Brevet FR2042591A1 — publié le 19710212

La présente invention se rapporte à un procédé à jet de fluide pour fabriquer des matières fibreuses non tissées. On a proposé un procédé à jet de fluide pour fabriquer des matières fibreuses non tissées à entremêlement à partir•de torons 5 de fibres (se référer au brevet britannique N° 1.122.313). Les matières fibreuses non tissées, fabriquées par le procédé classique indiqué, ont cependant peu d'utilisation pratique par suite de leur résistance dans la direction latérale, bien qu'elles aient une résistance élevée dans la direction longitudinale des fibres. Ceci 10 élimine naturellement leur utilisation. Pour pallier le défaut de la technique antérieure, la construction d'un dispositif à jet de fluide a été spécifiée par la demanderesse comme devant fournir 1'entremêlement des matières fibreuses non tissées à résistance élevée à la fois dans les directions 15 longitudinale et*latérale. En général, on a préféré, pour fournir l'emmêlement et 1'entremêlement de fibres par le procédé de jet de fluide, employer un procédé tel que présenté dans le brevet britannique mentionné ci-dessus, dans lequel le fluide est projeté à travers la plaque à 20 multiorifices en laissant passer les torons de fibres à travers ce fluide et est étalé sur les torons de fibres, de.préférence placés dans la surface à perturbation. Dans ce procédé, la pression de fluide supérieure et la quantité' d'écoulement supérieure sont considérées comme des facteurs fournissant le degré supérieur de pro-25 priétés d'entremêlement. Cependant, le degré d'entremêlement dépend principalement des états et de la quantité des fibres d'échantillon fournies. Si le rapport de la quantité d'écoulement à celle des fibres d'échantillon est trop faible, le degré prévu d'entremêlement ne peut pas être obtenu par suite d'une résistance insuffi-30 santé à la flexion et à la force de friction entre les fibres et des fibres elles-mêmes, alors que, si le rapport est trop élevé, les torons de fibres qui se déplacent sont expulsés par la grande et large surface de perturbation et, simultanément, des boucles et des emmêlements indésirables sont provoqués également sur les fibres 35 sous l'a mauvaise influence du flûide évacué. Ainsi, on produit des 70 17230 2 2042591 matières fibreuses non tissées à faible degré d1entremêlement et ayant peu d'utilisation pratique. En conséquence, la gamme optima de la relation entre la quantité de torons de fibres fournie et celle du fluide projeté 5 brusquement dessus doit être déterminée. Des agencements d'orifices de jet de fluide prévus sur la plaque à multiorifices pour maintenir les torons de fibres à travers ce jet de fluide doivent être déterminés dans le but indiqué ci-dessus. On a trouvé, par des études soignées de la demanderesse, que des orifices de 0,5 à 1,0 10 mm de diamètre doivent être percés, de préférence, dans une rangée à un intervalle substantiel entre les orifices de 0,5 à 2 mm dans la direction perpendiculaire à la direction d'avancement des torons de fibres. En outre, il est préférable que la largeur du passage alimentant les torons de fibres doit être supérieure à 3 cm et que 15 la hauteur du passage, c'est-à-dire l'intervalle entre les plaques à orifices multiples, doit être de 3 à 5 mm et les deniers totaux des torons de fibres à fournir doivent être de denier 8.000 à 25.000 par cm du passage. La présente invention sera décrite en relation avec les 20 dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 illustre un exemple du dispositif utilisé dans la présente invention pour fabriquer des matières fibreuses non tissées par le procédé à jet de fluide. La figure 2 est une vue en coupe transversale du disposi-25 tif représenté sur la figure 1. La figure 3 est une vue en plan de la plaque à orifices multiples du présent dispositif représenté sur les figures 1'et 2. La figure 4 représente la relation entre le diamètre de chaque orifice et la résistance de 1'entremêlement correspondant à 30 des variations des deniers totaux des torons de fibres fournis 2 quand le fluide est projeté sous une pression de 4 kg/cm ; on a porté en abscisses le diamètre de chaque orifice et, en ordonnées, la résistance d'entremêlement. La figure 5, où les abscisses et les ordonnées sont comme 35 sur la figure 4, représente la relation entre le diamètre de cha- "copv 70 17230 3 2042591 que orifice et la résistance d1entremêlement correspondant à la variation de la pression de fluide quand le denier total des torons de fibres fournis est le denier 8.000. La figure 6 est une vue du procédé général pour la fabri-5 cation de matières fibreuses non tissées à entremêlement. La figure 7 représente une machine modifiant la direction des fibres. La figure 8 représente les degrés d1entremêlement comparatifs des matières fibreuses non tissées selon l'utilisation et la 10 non utilisation de la machine indiquée ci-dessus dans la figure 7. " La figure 9 représente une machine modifiant la direction des fibres, différente de celle de la figure 7, et La figure 10 représente les degrés comparatifs d'entremêlement des matières fibreuses non tissées, respectivement selon 15 1'utilisation et la non utilisation de la machine indiquée ci-des-sus sur la figure 9. En se référant maintenant aux dessins, et plus particulièrement à la figure 1, on illustre un exemple du dispositif à jet de fluide selon la présente invention. 20 La figure 1 représente les cuves de fluide 1, les plaques à multiorifices 2, .les plaques entretoises 3, les tubes à fluide 4, les boulons de serrage 5 et le passage 6 alimentant les torons de fibres. Les torons de fibres sont alimentés au passage 6, dans lequel on donne aux fibres des propriétés d'entremêlement les unes 25 par rapport aux autres, grâce au fluide projeté à travers les tubes à fluide 4, les cuves à fluide 1 et les plaques 2. Les torons de. fibres sont convenablement ouverts sous l'influence du fluide déchargé avant le procédé dans lequel la quantité en excès des torons dé fibres est envoyée au passage d'alimentation à une vitesse 30 • optima; ainsi, on confère aux fibres des propriétés d'entremêlement par la surface-de perturbation dans ce passage. Cependant, une quantité trop faible d'alimentation en excès fournit des effets d'ouverture insuffisants, en rendant plutôt difficile 1Mobtention de matières fibreuses non tissées'-à propriété élevée d'entremêle-35 ment en direction latérale.' On en conclu, en conséquence, que la r COP^ 70 17230 4 2042591 quantité optiraa d'excès d'alimentation doit aller de 5 à 10 % pour produire les matières fibreuses non tissées de haute qualité, c'est-à-dire ayant un emmêlement continu dans la direction latérale, sous le mouvement optimum des fibres. 5 II est préférable d'agencer le passage alimentant les to rons de fibres de manière telle que la plaque supérieure à multi-orifices soit placée symétriquement par rapport à la plaque inférieure. Les orifices supérieurs et inférieurs -doivent:'être sur un même axe et les deux plaques à multiorifices sont respectivement 10 pourvues des mêmes configurations et des mêmes agencements d'orifices. Autrement, le fluide.projeté forme des courants, à. tourbillon au lieu de courants perturbateurs, en ayant une mauvaise influence sur les propriétés d'entremêlement. . La figure 2 est une vue en coupe transversale du disposi-15 tif représenté sur la figure 1 et la figure 3 est une vue en plan d'une des plaques à orifices multiples. Des ces deux figures, 7 indique un des orifices de jet de fluide, dont la dimension doit avoir un diamètre de 0,5 à 1,0 mm, comme cela est évident d'après les figures 4 et 5. Les figures 4 et 5 représentent les résultats 20 obtenus en utilisant un dispositif dans lequel les plaques à multiorif ices, pourvues d'une rangée d'orifices de jet de fluide ayant un diamètre de 0,5, 0,75 et 1,0 mm, respectivement, pour un intervalle de 5 trous par cm perpendiculairement à la direction d'avancement des torons de fibres, sont installées au moyen des boulons 25 afin que les orifices supérieurs et inférieurs soient sur le même axe. La figure 4 représente la relation entre le diamètre d'orifice et la résistance d'entremêlement correspondant à la variation des deniers totaux des torons de fibres fournis quand le fluide est projeté à travers ces plaques à orifices multiples sous la 2 30 pression de fluide de 4 kg/cm , et la figure 5 représente la relation entre le diamètre d'orifice et la résistance d!entremêlement correspondant à la variation de pression de fluide lorsque les torons de fibres de denier 8.000 y sont envoyés. Les gammes optima de diamètres d'orifices vont de 0,5 à 1,0 mm, comme cela est clair 35 d'après le fait que la variation des deniers totaux des torons de 70 17230 5 2042591 fibres fournis et de la pression de fluide ont peu d'influence par rapport à la relation entre la résistance d1entremêlement et les diamètres d'orifices. Dans l'expérience représentée sur la figure 4, les plaques à multiorifices sont pourvues d'orifices distants 5 sensiblement les uns des autres de 1,5 mm, 1,25 mm et 1,0 mm, respectivement. Cependant, les résultats semblables par rapport à la relation entre les diamètres d'orifices et la résistance d'entremêlement peuvent être obtenus d'une manière semblable à celle des figures 4 et 5, quand les orifices de diamètre identique sont agen-10 cés suivant l'intervalle substantiel entre ceux de 0,5 mm, 1,0 mm, 1,75 mm et 2,0 mm. Il est prouvé par des expériences que les propriétés d ' entremêlement suffisantes ne peuvent pas être fournies si l'intervalle substantiel entre les orifices est supérieur ou inférieur à la limitation indiquée ci-dessus. L'intervalle substan-15 tiel entre les orifices signifie la distance entre une extrémité d'un orifice et l'extrémité opposée du second orifice, c'est-à-dire la plus courte distance entre des orifices voisins. Si l'intervalle substantiel dépasse 2 mm, les points (lignes) d1entremêlement ne sont pas suffisants pour relier tous les 20 échantillons, tandis que, s'il est inférieur à 0,5 mm, le fluide projeté sera mélangé pour diminuer les effets des courants perturbateurs, en détériorant ainsi les propriétés d1entremêlement. Les propriétés d'entremêlement signifient ici la résistance de matières fibreuses non tissées à 1'entremêlement dans la direction laté-25 raie, et l'unité est kg/3,8 cm sur les figures 4 et 5. Les propriétés d'entremêlement ne dépendent pas du nombre de rangées d'orifices. Dans les expériences indiquées ci-dessus, le dispositif à jet de fluide comprend le passage alimentant les torons de fibres, 30 ayant plus de 3 cm de largeur et des plaques à multiorifices espacées d'un intervalle substantiel de 3 à 5 mm, puisqu'un passage de moins de 3 cm provoque une torsion des torons de fibres et empêche la fabrication des matières fibreuses non tissées résistantes prévues, par suite d'un mouvement insuffisant des fibres. La distan-35 ce ou la hauteur entre les plaques doit être approximativement 70 17230 6 2042591 5 mm, bien qu'elle soit soumise aux deniers totaux des torons de fibres, à la pression de fluide et à la quantité de fluide. On doit noter particulièrement, dans l'exemple de réalisation de la présente invention, qu'il doit y avoir une gamme spéci-5 fique de deniers totaux des torons de fibres (deniers 8.000 à 25.000) à envoyer au passage d'alimentation par cm de largeur de ce passage. On voit un certain nombre de fissures sur les matières fibreuses non tissées fabriquées par un dispositif ayant un passage d'alimentation de plus de 3 cm, si les torons de fibres de moins 10 de denier 8.000 par cm de largeur du passage sont utilisés dans les expériences, en détériorant ainsi sa résistance dans la direction latérale. D'autre part, les torons de fibres dépassant le denier 25.000 provoquent un mouvement insuffisant de chaque fibre, en détériorant ainsi les propriétés d'entremêlement des fibres. 15 La demanderesse a réussi à obtenir des matières fibreuses non tissées, ayant une résistance supérieure dans les directions longitudinale et latérale après combinaison des conditions indiquées ci-dessus. En conséquence, les matières fibreuses ainsi obtenues sont supérieures aux matières fibreuses non tissées classi-20 ques à entremêlement et fournissent une large gamme d'utilisations comprenant l'utilisation exigeant la résistance dans la direction latérale. Les exemples de réalisation de la présente invention seront maintenant expliqués ci-dessous, en se référant aux dessins. 25 Dans la fabrication des matières fibreuses non tissées à entremêlement à résistance élevée, spécialement dans la direction latérale, selon le présent procédé à jet de fluide, il est préférable que les torons de fibres soient traités sur les faces supérieure et inférieure, le fluide étant projeté à travers deux tubes 30 à jet de fluide à direction différente représentés sur la figure 6 , avant l'envoi au passage d'alimentation. La figure 6 représente un procédé général pour produire des matières fibreuses non tissées à entremêlement, dans lequel les torons de fibres 8 sont envoyés au dispositif à passage d'entremê-35 lement 10 par les rouleaux d'alimentation 9, pour être pourvus de 70 17230 7 2042591 propriétés d'entremêlement à la surface de perturbation, sous une pression élevée du fluide fourni à travers les tubes à fluide 4. Les fibres respectives sont alors prises par le rouleau de prise 12 au moyen des rouleaux de transmission 11. A ce stade, la quan-5 tité d'excès d'alimentation doit être contrôlée par les rouleaux 9 et 11 car, autrement, une trop grande valeur d'excès d'alimentation entraînera un aspect ondulé des torons de fibres et des matières fibreuses non tissées inégales, ainsi que des propriétés d'entremêlement détériorées. La quantité d'excès d1 alimentation convenant 10 aux propriétés d'entremêlement fournit une faible gamme de volume de méandres,en dégradant ainsi presque complètement la résistance des fibres dans la direction, latérale. Le dispositif 13 modifiant la direction des fibres est, en conséquence, situé après les rouleaux d 1 alimentation 9 et juste en face du passage du dispositif 15 d'entremêlement 10 pour entremêler les fibres avec un minimum d'aspect ondulé et pour rendre maxima, de force, le volume de méandres dans le procédé de fabrication des matières fibreuses non tissées représentées sur la figure 6. Les tubes à jet de fluide sont de préférence enployés pour la machine modifiant la direction des fi-20 bres, tel que représenté sur la figure 7, et ils sont agencés au-dessus et en dessous des torons de fibres fournis sous un angle de déviation (S) par rapport aux directions de jet inversées afin de déplacer obliquement la couche supérieure et la couche inférieure du toron de fibres. Ces torons de fibres sont composés de trois 25 couches, c'est-à-dire les couches supérieure et inférieure se déplaçant respectivement en oblique dans les directions inverses et la couche intermédiaire avec des directions de fibres régulières et étant envoyée au passage d'entremêlement suivant. La quantité corrélative d'excès d'alimentation de la cou-30 che de fibres intermédiaire augmente proportionnellement à la valeur du mouvement oblique des couches de fibres supérieure et inférieure. Cependant, cette valeur n'a pas de conséquence pratique. Il est possible de contrôler la'quantité d'excès d'alimentation, si cela est nécessaire, en alimentant les couches de fibres supérieu-35 re, intermédiaire et inférieure par l'intermédiaire dé rouleaux 70 17230 8 2042591 d'alimentation respectifs. Deux tubes à jet de fluide, tels que représentés sur la figure 7a, ou deux tubes à jet de fluide supérieur et inférieur pourvus de plusieurs orifices de jet de fluide, tels que représentés sur la figure 7b, représentent un' dispositif 5 applicable comme dispositif modifiant la direction des fibres. Le premier dispositif est avantageux pour fabriquer des matières fibreuses non tissées à largeur plutôt faible et le dernier est avantageux pour la fabrication de ces matières de largeur importante. Les formes, la dimension et l'angle des orifices de jet de fluide 10 peuvent être déterminés d'une manière facultative, selon les utilisations des matières fibreuses non tissées prévues. Les angles obliquesdes couches de fibres supérieure et inférieure peuvent être contrôlés facilement en réglant l'angle du tube à jet de fluide par rapport aux directions mobiles des torons de fibres fournis, de 15 la pression de fluide (pression d'air ou pression de vapeur d'eau, par exemple) et des distances respectivement entre l'ajutage ou passage d'entremêlement et le tube à jet de fluide et, en outre, entre le passage et les rouleaux d'alimentation. La machine modifiant la direction des fibres est, de préférence, placée aussi près 20 que possible du passage d'entremêlement, parce que toutes les couches de fibres changent de direction vers les directions d'avancement juste avant le passage, par suite du fluide évacué si la machine est placée loin de ce passage d'entremêlement. Les matières fibreuses non tissées à agencement de fibres 25 en zig-zag peuvent être fabriquées si deux autres dispositifs à jet de fluide sont placés en dessous et au-dessus et les directions de jets sont convenablement transformées ou modifiées dans la direction inverse. Dans le procédé de fabrication de matières fibreuses non 30 tissées, tel que représenté sur la figure 6, ..le dispositif modifiant la direction des fibres est employé pour transformer, de force, les directions des fibres des couches de torons supérieure, intermédiaire et inférieure et pour envoyer ces torons de fibres au passage d1entremêlement, en obtenant ainsi des matières fibreu-35 ses non tissées représentées sur la figure 8b. Comme cela est 70 17230 9 2042591 clair d'après la figure 8b, les couches de fibres respectives des matières fibreuses non tissées sont agencées de manière telle que la couche de fibres supérieure soit dans la direction droite vers le haut et que la couche inférieure soit dans la direction droite 5 vers le bas, et que la couche de fibre intermédiaire soit dans la même direction que la direction longitudinale des matières fibreuses. En conséquence, les trois couches indiquées ci-dessus sont entremêlées les unes avec les autres dans des directions vers le haut, vers le bas, latérale et longitudinale. .D'autre part, la 10 figure 8a représente la structure des matières fibreuses non tissées obtenues autrement que par l'utilisation du dispositif modifiant la direction des fibres, indiquant que toutes ces dernières sont dans la même direction parallèle à leurs directions d'avancement. Les structures comparatives des matières fibreuses non tis-15 sées, obtenues par des procédés respectifs représentés sur les figures 8a et 8b, prouvent évidemment que les matières fibreuses non tissées, fabriquées par l'utilisation combinée de la machine modifiant la direction des fibres, ont deux fois plus de résistance élevée dans la direction latérale que celles fabriquées autrement. 20 En plus du dispositif modifiant la direction des fibres représenté sur la figure 7, la brosse à vis, telle que représentée sur la figure 9, peut être mise en service pour la modification de la direction de fibres. Les brosses à vis ayant différentes directions en spirale sont mises en rotation au-dessus et en dessous 25 des torons de fibres alimentés, en déplaçant ainsi obliquement respectivement les couches supérieure et inférieure des fibres. Cependant, il n'est pas convenable d'utiliser les brosses à vis ayant des directions identiques en spirale puisque la résistance dans la direction latérale ne peut pas être améliorée pratiquement. La di-30 mension et l'angle de vis sont déterminés d'une manière facultative selon les utilisations des matières fibreuses non tissées prévues. Il est préférable que les brosses à vis soient placées aussi près que possible du passage d'entremêlement, parce que les couches de fibres ayant déjà leurs directions respectives modifiées 35 seront à nouveau ramenées dans les mêmes directions d'avancement 70 17230 10 2042591 par l'intermédiaire du fluide déchargé à partir du passage. Si la plaque à multiorifices ayant une longueur d'au moins deux fois celle de la longueur maxima du passage d1entremêlement est reliée au levier transversal et si elle peut faire un mouvement 5 de va-et-vient dans la direction perpendiculaire à la direction d'avancement des torons de fibres, les matières fibreuses non tissées à résistance supérieure peuvent être fabriquées avec des conditions d'entremêlement représentées sur la figure 10b. D'autre part, la figure 10a montre les conditions d'entremêlement des ma-10 tières fabriquées sans utiliser la plaque mobile à multiorifices. De plus, ces matières fibreuses non tissées à résistance très élevée peuvent être produites par l'utilisation continue d'agents de liaison dans l'exemple de réalisation selon la présente invention. Bien que la filasse de filaments et le tissu en brin 15 soient applicables comme torons de fibres utilisés dans la présente invention, le premier produit fournit de meilleurs résultats avec le présent procédé à jet de fluide. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire sus— 20 ceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 70 17,230 11 2042591 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de matières fibreuses non tissées par le procédé à jet de fluide, caractérisé en ce que des torons de fibres, de denier 8.000 à 25.000 pour 1 cm de largeur de 5 passage, sont envoyés à un passage fournissant des torons de fibres, construit en agençant symétriquement deux plaques à multiorifices de même conformation, percées par une rangée d'orifices à jet de fluide ayant un diamètre allant de 0,5 â 1,0 mm à distance substantielle entre les trous de 0,5 à 2,0 mm pour une distance de pla-10 que d'au moins 3 mm, et on donne aux torons de fibres un entremêlement par le fluide projeté à travers les orifices de jet de fluide des deux plaques à multiorifices. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif transformant la direction de fibres comprenant des 15 tubes à jet de fluide agencés au-dessus et en dessous des torons de fibres fournis sous un certain angle de déviation par rapport aux directions de jet inverses est agencé en face du passage fournissant les torons de fibres. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que le dispositif transformant la direction de fibres comprenant des brosses à vis ayant différentes directions en spirale agencées au-dessus et en dessous des torons de fibres fournis est prévu en face du passage fournissant les torons de fibres. 4 - Procédé selon 1'une des revendications 1 à 3, carac-25 térisé en ce que la largeur du passage fournissant les torons de fibres est supérieur à 3 cm et la distance entre deux plaques à multiorifices est 3 à 5 mm. 5 - Matières fibreuses non tissées ainsi obtenues à titre de produits industriels nouveaux»