans une atmosphère humide, ils su bissent une diminution de résistance impor tante par rapport à leur résistance à l'état sec.
Il est à supposer que ceci est dû partiel lement à la tendance de l'eau à se combiner avec l'alcali contenu dans le verre et à entraî ner cet alcali, ce qui tend à attaquer le reste du verre, en < réduisant effectivement le dia mètre des fibres et en les réunissant éven- tuellement entre elles à leurs points de con tact; il en résulte ainsi une diminution de la possibilité pour les fibres de glisser l'une relativement à l'autre et un accroissement. de l'abrasion aux points de contact.
Toutefois, il se produit une perte de valeur à peu prés égale même dans la résistance des produits en fibres de verre qui n'ont qu'une faible te neur en alcali ou sont exempts d'alcali, lors que ceux-ci sont humides. Ceci peut être attribué au fait que l'humidité tend à réduire l'efficacité des enduits appliqués sur les fibres de verre, ou au fait que l'humidité pé nètre dans les fissures de surface, en altérant ainsi la cohésion entre les surfaces de ces fissures, ce qui, dans le cas d'une fibre très fine, peut provoquer un changement impor tant dans la résistance de la fibre en cet endroit.
On a. trouvé que la résistance des fibres minérales .artificielles, en particulier de fibres de verre ainsi que des produits à basse de fibres de verre et notamment ceux à base de fibres en verre à teneur faible ou nulle en alcali, peut être notablement accrue, à la. fois à l'état sec et en particulier à l'état humide, par un traitement thermique des fibres con sistant en un chauffage effectué plus spécia lement après leur assemblage en produits ma nufaeturés à une température relativement modérée, comprise entre 50 et 350 C, de pré férence entre 100 et 300 C, pendant une période de temps déterminée.
On arrivé ainsi, par un tel chauffage, à obtenir un accroissement de la résistance, à l'état humide, des fibres de verre et des pro duits manufacturés à partir de celles-ci, qui peut atteindre jusqu'à 15(1ô , suivant les con ditions hygrométriques sous lesquelles l'essai est effectué. Il est particulièrement avanta geux de chauffer des produits à base de fibres ou fils en un verre à teneur faible ou nulle en alcali, pendant une période de temps allant de une à trente minutes, à une tempé rature comprise entre 50 et 3,50 C.
Ce traitement thermique, qui est suscep tible de jouer le rôle d'un recuit, peut avoir lieu à un moment quelconque après la for-
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motion <SEP> des <SEP> fibres, <SEP> mais <SEP> de <SEP> préférence <SEP> après
<tb> que <SEP> les <SEP> fibres <SEP> ont <SEP> été <SEP> travaillées <SEP> et <SEP> transfor mées <SEP> en <SEP> produits <SEP> manufacturés <SEP> et <SEP> donne <SEP> des
<tb> résultats <SEP> avantageux, <SEP> aussi <SEP> bien <SEP> lorsque <SEP> les
<tb> fibres <SEP> se <SEP> trouvent <SEP> dans <SEP> leur <SEP> état <SEP> initial
<tb> exempt <SEP> d'huile <SEP> que <SEP> lorsqu'elles <SEP> ont <SEP> subi <SEP> un
<tb> ensimage <SEP> ou <SEP> ont <SEP> étF> <SEP> revêtues <SEP> d'un <SEP> enduit
<tb> quelconque.
<SEP> On <SEP> peut <SEP> effectuer <SEP> le <SEP> chauffage.
<tb> de <SEP> manière <SEP> intermittente, <SEP> en <SEP> acissant <SEP> sur <SEP> des
<tb> quantité <SEP> distinctes <SEP> du <SEP> produit <SEP> fini, <SEP> ou <SEP> de
<tb> façon <SEP> continue, <SEP> par <SEP> exemple <SEP> un <SEP> faisant <SEP> passer
<tb> le <SEP> produit <SEP> - <SEP> qui <SEP> peut <SEP> être <SEP> un <SEP> élément <SEP> de
<tb> construction <SEP> tel <SEP> qu'un <SEP> panneau, <SEP> ou <SEP> un <SEP> élé ment <SEP> isolant <SEP> tel <SEP> qu'une <SEP> gaine, <SEP> ou <SEP> un <SEP> feutre,
<tb> pour <SEP> l'isolation <SEP> électrique <SEP> - <SEP> à <SEP> travers <SEP> un
<tb> tour <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> d'un <SEP> type <SEP> et <SEP> à <SEP> une <SEP> tempé rature <SEP> convenables.
<SEP> Les <SEP> compositions <SEP> de <SEP> verre <SEP> c
<tb> visées <SEP> ci-dessusont <SEP> surtout <SEP> celles <SEP> dans <SEP> les quelles <SEP> la <SEP> teneur <SEP> totale <SEP> en <SEP> oxydes <SEP> de <SEP> métaux
<tb> a.lealins <SEP> ne <SEP> dépasse <SEP> pas <SEP> '.-', <SEP> 0- <SEP> de <SEP> la <SEP> composition
<tb> du <SEP> verre.
<tb> Comme <SEP> les <SEP> causes <SEP> précises <SEP> de <SEP> la <SEP> perte <SEP> de
<tb> résistance <SEP> éprouvée <SEP> par <SEP> rlc@:
<SEP> produits <SEP> en <SEP> fibres
<tb> de <SEP> verre, <SEP> lorsqu'ils <SEP> .se <SEP> trouvent <SEP> à <SEP> l'état <SEP> humide,
<tb> ne <SEP> sont <SEP> pas <SEP> complètement <SEP> connues, <SEP> les <SEP> effets
<tb> du <SEP> traitement <SEP> thermique <SEP> ne <SEP> peuvent <SEP> pas <SEP> être
<tb> spécifiés <SEP> de <SEP> façon <SEP> complète <SEP> et <SEP> exa.ete. <SEP> Il <SEP> a <SEP> été <SEP> 1
<tb> constaté <SEP> expérimentalem# <SEP> n <SEP> chie <SEP> la <SEP> tempéra ture <SEP> à <SEP> laquelle <SEP> se <SEP> relàelient, <SEP> par <SEP> réchauffage,
<tb> les <SEP> tensions <SEP> en(,,endrée:
<SEP> dans <SEP> les <SEP> fibres <SEP> de
<tb> verre <SEP> - <SEP> sous <SEP> l'effet <SEP> du <SEP> refroidissement <SEP> que
<tb> ces <SEP> fibres <SEP> ont <SEP> subi <SEP> en <SEP> cours <SEP> de <SEP> fabrication <SEP> z
<tb> après <SEP> leur <SEP> formation <SEP> - <SEP> gent <SEP> être <SEP> d'autant
<tb> plus <SEP> fortement <SEP> abaissée <SEP> que <SEP> ces <SEP> fibres. <SEP> du
<tb> fait <SEP> de <SEP> leur <SEP> finesse. <SEP> ont <SEP> été <SEP> refroidies <SEP> plus
<tb> rapidement. <SEP> C'est <SEP> ainsi <SEP> que <SEP> cette <SEP> température
<tb> de <SEP> relâchement <SEP> des <SEP> tenions <SEP> peut <SEP> être <SEP> de <SEP> plu- <SEP> ;
<tb> sieurs <SEP> centaine:
<SEP> (le <SEP> degrés <SEP> moins <SEP> élevée <SEP> que
<tb> dans <SEP> le <SEP> cas <SEP> de <SEP> verres <SEP> non <SEP> un <SEP> fibres, <SEP> et <SEP> ne
<tb> pas <SEP> dépasser, <SEP> pour <SEP> une <SEP> fibre <SEP> rte <SEP> verre, <SEP> ?00 <SEP> C
<tb> environ.
<tb> La <SEP> proportion <SEP> dans <SEP> laquelle <SEP> les <SEP> tenions <SEP> i
<tb> engendrées <SEP> dans <SEP> les <SEP> fibres <SEP> lois <SEP> de <SEP> leur <SEP> refroi dissement <SEP> peuvent <SEP> (-tre <SEP> supprimées, <SEP> par <SEP> ré chauffaDe <SEP> à <SEP> une <SEP> température <SEP> donnée <SEP> quelcon que,
<SEP> dépend <SEP> évirleinment <SEP> de <SEP> la <SEP> composition
<tb> particulière <SEP> du <SEP> verre <SEP> des <SEP> fibres <SEP> et <SEP> de <SEP> la <SEP> pé- <SEP> i
<tb> riode <SEP> de <SEP> temps <SEP> pendant <SEP> laquelle <SEP> on <SEP> maintient ces fibres à la température de réchauffage, mais on .a pu constater - par des mesures usuelles au polariscope en observant des fibres fortement grossies - que l'on peut supprimer 25% et davantage des tensions, avec la plupart des verres, en réchauffant les fibres ou produits à base de fibres à une température modérée telle que 200 C, pen- da-nt cinq à trente minutes.
Lorsqu'on soumet des articles manufacturés en fibres de verre, tels que par exemple des panneaux isolants, à un traitement thermique de ce genre, on constate que chaque fil subit une ondulation permanente qui correspond à sa position dans l'article, tandis que la tendance d'un fil à se détordre est sensiblement supprimée.
Ainsi donc, un effet bien. défini du traitement ther mique de produits manufacturés en fibres de verre consiste en une réduction des tensions engendrées dans les fibres en, particulier lors de leur transformation en produits manufac turés et en la production d'un article plus résistant, dont les fils ont moins de tendance à glisser ,l'un sur l'autre et à se détordre.
Le traitement thermique conforme à l'in vention présente encore d'autres avantages ainsi que le montrent des essais sur des fibres distinctes. Bien que la suppression des ten sions dans les fibres se produise également pour des verres à faible teneur en alcali et pour des verres possédant une grande pro- portion,de Na2O dans leur composition, seuls les verres qui sont sensiblement exempts d'al cali, ou qui renferment moins de 3, ô d'oxydes de métaux alcalins dans leur composition, ac cusent un accroissement réel de résistance dans les fibres individuelles sous l'effet du traitement thermique.
On observe cet accrois sement de résistance pour des fibres enduites d'huile aussi bien que non enduites, bien que cet effet soit plus prononcé lorsqu'il existe de l'huile ou enduit analogue sur la. surface des fibres pendant le traitement thermique.
En outre, l'amélioration dans la r6sis- tance varie avec la température à laquelle les fibres sont traitées. Ainsi, avec un verre contenant approximativement 2@% de lithine, on constate que la résistance des fibres et des produits manufacturés, après traitement ther mique, augmente uniformément avec la tem pérature de traitement et cela jusqu'à 200 C, température après laquelle cette résistance diminue graduellement, en revenant à sa va leur initiale après traitement à 340 C, et ne présentant plus que la moitié de sa valeur initiale après traitement des fibres à une température dépassant 450 C.
Il a été reconnu que cet accroissement de résistance, obtenu par chauffage à une tem pérature donnée, varie .avec l'humidité, en augmentant proportionnellement à un accrois sement de l'humidité, et qu'il est d'autant plus prononcé que les matières sont fabri quées avec des fils de poids plus faible.
Des essais effectués pour déterminer la résistance en kg de fils de 0a08 g et 0,15 g, faits de fibres en verre du genre mentionné ci-dessus - sur des fils se trouvant dans leur état nor mal et des fils<I>ayant</I> subi un traitement ther mique à 200 C pendant une demi-heure -, ont donné des résultats consignés sur le ta bleau suivant:
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d'humidité <SEP> Résistance <SEP> Résistance
<tb> Fil <SEP> relative <SEP> en <SEP> kgs <SEP> sans <SEP> en <SEP> kgs <SEP> après
<tb> chauffage <SEP> chauffage
<tb> 0,15 <SEP> g <SEP> 0 <SEP> 2,31 <SEP> 2,36
<tb> 16 <SEP> 2,00 <SEP> 2,13
<tb> 22 <SEP> 1,9,5 <SEP> 2,09
<tb> 47 <SEP> 1,50 <SEP> 1,91
<tb> 60 <SEP> 1,0'4 <SEP> 1,88
<tb> 70 <SEP> 1,02 <SEP> 1,88
<tb> 100 <SEP> 01,70 <SEP> 1,77
<tb> 0,09 <SEP> g <SEP> 0 <SEP> 2,79 <SEP> 2,95
<tb> 17 <SEP> 2,36 <SEP> 2,63
<tb> 23 <SEP> 2,27 <SEP> 2,36
<tb> 48 <SEP> 2',00 <SEP> 2,27
<tb> 65- <SEP> 1,72 <SEP> 2,11
<tb> 78 <SEP> 1,23, <SEP> 88 <SEP> 1,0-4 <SEP> 100 <SEP> 0,,95 <SEP> 1,93 Le tableau qui précède montre -que, dans une atmosphère sèche, l'accroissement de ré sistance d'un fil huilé,
ayant subi le traite ment thermique par rapport au même fil non traité, donc dans son état. normal, ne s'élève q %environ tandis que pour une humi- u /0 ditô relative de 100%, le fi-1 soumis au trai tement thermique peut avoir une résistance s'élevant à 2M! fois celle du fil normal. En d'autres termes, la résistance, à, l'état humide. d'un fil ayant subi le traitement thermique, peut être de 65 à 75 % de sa résistance à l'état sec., tandis que la. résistance, à l'état humide, d'un fil normal ne peut être que de 30 à 34% de sa résistance à l'état sec.
Il est -à supposer qu'une partie de l'effet indiqué ci-dessus peut être dû à l'épaississe ment et à la cuisson de la pellicule d'enduit à i base d'huile qui obture les fissures de surface des fibres et qui rend ces fibres en général résistantes à l'action de l'eau; mais ceci ne peut être qu'une cause partielle de l'effet produit, car on obtient un effet semblable, quoique moins prononcé, en soumettant à. un traitement analogue des fibres exemptes d'huile ou autre enduit. Par exemple, il a été observé qu'un fil huilé, en fibres de verre à faible teneur en alcali, perd 30 % de sa résistance lorsque l'humidité relative de l'atmosphère ambiante s'élève de 47 à 70<B>/'0</B> .
Dans les mêmes conditions, un fil non huilé, qui perdait 20%' de sa résistance avant d'être soumis à un traitement thermique, ne perdait plus que 11 % de sa résistance après traite ment thermique. D'autre part, un fil huilé, après traitement thermique, ne perdait plus que 1 % de sa résistance pour le même chan gement dans la- teneur en humidité. Dans tous les cas ci-dessus, le traitement ther mique du fil a été effectué à 200 C pendant une demi-heure.
On a. donné ci-dessus les résultats obtenu par le procédé de l'invention sur des fils for més de fibres de verre, car les mesures faites avec des fils sont faciles à exécuter et don nent des résultats clairs et frappants. Il est cependant bien entendu que ces mesures ne font qu'illustrer l'invention et ne limitent en i rien le champ d'application de celle-ci. La protection pour la présente invention n'est revendiquée que pour autant qu'elle ne se rapporte pas à<B>il,,</B> traitement de fibres miné rales ou de produits textiles manufacturés qui appartient à l'industrie textile.