Brevet FR2001909A1 — publié le 19691003

i 2001909 La présente invention se rapporte d'une façon générale a la fibrillation mécanique de pellicules en matières synthétiques, et elle concerne plus particulièrement des appareils de fibrillation de ces matières. 5 Avant qu'un ruban ou un filament d'une matière synthétique résineuse (ayant subi une orientation appropriée) puisse être retordu pour former un fil synthétique à usage textile, il est nécessaire de scinder la pellicule en un nombre important de faisceaux de fibres parallèles. La ma-10 tière ainsi séparée en faisceaux de fibres est appelée matière "fibrillée" et le procédé pour les obtenir est appelé "fibrillation". On a déjà proposé de fibriller une pellicule en la faisant passer sur un tambour tournant portant une série d'arêtes tranchantes ou d'aiguilles espacées et échelon-15 nées sur sa surface. La présente invention a pour but de réaliser un appa reil de fibrillation d'un type perfectionné, à l'aide duquel on peut obtenir des faisceaux de fibres plus fins de matière fibrillée sans perte aucune de résistance des éléments 20 coupeurs. Afin de réaliser un faible espacement entre, les lignes de coupes adjacentes, il est indispensable que les arêtes tranchantes ou aiguilles, ces arêtes ou aiguilles étant appelées par la suite "éléments coupeurs", soient 25 très fines car lorsque ces éléments coupeurs sont alignés, les espacements entre les lignes de coupe ne peuvent pas être inférieurs aux épaisseurs des éléments coupeurs. Ainsi, si l'on désire que l'espacement entre les lignes de coupe soit de 50 microns, les éléments coupeurs ne doivent pas 30 avoir une épaisseur de plus de 50 microns. Les éléments coupeurs de cet ordre d'épaisseur tendent à être fragiles et un appareil de fibrillation équipé de tels éléments risque d'être facilement endommagé. L'invention vise a fournir un appareil de fibrillation qui est capable 35 d'établir un espacement très faible entre les lignes de coupe et dans lequel l'épaisseur des éléments coupeurs n'a pas besoin d'être limitée à la valeur de l'espacement désiré entre les lignes de coupe. Selon la présente invention, les éléments coupeurs 40 sont disposés aùtour du tambour rotatif en rangées axialement 69 03704 2 2001909 parallèles, régulièrement espacées sur le pourtour du tambour, les éléments coupeurs des rangées adjacentes étant déportés d'une distance égale à l'espacement désiré entre les lignes de coupe. 5 Afin d'empêcher la matière fibrillée de s'enrouler autour du tambour, il est essentiel que les éléments coupeurs ne se comportent pas comme des griffes au moment où ils se dégagent des lignes de coupe de la matière. Dans ce but, les éléments coupeurs doivent être inclinés de manière à s'écarter 10 de la normale à la surface du tambour, sur le côté arrière de celui-ci. L'angle d'inclinaison préféré entre les éléments coupeurs et la normale à la surface du tambour, à l'emplan-ture des éléments, est de 15°. Dans un mode de montage, les éléments coupeurs sont 15 des aiguilles soudées ou brasées à des barrettes métalliques de manière à former des ensembles similaires à des peignes, les aiguilles étant régulièrement espacées sur toute la longueur de la barrette métallique. Ces barrettes métalliques sont alors introduites dans des fentes axialement parallèles 20 formées dans la surface du tambour de manière que les aiguilles dépassent de cette surface. Poux incliner les aiguilles par rapport à la surface du tambour, les fentes recevant les barrettes présentent un angle d'inclinaison approprié. Un appareil de fibrillation de ce type sera appelé ci-après 25 appareil de fibrillation "du type N". Dans un autre mode de montage, les éléments coupeurs sont des picots effilés montés dans des trous ménagés dans la surface du tambour de manière que les pointes des picots dépassent de la surface du tambour. Ces trous sont disposés 30 en rangées axialement parallèles et les trous dans les rangées adjacentes sont déportés de la distance requise. De même que dans l'appareil de fibrillation du type "N", les trous dans lesquels sont assemblés les picots sont de préférence inclinés de sorte que les parties dépassantes des picots 35 sous-tendent l'angle correct avec la surface du tambour. Ce dernier type d'appareil sera appelé ci-après appareil de fibrillation du type Dans un troisème type de montagç, un filetage hélicoïdal à un seul point de départ ou a points de départ 40 multiples est taillé dans la surface du tambour, par exemple 69 03704 3 2001909 en fraisant, en meulant, en travaillant au tour ladite surface, et des entailles axialement parallèles sont formées à intervalles réguliers autour du cylindre dans le filetage. Ces entailles peuvent être fraisées, meulées ou formées par 5 une autre opération appropriée d'usinage. Un appareil de ce genre sera appelé ci-après appareil de fibrillation du type "MT". Dans un autre montage encore, le tambour est constitué d'un empilage de disques circulaires assemblés en alignement 10 axial sur un arbre, chaque disque présentant des protubérances radiales à intervalles réguliers sur sa périphérie, protubérances qui sont meulées eu usinées par d'autres opérations de manière à former des arêtes tranchantes. Chaque protubérance est découpée davantage d'un coté que de 15 l'autre de sorte que l'arête tranchante est déportée vers une face ou vers l'autre face du disque, et les protubérances sont meulées en alternance de la façcn indiquée sur le pourtour du disque. Par ce moyen, on réalise un espacement axial effectif entre les éléments coupeurs, cet espacement 20 ayant une valeur égale a la moitié de l'épaisseur du disque. Cette précaution est spécialement importante quand l'espacement axial entre les arêtes tranchantes doit être de l'ordre de 50 microns car on peut alors fabriquer les disques à partir d'un matériau ayant 100 microns d'épaisseur. Dans 25 la pratique, on trouve qu'un matériau plus mince tend a être trop fragile et que les disques sont facilement endommagés. Ces dispositifs de coupe à disque sont parfois appelés "lames segmentées" et, par conséquent, un appareil de ce genre sera désigné ci-après comme étant un appareil de fibrillation 3q du type "LS". La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non -limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en bout, avec coupo 35 partielle, d'un appareil de fibrillation du type "N"; la figure 2 est une vue en plan d'une partie de la surface cylindrique d'un appareil de fibrillation du type "N" selon la figure 1, cette surface ayant été déroulée de manière à se présenter comme une surface plato unie; 40 la figure 3 est une vue en bout d'une partie d'un 69 03704 4 2001909 appareil de fibrillation du type "P"; la figure 4A est une vue d'une extrémité d'un appareil de fibrillation du type "MT"; la figure 4B est une vue analogue à la Figure 4A 5 représentant une variante de construction de l'appareil de fibrillation du type "MT"; la figure 5 est une vue en plan d'un disque segmenté destiné à équiper un appareil de fibrillation du type "LS"; les figures 6A et 6B sont des vues détaillées en 10 coupe prises respectivement par les lignes radiales 6A et 6B de la figure 5 et montrant la façon dont les éléments coupeurs alternés sont meulés en sens opposés; la figure 7 est une vue de côté d'une série de lames segmentées assemblées en sandwich pour foimer un appa-15 reil de fibrillation. Sur les figures 1 et 2, en a représenté un appareil de fibrillation du type "N" qui comprend un corps cylindrique 10 monté sur un arbre 12 de manière à tourner autour de son axe. A intervalles réguliers sur le pourtour du 20 cylindre, des fentes axialement parallèles 14 sont formées et, dans ces fentes, sont encastrés des rangs d'aiguilles 16. Comme on le voit plus clairement sur la figure 2, les aiguilles 16 sont disposées très proches les unes des autres et de façon que leurs pointes (indiquées schématiquement 25 en 18) soient en alignement linéaire avec les fentes 14. Pour faciliter la fabrication et le remplacement, chaque rang d'aiguilles est monté sur une barrette allongée 20, par exemple par soudage ou par brasage comme indiqué en 21, l'ensemble des aiguilles et de la barrette définissant une 30 structure similaire à un peigne. On effectue un soudage ou brasage supplémentaire entre les aiguilles adjacentes comme indiqué en 22. Chaque peigne constitue un ensemble d'un seul tenant d'aiguilles et de barrette et un tel ensemble est facile à remplacer en cas d'endommagement ou d'usure. 35 Les ensembles barrette-aiguilles sont fixés dans les fentes respectives à l'aide de plaquettes de couverture 24 qui recouvrent les barrettes 20 et sont vissées ou assujetties d'autre manière au cylindre 10. Pour que la surface du cylindre demeure lisse, les plaquettes de couver-40 ture 24 sont reçues dans des logements adjacentes aux fentes 69 03704 5 2001909 et formés par découpage d'une paroi de chaque fente. Afin d'empêcher le blocage ou un effet d'accrochage, les aiguilles 16 font un angle 0 (figure 1) avec la tangente au cylindre sur la ligne de contact entre le rang d'aiguilles 5 et les cylindres. Cet angle Q est tel que les aiguilles soient orientées \ l'inverse du sens de la rotation du cylindre 10 si bien que, au lieu d'accrocher la matière au moment où les aiguilles se dégagent de cette dernière, ces aiguilles se retirent avec peu ou pas de mouvement linéaire relatif 10 entre elles-mêmes et la matière. (On voit que si l'on définit l'angle O comme étant l'angle entre l'arrière de chaque aiguille et la surface du cylindre, sa valeur maximum sera © = 90°. Dans la pratique, cet angle © sera très inférieur à 90° et sa valeur préférée est d'environ 75°, cette der-15 nière valeur étant appropriée pour un tambour ayant 76 mm de diamètre et comportant 36 rangs d'éléments coupeurs sous forme de groupes de six éléments). En vue de réaliser l'échelonnement entre les rangs adjacents d'aiguilles, des éléments d'espacement 26 sont 20 disposés, par exemple, à l'extrémité de gauche de chaque fente 14. Les extrémités de gauche des fentes 14, en observant la figure 2, sont disposées dans le même plan radial et les éléments d'espacement 26 ont des dimensions calculées pour réaliser le déport désiré entre les rangs successifs d'ai-25 guilles. Par exemple, si l'espacement "P"'(figure 2) est de 0,3 mm et si l'on désire diviser cet espacement "P'"par six, il faut prévoir au total cinq éléments d'espacement de ce genre, dont le premier aura 51 microns d'épaisseur, le suivant aura 102 microns d'épaisseur et ainsi de suite, 30 l'élément d'espacement le plus grand ayant 254 microns d'épaisseur. Le septième rang d'aiguilles est en alignement avec le premier et, par conséquent, aucun élément d'espacement n'est nécessaire pour les rangs 1, 7, etc. Bien que, dans le montage représenté, on n'ait 35 indiqué que six rangs d'aiguilles, dans la pratique on utilisera un nombre de rangs plus important ce qui permet de réduire la vitesse de rotation de l'appareil de fibrillation. Par exemple, si l'on dispose six groupes de six rangs d'aiguilles autour du cylindre 10, l'appareil de fibrillation pourra fonc-40 tionner à un sixième de la vitesse de rotation qui serait 69 03704 6 2001909 nécessaire pour le même appareil ne comportant que six rangs d'aiguilles. A la figure 3, on a représenté un appareil de fibrillation du type "P", qui comprend une enveloppe cylindrique 5 creuse 30 constituant un manchon que l'on peut monter sur une bobine cylindrique 32. La bobine 32 est de préférence cla-vetée au manchon 30 de manière à transmettre l'entraînement entre ces deux organes. Les éléments coupeurs sont des picots 34 et la zone qui entoure l'un de ces picots 34 est repré-10 sentée en coupe pour bien montrer la façon dont' les picots sont retenus en place. Chaque picot présente un profil conique et est enfoncé dans un trou tronconique 36 ménagé dans la paroi du manchon 30. Chaque trou 36 s'effile en direction de la surface extérieure du manchon 30, de sorte 15 que chaque picot 34 ne peut être introduit dans un trou 36 que depuis l'intérieur du manchon 30. La longueur de chaque picot 34 et son angle de conicité sont étudiés de manière que l'emplanture du picot -soit sensiblement au même niveau que la surface interne du manchon 30, de sorte que la bobine cylin-arxque uiit? j.vjxs qu'elle est introduite dans le manchon, sert à maintenir les picots 34 en place. Selon l'invention, les trous tronconiques 36 sont disposés en rangées à intervalles réguliers sur le pourtour du manchon 30, les trous de chaque rangée étant déportés d'une 25 distance prédéterminée (égale à l'espacement entre les coupes adjacentes) à partir des trous correspondants des rangées adjacentes.. Sur la figure 4A en a représenté une extrémité d'un appareil de fibrillation du type "MT". Cet appareil comprend 30 un tambour cylindrique 40 dans la surface extérieure duquel sont taillés des filetages hélicoïdaux à départs multiples. Des fentes axialement parallèles 42 sont formées dans la surface du tambour 40 à intervalles réguliers autour de ce tambour. Les fentes 42 coupent directement le profil du 35 filetage 44 et procurent ainsi une ligne d'arêtes tranchantes le long de chaque flanc de chaque fente 42, ces arêtes étant définies par les crêtes du filetage. Attend." q" Bao 69 03704 7 2001909 définis par les crêtes du même filetage et par les fentes 42 adjacentes. Un autre appareil de fibrillation du type "MT" est représenté sur la figure 4B et, dans ce cas, les fonds des 5 fentes 42 sont inclinés par rapport à la surface du tambour. Dans le mode de réalisation représenté, les fonds des fentes s'étendent entre les crêtes d'un rang d'arêtes tranchantes jusqu'aux emplantures d'un rang adjacent d'arêtes tranchantes. Sur les figures 5, 6A et 6B, on a représenté un 10 composant à partir duquel on prépare un appareil de fibrillation du type "LS" tandis que la figure 7 représente une partie de l'assemblage de tels composants qui forment ensemble un appareil de fibrillation du type "LS". Comme représenté le plus clairement sur la figure 5, chaque 15 composant comprend un disque annulaire mince 50 comportant six protubérances radiales 52 régulièrement espacées autour de sa périphérie. Chaque protubérance est meulée ou usinée d'autre manière de façon à former une arête tranchante (comme on le verra plus loin) de sorte que les six protubé-20 rances 52 correspondent à six éléments coupeurs selon l'invention. En empilant une série de disques 50 comme montré à la figure 7, les protubérances radiales 52 étant en alignement axial, on peut obtenir un appareil de fibrillation. De préférence, des trous tels que 54 sont percés dans les 25 disques 50 si bien que, au moment de l'assemblage, on peut maintenir les disques les uns contre les autres, par exemple par des boulons ou par des tiges que l'on fait passer à travers les trous alignés 54 et que l'on assujettit à chaque bout, par exemple par martelage. 3(j En vue de réduire l'espacement axial entre les éléments de coupe adjacents, on meule les protubérances 52 sur un mode spécial comme on va maintenant l'expliquer à propos des figures 6A et 6B. La figure 6A représente la protubérance immédiatement au-delà de la ligne de coupe 6A 35 alors que la figure 6B représente la protubérance immédiatement au-delà de la ligne de coupe 63 (figure 5). Sur la figure 6A, on voit que la protubérance est meulée de manière que son arête tranchante 56 soit déportée à partir du centre de l'épaisseur du disque, cette arête étant formée par deux 40 surfaces meulées à même angle d'inclinaison dont l'une BAD ORIGîN/ 69 03704 s 2001909 s'étend sur trois quarts de l'épaisseur du disque et dont la seconde s'étend sur un quart de cette épaisseur. Par ailleurs, la protubérance située immédiatement au-delà de la ligne de coupe 6B (ainsi d'ailleurs que la protubérance suivante 5 au-delà de celle qui est représentée sur la. figure 6A) est meulée de manière que son bord tranchant 56 soit déporté vers la face de droite du disque et elle est également formée par deux surfaces meulées à même angle d'inclinaison, dont la surface de gauche couvre trois quarts de l'épaisseur du 10 disque. Dans ces conditions, le tranchant de rasoir constitué sur chaque élément coupeur 52 est déporté en sens opposés sur les éléments alternés. Comme on l'a expliqué à propos de l'appareil de fibrillation du type "N", on peut installer plus d'une série 15 d'éléments coupeurs sur la périphérie du tambour de fibrillation, ce qui permet de faire tourner ce tambour à de plus faibles vitesses. Ainsi, au lieu de six protubérances autour de chaque disque 50, on pourrait " en former tren+p-six à des intervalles de 10°, auquel cas il suffit que la 20 vitesse de rotation de l'appareil de fibrillation résultant resoit égale qu'à un sixième de la vitesse de l'appareil représenté. On construit un appareil de fibrillation du type "N" comme suit : - tambour ayant 76 mm de diamètre, 25 - 36 fentes parallèles axialement espacées de distances égales formées dans le périphérie du tambour, - 36 peignes comportant chacun une rangée d'aiguilles espacées suivant un pas de 0,335 mm (c'est-à-dire environ 30 aiguilles par centimètre), 30 _ déport latéral entre les rangées adjacentes dan» chaque "groupe de six" = 0.335 = 0,0556 mm 6 - les rangées 1, 7, 13, 19, 25 et 31 débutent chaque "groupe de six", 35 - angle d'inclinaison des aiguilles par rapport à la surface du tambour : 75°, - longueur des aiguilles au-dessus de la sur^co du tambour : 0,79 mm. On a trouvé que les facteurs qui influent sur la 40 géométrie du réseau obtenu à la suite d'une fibrillation sont BAP ORIGINAL^ 69 03704 9 2001909 les suivants : 1. Vitesse linéaire de la pellicule, 2. vitesse linéaire de l'appareil de fibrillation, 3. longueur de l'arc de contact entre la pellicule et 5 la périphérie de l'appareil de fibrillation, 4. distance entre les coupes adjacentes, 5. distance sur la périphérie de l'appareil de fibrillation entre les rangs successifs d'éléments coupeurs, 6. distance dont chaque élément coupeur dépasse sur le 10 dessus de la surface cylindrique de l'appareil. Pour des fibrillations à grande vitesse, des aiguilles longues provoquent l'enroulement de la pellicule autour de l'appareil, et dans un appareil de fibrillation du type "P", la longueur de dépassement des picots au-dessus 15 de la surface cylindrique ne doit pas être supérieure à 3,2 mm et elle doit être de préférence d'environ 0,8 mm. En conséquence, dans la pratique, on utilise des éléments coupeurs qui ne dépassent que sur une petite distance au-delà de la surface de l'appareil et le facteur 6 (voir ci-20 dessus) peut être considéré comme constant. En partant de considérations géométriques, on peut établir une formule par laquelle on pourra calculer les vitesses relatives nécessaires pour obtenir un réseau ayant des dimensions données. Si l'on veut obtenir un réseau dans 25 lequel la largeur des zones non coupées est égale à la largeur des parties coupées, la formule à utiliser sera la suivante : [(6 m + c)2 - m^J 2c (6 m + c) f + (ç2 - rP~) = O dans laquelle : 30 c = longueur de l'arc de contact entre la pellicule et l'appareil de fibrillation , f = vitesse linéaire de la pellicule, F = vitesse linéaire de l'appareil de fibrillation, n = distance entre les fissurations adjacentes, 35 m = distance entre les rangées d'éléments coupeurs. Quand on utilise l'appareil de fibrillation décrit dans l'exemple ci-dessus, la formule précitée indiqué que pour une vitesse de pellicule de 68,6 m/minute, l'appareil 69 03704 10 2001909 de fibrillation doit tourner à une vitesse de 583,99 tours/ minute (ou 6233 tours/minute) pour obtenir un réseau régu-lieu du type ayant servi à établir l'équation. 69 03704 ii 2001909 REVENDICATIONS 1. Appareil de fibrillation permettant de former des fissures parallèles dans une matière en feuille, caractérisé en ce qu'il comprend un tambour cylindrique tournant autour 5 de son axe, et une série d'éléments coupeurs disposés autour du tambour et supportés par celui-ci, ces éléments coupeurs étant répartis en rangées axialement parallèles et régulièrement espacées, l'espacement latéral entre les éléments coupeurs étant le même dans toutes les rangées mais les 10 rangées adjacentes étant latéralement déportées d'une distance égale à l'espacement latéral désiré entre les fissures. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments coupeurs sont inclinés par rapport à la normale à la surface du tambour sur le côté arrière 15 de cette normale. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un angle de 15° est prévu entre chaque élément coupeur et la normale à la surface du tambour, à l'emplanture de 1'élément. 20 4. Appareil selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce que chaque rangée d'éléments coupeurs comprend une barrette métallique, une série d'aiguilles fixées à cette barrette de manière à former un peigne, les aiguilles étant espacées de distances égales le long 25 de la barrette et des fentes axialement parallèles pratiquées dans le tambour pour recevoir les barrettes métalliques faisant partie des peignes, les peignes étant fixés dans les fentes de manière que les aiguilles dépassent de la surface du tambour* 30 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites fentes sont inclinées par rapport à la surface du tambour de sorte que les aiguilles dépassent de cette surface en faisant un angle d'inclinaison avec elle. 6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé 35 en ce que des éléments d'espacement sont interposés entre les extrémités des fentes et les extrémités des peignes, de sorte que les aiguilles des peignes adjacents sont échelonnées dans une direction parallèle à l'axe du tambour. 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé 40 en ce que chaque rangée d'élémenisde coupe comprend une série 69 03704 12 2001909 de picots effilés, le tambour présentant un nombre correspondant d'ouvertures disposées en.rangées axialement parallèles, la section transversale de ces ouvertures se rétrécissant a mesure qu'elle se rapproche de la surface du 5 tambour afin de recevoir les picots effilés de manière que les extrémités pointues de ces picots dépassent de la surface du tambour, les ouvertures dans les rangées adjacentes étant échelonnées pour obtenir ainsi l'espacement latéral désiré, (mésuré parallèlement à l'axe du tambour) entre les picots dans 10 les rangées adjacentes. 8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface du tambour est découpée de manière à définir un filetage hélicoïdal , et les éléments coupeurs sont formés en réunissant des découpes axialement parallèles 15 formées dans le filet à intervalles réguliers autour du tambour. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filetage hélicoïdal est un filetage à un seul départ. 20 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filetage hélicoïdal est un filetage à plusieurs départs. 11. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une série de disques circulaires disposés 25 en alignement axial et empilés les uns à côté des autres de façon à former un ensemble cylindrique creux pouvant être monté sur un arbre, des protubérances radiales à intervalles réguliers sur la périphérie de chaque disque, chaque protubérance étant aiguisée de manière à former une 30 arête tranchante, chaque protubérance radiale étant découpée davantage sur un côté que sur l'autre de sorte que l'arête tranchante est déplacée vers une face du disque, lesdites protubérances étant découpées en alternance sur les côtés opposés sur la périphérie de chaque disque. 35 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'arête tranchante de chaque protubérance est déportée à partir d'une face du disque d'une distance "égale a un quart de l'épaisseur de ce disque, et les arêtes tranchantes des protubérances adjacentes sont déplacées de 40 la même distance par rapport a l'autre face de ce disque.