Brevet FR2009329A1 — publié le 19700130

i 2009329 La présente invention a pour objet un procédé et une installation pour la fabrication d'étoffes non tissées, à base de fibres entremêlées de manière aussi régulière que possible, les fibres étant de préférence des filaments. L'invention se 5 rapporte aux procédés dans lesquels les fibres sont filées et déposées pour former une étoffe non tissée au cours d'une seule opération de travail (étoffe non tissée de filage) et aussi procédés dans lesquels l'étoffe non tissée est formée par des fibres qui ont été fabriquées au cours d'une opération 10 de travail indépendante. Dans ce procédé il s'agit d'influencer des nappes de filaments se déplaçant à une grande vitesse par des courants d'air agissant de part et d'autre sur les nappes de filaments de manière telle que les filaments distincts au sein de la 15 nappe et/ou l'ensemble de la nappe soient mis en oscillation. La qualité d'une étoffe non tissée est essentiellement fonction de la distribution entremêlée mais régulière des fibres et de leur feutrage mutuel, qui assure la cohérence de l'étoffe. Lors de la fabrication d'étoffes non tissées directement après 20 le filagç, il a été constaté que même dans le cas d'une liaison ultérieure des fibres par voie chimique ou physique, le degré de feutrage initial présente, outre une distribution régulière des fibres, une importance essentielle pour le résistance mécanique du produit final. Il a déjà été montré, dans 25 la littérature technique, comment des structures de cette nature peuvent être fabriquées par le fait que des nappes de filaments parallèles sont filées, ces nappes étant étirées à l'aide de plusieurs courants d'air. Il à également déjà été décrit que le guidage des nappes de filaments et des courants 30 d'air correspondants a lieu sur certains tronçons entre la filière et le ruban de dépôt, de préférence à l'aide de canaux de guidage, un canal étant associé à chacune des nappes de filaments. L'étirage des filaments peut alors avoir lieu sous l'action des canaux d'air et/ou au moyen de paires de cylin-35 dres, de la manière traditionnelle. On connaît également une installation dans laquelle, pour obtenir une distribution uniforme, après un feutrage des fibres, les courants d'air se prolongent sous forme de jets libres de part et d'autre des nappes de filaments, après avoir 69 16838 2 2009329 quitté le canal de guidage. Dans la région entre l'extrémité du canal et le ruban de dépôt, il se produit dès lors une diminution des vitesses d'air et une amplification ou un renforcement de la turbulence. Les filaments passent de ce fait dans une 5 zone de turbulence favorisant leur feutrage mutuel. Au surplus, sous l'action de l'élargissement du jet libre, les filaments, abandonnant leur avance sensiblement parallèle, sont répartis sur une surface plus grande. Le filage des filaments à partir de filières disposées en 10 série présente l'avantage que les filaments ne s'agglomèrent pas mais exige qu'ils soient feutrés et répartis à l'aide de la zone de turbulence et/ou par pivotement des canaux. Le pivotement dans le même sens des canaux, tel qu'il a déjà été décrit, produit outre le feutrage au sein d'une nappe de fila-15 ments également un mélange des nappes de filaments issus de filières voisines et présente un avantage essentiellement dans les cas où des filières voisines servent au filage de polymères différents. Le procédé qui vient d'être décrit permet déjà d'obtenir 20 des résultats favorables. Certes, une amélioration de la distribution des filaments et aussi du feutrage des filaments serait désirable. Il a été constaté en outre que dans des systèmes à filières multiples, des zones irrégulières se sont présentées dans les régions marginales de l'étoffe non tis-25 sée. Pour supprimer cet inconvénient, il faudrait diminuer la longueur du jet libre, donc la distance entre le canal de guidage et le ruban de dépôt. Cela est toutefois dans une certaine mesure en contradiction avec le feutrage désiré et avec la distribution de surface des filaments. 30 La présente invention a pour objectif de supprimer ces inconvénients et essentiellement d'améliorer le feutrage et la distribution entremêlée mais régulière des filaments. A cet effet, les filaments arrivant à une vitesse élevée (1000 à 8000 mètres/minute) sont dirigés sous forme de nappes parallë -35 les vers un canal, dans lequel est amorcée la position entremêlée désirée des filaments, pour le dépôt ultérieur," ou dans lequel cette position est établie pour ainsi dire complètement, et cela conformément à l'invention de manière telle qu'à l'intérieur du canal, au niveau de deux parois opposées 69 16838 3 2009329 de ce canala vm fluide ®si- lajeste élans le sens de i'avaaee des filaments, tandis qu'entre chaque paroi du canal et le plan médian du canal est formée une zone dans laquelle les vitesses de circulation sont supérieures à celles qui régnent dans ce 5 plan médian. Ce profil des vitesses des courants dfair en combinaison avec la vitesse propre de la nappe de filaments donne les résultats souhaités tant en ce qui concerne les filaments distincts de la nappe qu'également en ce qui concerne le mouvement d'ensemble de cette nappe. Dans le cas de la production 10 d'étoffes non tissées directement par filage, le canal de soufflage ou d'injection peut se raccorder directement aux canaux de guidage ou d'étirage susmentionnés, ou encore ce canal de soufflage ou d'injection peut être disposé à une certaine distance des canaux de guidage ou d'étirage, et dans le cas limite 15 il peut se trouver directement au-dessous de la filière, de telle sorte que ce canal de soufflage ou d'injection, outre qu' il produit le feutrage et la distribution des filaments, se charge également du filage. Toutefois, ce canal de soufflage ou d'injection peut également être précédé de cylindres d'éti-20 rage ou de débobinage, et cela de manière telle que les filaments sont débités en nappes linéaires et parallèles. A l'extrémité supérieure du canal d'injection, on obtient par suite de l'injection du fluide (de préférence de l'air) un profil de vitesses irrégulier. Cela a pour conséquence qu'une 25 turbulence y est engendrée. Les filaments qui, au début, ne s'écartent que très peu àe leur direction d'origine sont excités et exécutent des oscillations plus intenses, de telle sorte qu'un filament, en vertu de la nature statistique de la turbulence, est dans un ordre déterminé, entraîné alternative-30 ment dans l'une et l'autre région latérale du plan du canal, où règne une vitesse plus élevée. Dès qu'une partie du filament se trouve dans cette zone, il en est chassé sous l'action des forces plus intenses qui agissent sur ce filament, à mie vitesse accrue. Il a été constaté que l'on obtient ainsi une for-35 mation de boucles des filaments au-dessous de la fente de soufflage. On peut amplifier l'action de l'oscillation du filament entre les deux maxima de vitesse le cas échéant par le fait que l'on injecte le fluide avec des pulsations. Cela a pour effet que les filaments oscillent au sein de la nappe 69 16838 4 2009329 K s et aussi que. l'easesifals îe la nappe oscille suivait un kouv@-Esnt superposé conformément à un rythme déterminé. Cela entrai" iie des répercussions très intenses sur la formation de la structure feutrée au moment de l'accueil de la nappe sus* un ruban perforé d'aspiration. Pour que les oscillations du filament ne se propagent pas inutilement sur les parties du filament situées devant le casai d'injection, on peut adopter des dispositions empêchant dans une large mesure l'écertement des filaments un peu avant l8ad~ 1l.O mission dans le canal d'injection ou de soufflage. Lorsque les filaments sont alimentés au canal de soufflage à travers un des canaux de guidage susmentionnés, on peut rétrécir très fortement l'extrémité inférieure de ce canal; une autre possibilité réside dans le fait de faire passer sur un cylindre ou 15 entre une paire de cylindres les filaments un peu au-dessus de l'orifice du canal de soufflage, de telle sorte que c'est seulement à l'intérieur du canal de souflage que les filaments commencent à exécuter leur mouvement d'oscillation. La séparation du canal de guidage d'une part et du canal dé soufflage 20 d'autre part présente des avantages particuliers dans les cas oû l'opération de filage est exécutée de manière telle que Retirage des filaments, à partir de la masse fondue, a lieu à l'aide de courants d'air. Il est essentiel dans ce cas que les filaments soient entraînés vers le dessous en une rangée de 25 manière régulière et dans le même sens, et l'on prévoit à cet effet de part et d'autre de la rangée de filaments des paires de jets d'air attaquant de manière similaire, tandis que les canaux d'étirage avec des plaques parallèles assurent un guidage parallèle des nappes de filaments par le fait qu'ils empê-30 chent une dilatation des courants ou jets d'air qui guident les nappes de filaments. Lorsque l'étirage des filaments est effectué à l'aide de systèmes de cylihires tournant à des vitesses différentes, le canal de soufflage peut se raccorder directement aux cylindres, étant donné que l'étirage uniforme 35 des filaments d'une nappe est réglé à l'aide de la vitesse périphérique des cylindres. Dans les cas spéciaux, le canal de soufflage, comme on l'a signalé plus haut, peut également être disposé directement sous la filière, par exemple dans les cas où, pour la fabrication de filtres, un étirage en 69 16838 5 2009329 surface des filaments n'est pas nécessaire. Pour la formation des boucles, il suffit en principe de prévoir deux fentes de soufflage opposées un peu au-dessous de l'orifice supérieur du canal de soufflage. Vers le bas, c'este 5 à-dire dans le sens du courant, la section transversale du canal peut s'accroître, de telle sorte que l'on obtient un effet de diffuseur. De ce fait, la vitesse décroît déjà dans le canal de soufflage et pas seulement dans la zone de turbulence. Il est ainsi possible de raccourcir la longueur du jet libre. En outre, 10 par suite de la divergence des parois du canal, dans le sens du courant, les filaments sont, de la manière désirée, répartis sur une surface plus grande. Conformément à l'invention, l'angle d'élargissement du canal est encore amplifié par des mesures d'influence de couches limites, comme l'éjection et 15 l'aspiration le long des parois du canal. Conforémnent à une autre forme d'exécution suivant l'inven-ton du canal de soufflage, de l'air est insufflé dans le canal par plus de fentes de soufflage que deux seulement. De ce fait il est possible, d'une part, d'adopter un angle d'ouverture plus 20 grand et d'autre part d'accroître encore le feutrage. L'injection de l'air peut avoir lieu de manière stationnaire dans le temps, avec l'objectif d'accroître la turbulence qui favorise lefeutrege. Cette injection peut toutefois également avoir lieu suivant un rythme déterminé, de telle sorte que l'on obtient 25 une oscillation de l'ensemble de la nappe de filaments entre les deux parois du canal et/ou lorsque cette nappe abandonne le canal. On peut ainsi renoncer au pivotement des canaux, ce qui est particulièrement vfcile dans le cas de vitesses de filage supérieures à 5000 m/minute, pour des raison de contrôle 30 mécanique du mouvement de pivotement. Conformément à l'invention, l'oscillation de la nappe de filaments entre les deux parois du canal peut être produite par un soufflage d'une, intensité variable dans le temps, et aussi par une aspiration. L'aspiraton peut alors se produire 35 dans diverses fentes et aussi par des éléments de surface déterminés (tamis, surfaces poreuses). Lorsque le soufflage ou l'aspiration a uniquement par but de remplacer le pivotement mécanique des canaux, il suffit que les points de soufflage ou d'aspiration se trouvent dans la région inférieure 69 16838 6 2009329 du canal de soufflage. Ils peuvent également être disposés à l'extrémité inférieure d'un des canaux de guidage ou d'étirage susmentionnés.En outre,l'effet dit de Coanda,peut.être utilisé §§vieraïei nappes de filaments avec les courants d'air qui les envëkppent et pour les soumettre à des oscillations. En tout état de cause, l'invention vise en principe à faire osciller des nappes de filaments se déplaçant à grande vitesse à l'aide de courants d'air attaquant de part et d'autre, les filaments distincts au sein de la nappe exécutant également vin mouvement rapide transversalement au sens de circulation principal. L'invention sera maintenant décrite plus en détail avec référence au dessin, dans lequel : La Pig. 1 représente un canal de soufflage entre le dispositif de filage et le ruban de dépôt. La Pig. 2 représente un canal à injection multiple. La Pig. 1 représente un schéma de principe du canal de soufflage dans un procédé de fabrication d'étoffes non tissées. La nappe de filament- 1 composée d'une série de filaments parallèles est, à partir d'un appareillage 2 non décrit en détail débité par le canal d'étirage 2a et pénètre par l'orifice 3 dans le canal de soufflage 4. Au travers des fentes d'injection ou de soufflage 5 et 5a, le fluide (par exemple de l'air) est injecté dans le canal suivant les flèches tracées. Le canal est fermé frontalement. Au-dessous des fentes d'injection, la vitesse d'écoulement est plus grande à proximité de la paroi que dans le plan médian du canal, ce qui donne naissance à une turbulence ou - au cas où l'écoulement serait déjà turbulent à l'intensification de la turbulence. Le filament est, de la manière illustrée à la Pig. 1, entraîné alternativement dans la région à écoulement très rapide et aussi dans la région à écoulement plus lent. Lorsqu'on examine une certaine longueur de filament, une partie de celle-ci se trouve dans la zone d'écoulement de gauche, l'autre dans la zone d'écoulement de droite et une troisième dans la zone médiane à vitesse d'écoulement plus faible. Il se produit une formation de boucles par suite des vitesses d'avance variables des différentes parties d'un filament. Etant donné qu'il s'agit d'une nappe de filaments 7 329 69 '16838 et que le profil des vitesses le long de la largeur- de l'ensemble de la nappe varie en succession rapide par suite de la turbulence, les différentes filaments d'une nappe exécutent des oscillatioïis rapides. dian vers les zones à écoulement plus rapides il est nécessaire qu'une turbulence suffisamment intense soit engendrée par suite du mélange de l'air injecté avec l'air aspiré par l'orifice 3 ou avec de l'air injecté par un canal antérieur. 10 En outre, même dans le cas d'une forte turbulence, le canal situé au-dessous des fentes d'injection ne doit pas dépasser une largeur déterminée. On obtient les formes de réalisation les plus favorables avec des largeurs de canal d'environ 3 à 10 mm. Lorsque le fluide est alimenté avec une pulsation, 15 le canal peut aussi être plus large. Comme représenté, les parois 6 et 6a du canal peuvent foncer un diffwseur, de telle sorte que l'écoulement est déjà ralenti à l'intérieur du canal et qu'il se produit un ralentissement supplémentaire entre l'orifice de sortie 7 et 20 le ruban d'accueil 8 dans la zone de jet libre 9. La disposition d'un canal de soufflage voisin doit être faite de aanière telle que le chevauchement des zones marginales plus , minces conduit à une épaisseur aussi uniforme que possible de l'étoffe non tissée. 25 II est superflu, de mentionné que le canal de soufflage peut être utilisé non seulement dans le cas. oû les nappes de filment s se déplacent suivant un plan, mais également dans les cas où la surface de déplacement des nappes de filaments est incurvée, donc par exemple lorsque les filaments décrivent 30 une enveloppe cylindrique. La Pig. 2 représente un canal de soufflage dont la partie supérieure est similaire à la Pig. 1. Toutefois, au-dessous des deux fentes d'injection supérieures, du fluide est encore injecté en plusieurs endroits, l'alimentation n'étant pas 35 représentée en détail . Les profils de vitesse 10 représentés schéraatiquement,disposés transversalement au sens d'écoulement principal, sont formés. Après un certain parcours, les zones à grande vitesse s'aplatissent jusqu'à ce que une nouvelle injection produise un nouveau regain de vitesse. 5 Pour que les filaments passent effectivement du plan mé- 69 16838 8 2009329 Cette injection multiple produit un feutrage renforcé et une distribution des filaments sur an© surface plus grande. Grâce à une admission variable dans le temps d'air d'injection par les différentes fentes d'injection, la turbulente au sein du canal peut produire un accroissement supplémentaire du feutrages et en outre le pivotement de va-et-vient de l'ensemble de la nappe peut avoir lieu d'une manière aérodynamique. L'aspiration pour produire ce dernier effet peut avoir lieu par un canal similaire à celui montré à la Pig. 2, mais dans ce cas les fentes sont d'une autre forme que pour.2injection f si l*on désire pas faire appel à des dispositifs d'aspiration» En ce qui concerne le canal de soufflage, il y a lieu de veiller à ce que les pressions de soufflage ne soient pas trop fortes, et â ce que l'angle d'ouverture du canal ne soit pas trop grand. En effet, une turbulence exagérée risque de produire l'agglomération des filaments qui formeraient des écheveaux, et un arrachement de l'écoulement le long de la paroi du canal. Par suite des variations rythmiques de l'écoulement des deux côtés de la nappes de filaments, un pivotement d'.ensemble de la nappe se superpose aux-mouvements indépendants des filaments. Cela a pour conséquence que lors de l'aspiration de la nappe sur un ruban perforé sous-jacent, sur lequel les filaments sont recueillis sous forme d'une étoffe non tissée, la nappe se dépose sur une largeur plus grande, tandis que les mouvements indépendants des filaments provoquent un meilr leur feutrage. 69 16838 9 2009329 REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'étoffes non tissées, dans lequel des nappes de filaments en substance parallèles et linéaires sont alimentées à un canal où est amorcée la disposition entremêlée des filaments nécessaires pour la formation de l'étoffe non tissée, caractérisé par le fait que dans le canal, par des parois opposées de ce canal, est injecté un fluide sensiblement parallèlement ou avec un angle aigu avec la nappe de filaments et par le fait qu'entre le plan médian du canal et les parois de ce canal sont formées des zones dans lesquelles les vitesses d'écoulement sont supérieures que dans le plan médian, de telle sorte que les différents filaments de la nappe sont mis en oscillation. 2.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, dans le sens de l'écoulement, plusieurs points d'injection sont disposés les uns derrière les autres sur les parois opposées du canal. 3.- Installation suivant les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que le canal s'élargit dans le sens de l'écoulement et que sa section transversale maximale est située à l'extrémité inférieure faisant face au ruban de dépôt. 4.- Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée un ce que le fluide est injecté et/ou aspiré suivant un certain rythme ou avec des pulsations, de telle sorte que la nappe de filaments est, dans'son ensemble, soumise à des oscillations.