Brevet FR2017050A1 — publié le 19700515

Pour la fabrication de nappes, de couches, de nattes et de produits non tissés similaires, il est connu d'utiliser un appareil d'extrusion pour refouler à travers des filières une matière fondue se prêtant au filage, de refroidir ensuite les filaments, de les étirer au moyen de dispositifs pneumatiques conçus à cet effet, et de les déposer par soufflage sur un support perméable à l'air d'une façon générale. lorsque les produits non tissés à fabriquer présentent des largeurs relativement importantes, il-est difficile de les obtenir avec des poids par unité de surface ne variant pas dans une proportion supérieure à 10 %. Les Brevets Etats-Unis sous les Nos 3.314.122, 1.067.039, 3.293.718, 3.296.678, le Brevet Suisse sous le NO 416.398, le Brevet Grande-Bretagne N 1.088.932 et le Brevet Etats-Unis NO 338.992 décrivent des procédés et des appareils dont le but est d'améliorer par voie mécanique l'uniformité des produits non tissés de façon que les variations des poids par unité de surface soient inférieures à 10 %. Or on est surpris de constater qu'en agissant-d'une façon déterminée sur les conditions de circulation aérodynamique entre les orifices de sortie des tuyères d'étirage et la surface de dépôt, on peut obtenir d'une manière extremement simple que les filaments soient déposés assez uniformément sur le support perméable â l'air pour que les irrégularités du poids par unité de surface soient inférieures à 5 % dans le produit non tissé. Grâce au procédé selon l'invention, on peut fabriquer aussi bien des nappes minces présentant un poids par unité surface de g/m2 10 - 20 g/m , que des produits non tissés plus épais présentant un poids par unité de surface de 1-.000 - 1.500 g/m2. L'invention concerne un procédé pour la fabrication de produits non tissés par filage de filaments, étirage de ces filaments au moyen de dispositifs pneumatiques conçus à cet effet, dans lesquels la détente d'un courant de fluide exerce une traction sur les filaments qui sont ensuite déposés sur un support perméable à l'air et se déplaçant d'une- manière continue. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que le jet de fluide sortant des tuyères d'étirage aspire au moins cinq fois son volume d'air secondaire sans qu'il en résulte des zones de dépression entre les dispositifs d'étirage et-la sur- face de dépôt, l'air secondaire étant exclusivement aspiré par le haut et par l'avant dans une zone, dont la limite inférieure est située à au moins 0,7 m au-dessus du support recevant les filaments ensuite vers l'arrière dans une zone dont l-a -limite -inférieure est située à 0,3 m au-dessus du support reoevant-les filaments, une partie du mélange de l'air secondaire aspiré et du fluide sortant des dispositifs d'étirage ressortant ensuite vers- l'arrière -dans une zone située à un niveau de O à 0,3 m au-dessus du support recevant les - filaments-. L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cet appareil selon l'invention est caractérisé parue sorte de caisson dont les parois latérales, -partant du support~recevant les filaments, s'élèvent jusqu'à la hauteur des dispositifs d~éti- rage et dont la paroi antérieures partant également du support recevant les filaments, s'él-ève-åusqu'à une hauteur d'au moins 0,7 m. Le caisson précité est complètement--ouvert à l'arrière, abstraction faite de quelques armatures de renforcement éventuellement prévues entre les parois latérales. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les dispositifs d'étirage aérodynamique sont'logés dans une thambre exclusivement fermée sur les côtés latéraux et à l'avant et formée par une sorte de caisson. La largeur de la chambre correspond à la largeur de la bande non tissée à fabriquer. Les parois latérales de la chambre s'élèvent (en partant du support recevant les filaments) jusqu'au niveau des dispositifs d'étirage aérodynamique. Abstraction faite d'armatures de renforcement éventuellement prévues, le côté postérieur de la chambre est complètement ouvert. Ce côté postérieur de la chambre est celui en-direction duquel se déplace le support recevant les filaments et-animé d'un mouvement d'avancement continu. La chambre est également complètement ouverte en haut eten bas. Le côté antérieur, en partant duquel le support recevant les filaments se déplace avec la bande fabriquée, s'élève jusqu" à un niveau d'au moins 0,7 m au-dessus du support précité. D'une façon générale, il est avantageux de souffler les filaments sur le support perméable à l'air à une faible distance devant un cylindre entrainé en rotation. Le but de ce cylindre est de consolider dans une certaine proportion le produit dépose. Dans ce cas, la paroi antérieure de la chambre ne descend pas jusqu'au niveau du support recevant les filaments, mais s'arrête juste au-dessus du cylindre. Les parois latérales de la chambre peuvent présenter des évidements pour le passage du cylindre. Au dessous du point de contact entre les filaments et le support animé d'un mouvement d'avancement est prévue une chambre d'aspiration destinée à évacuer l'air frappant le support en même temps que les filaments. Les dimensions de la chambre, l'agencement des dispositifs détirage pneumatique logés dans cette chambre, et la dépression établie dans la chambre d'aspiration sont choisis tels que le fluide sortant des tuyères d'étirage en même temps que les filaments, aspire au moins cinq fois son volume d'air secondaire dans l'atmoshère Etant donné que la chambre est fermée latéralement, l'air secondaire aspiré n'entre que par le haut, par l'arrière et par l'a vant dans la chambre. Le fluide de propulsion et d'étirage est généralement injecté dans les tuyères sous la forme d'air conDrimé qui est détendu jusqu à une vitesse supersonique pour étirer les filaments à grade vites- se. Cependant, il est également possible d'utiliserun -autre fluide de propulsion et d'étirage gazeux ou vaporisé9 par exemple de l'air très chaud ou de la vapeur d'eau. Les indications précédentes sont donc également valables pour ces cas. Le côté antérieur de la chambre est ferme jusqu'à une hauteP~Qg d'au moins 0,7 m. L'air secondaire aspiré par le côté antérieur de la chambre, doit entrer à une vitesse de 1 - 5 m/sc, de préférence à une vitesse de 1,5 - 4-m/se-c. Abstraction faite de quelques armatures de renforcement, éventuellement prévues entre les parois latérales, le côté postérieur de la chambre est complètement ouvert. Les conditions de circulation doivent être choisies telles que l'air secondaire entre par ce côté postérieur au niveau des dispositifs d'étirage pneu mastique jusqu'à un niveau de 0,3 m au-dessus du support recevant les filaments, et ce à une vitesse d'au moins 2 - 3 m/sec et dans toute la largeur de la chambre. Une partie du mélange d'air secondaire aspiré et de fluide (généralement d'air) sortant des tuyères d'étirage avec les filaments étirés, ressort à l'arrière dans une zone située au niveau de O - 0,3 m au-dessus du support recevant les filaments. La proportion de l'air sortant vers l'arrière, ou du mélange d'air secondaire et de fluide sortant des dispositifs pneumatiques d'étirage, atteint avantageusement 25 - 40 % du fluide descendant sensiblement au centre de la chambre. Le reste, c'est-à-dire 75 - 60 %, est évacué vers le bas dans la chambre d'aspiration à travers le support perforé et perméable à l'air. La vitesse à laquelle l'air ou le mélange ressort à l'arrière de la chambre doit être établie par le choix approprié de la dépression au-dessous du support recevant les filaments, c'est-à- dire de la dépression établie dans la chambre d'aspiration, de fa çon que la vitesse atteigne 0,5 - 3 m/sec, de préférence 1 - 2,5 m/ sec dans une zone située au niveau de 0,2 à 0,3, m au-dessus du support recevant les filaments. Dans une zone située au niveau de O - 0,2 m au-dessus, du support, la vitesse de l'air sortant du caisson, ou du mélange ressortant vers l'arrière et composée d'air secondaire et de fluide de propulsion ou d'étirage sortant des dispositifs d'étirage pneumatique, doit atteindre 3 - 10 m/sec, de préférence 6 - 9 m/sec. il est bien entendu que les vitesses précitées sont valables pour toute la largeur de la chambre. Pour l'obtention d'un produit non tissé uniforme, un autre facteur important es-t la vitesse du fluide en mouvement frappant le support perforé en même temps que les filaments étirés. Au niveau de 10 - 20 cm au-dessus de ce support, la vitesse du fluide descendant en même temps que les filaments étirés doit être comprise entre 1/8 et 1/4 de la vitesse de descente des filaments. Ceux-ci peuvent être étirés à une vitesse de 4.000 m/min et plus. Pour plus de clarté, l'invention sera décrite ci-après en détail et à titre d'exemple en regard des figures du dessin annexe. La figure I représente un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cet appareil selon l'invention se présente sous la forme d'une sorte de caisson, essentiellement formé par deux parois latérales 1 et 2 et par une paroi antérieure 3. La paroi latérale 1 est représentée en transparence dans la vue en perspective selon la fig. 1. Les parois et 2 sont-reliées entre elles par une entretoise 4 sur le côté postérieur de la chambre, et par une entretoise 5 sur côté antérieur. Le cylindre 8 est destiné à la consolidation préalable de la bande du produit déposé. Le bord supérieur de la paroi antérieure 3 s'arrête à au moins 0,7 m au-dessus du support recevant les filaments. Le bord inférieur de la paroi antérieure 3 s'arrête juste au-dessus du cylindre 8. Les parois latérales présentent des évidements 7 pour le passage du cylindre 8. Le support récepteur perméable à l'air 9 (toile métallique, tissu de filtrage ou un autre support approprié) Se déplace de gau- che à droite au-dessous de la chambre et du cylindre 8. Le produit non tissé, déposé et préalablement consolidé par le cylindre, est indique en 10. Au-dessus du support recevant les filaments est prévue une boite d'aspiration 11, par laquelle est évacué l'air frappant- le support en même temps que les filaments étires. Ainsi que le montre la Figure 1, les extrémités inférieures de trois dispositifs d'étirage pneumatique 12 pénètrent dans la chambre. Les faisceaux de filaments entraînés et étirés dans ces dispositifs pneumatiques sont indiqués en 13. Sur le côté antérieur de-la chambre, plus précisément entre l'armature de renforcement 5 et le bord supérieur de la paroi antérieure 3, est établie une zone 14 dans laquelle l'air secondaire entre à une vitesse de 1 - 5 m/sec. de préférence à une vitesse de 1,5 - 4 m/sec. Abstraction faite de l'entretoise de renforcement 4, le c8té postérieur de la chambre est complètement ouvert. La zone supérieure 15 du côté postérieur est déstinée à l'entrée de l'air secondaire dans la chambre, tandis que la zone inférieure 16 est destinée à la sortie de l'air ou d'un mélange d'air et de fluide d'étirage détendu vers l'arrière. La zone 15 débute à une hauteur de 0,3 m au-dessus de la surface de dépôt, tandis que la zone '16 s'élève en partant de cette surface de dépôt jusqu'à une hauteur de 0,3 m. La zone 16 est divisée en deux étages superposés. 'IJ'è"tag"e inférieur S'élève de la surface de dépôt jusqu'à une hauteur de 0,2 m. L'étage supérieur se raccorde'directement à l'étage inférieur et s'étend, en partant d'un niveaude 0,2 m au-dessus de la' surface- de dépôt, jusqu'à un niveau de 0,3 m au-dessus de cette surface. L'air secondaire entre par la zone 15 dans toute la largeur de la chambre, et ce à une vitesse d'au moins 1 - 3 m/sec. Dans l'étage supérieur de la zone 16, la vitesse de sortie du fluide atteint 0,5 - 3 m/sec, de préférence 1 - 2-,5 m'/s'ec. Dans l'étage inférieur de la zone 16, la vitesse de sortie du fluide attéint 3 - 10 m/sec, de préférence--6 - 9 m/sec. La totalité de l'air secondaire, aspiré par le haut dans la chambre à travers les zones 14 et 15, doit êtres au moins 5 fois supérieuré à la quantité du fluide d'étirage' sortant -dès dispositifspneumatiques d'étirage. Grâce à'l'invention, il est possibl-e de- fabriquer an pro- duit non tissé isotrope, dont le-poids par unité de surface ne varie pas dans une proportion supérieure à 5 Exemple Pour la fabrication d'une bande non-tissée isotrope, présentant un poids par unité de surface de 150 g par m2 et d'une largeur de 30 cm, on utilise une installation d'essai similaire à celle que montre la Fig. 1, et équipée de trois dispositifs pneumatiques d'étirage 12 disposés à une hauteur de 1,4 m au-dessus de la surface de dépôt se.déplaçant d'une manière continue. Les trois dispositifs pneumatiques d'étirage pénètrent dans une chambre conçue selon l'invention, dont les parois latérales 1 et 2 ont une hauteur de 1.400 mm et une longueur de 200 mm. La paroi antérieure 3 présente une largeur de 300 mm et une hauteur de 750 mm. Les deux parois latérales I et 2 sont reliées entre elles sur le côté postérieur par une entretoise de renforcement 4, et sur le côté antérieur par une entretoise de renforcement 5. Trente filaments en polypropylène sont étirés à une vitesse de 4.210 m/min. dans les trois dispositifs pneumatiques d'étirage 12. La consommation d'air de chacun des dispos sitifs pneumatiques d'étirage atteint 26 m3N/h. Dans la chambre d'aspiration 11 règne une dépression de 230 mm de colonne d'eau. L'air primaire détendu, sortant des dispositifs pneumatiques d'étirage 12, entraîne environ 10 fois son volume d'air secondaire entrant dans la chambre par le haut à travers les zones 14 et 15. Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques des côtés antérieur et postérieur de la chambre. Les dimensions sont indiquées en mm le long des bords, tandis que les vitesses de passage des fluides sont indiquées en divers points et en m/sec. Les valeurs négatives signifient que l'air secondaire entre dans la chambre. Bes valeurs positives indiquent qu'un fluide sort de la chambre. La figure 4 est une vue en coupe horizontale de la chambre à une hauteur de 100 mm au-dessus de la surface de dépôt des filaments. Les dimensions de la chambre sont indiquées en mm. La direction du déplacement de la surface de dépôt et de la bande déposée est indiquée par une flèche. Les nombres inscrits désignent les vitesses de passage des! fluides en divers points. La figure 5 est une vue en coupe horizontale de la chamb immédiatement au-dessus de la surface de dépôt, Les vitesses-de passage des fluides sont encore indiquées en m/sec. L'uniformité du poids par unité de surface de la bande fabriquée est déterminée par découpage d'échantillons normalisés circulaires d'une surface de 100 cm2, prélevés sur toute la largeur de la bande et qui sont pesés consécutivement. L'isotropie de la bande est déterminée par le dénombrement des filaments sur les côtés d'un carré. Dans le sens de la largeur d'une nappe de 30 cm, on trouve ainsi six poids par unité de surface. Bes valeurs qui en résultent s'établissent ainsi de gauche à droite de la manière suivante, en g/cm2 152, 149, 152, 154, 152, 148, ce qui correspond à une tolérance inférieure à + 3 % En comptant le nombre de filaments dans cinq carrés dif férents d'une largeur de 3 cm, on trouve ainsi un rapport de 53 : : 47 entre la longueur et la largeur. REV:E2tDICAXIONS 1. Procédé pour la fabrication de produits non tissés par filage de filaments, étirage de ces filaments au moyen de dispositifs pneumatiques conçus à cet effet, dans lesquels la- détente d'un courant de fluide exerce une traction sur les filaments qui sont ensuite déposés sur un support perméable à l'air et se déplaçant d'une manière continue, caractérisé par le fait que le jet de fluide sortant des tuyères d'étirage aspire au moins cinq fois son volume d'air secondaire sans qu'il en résulte des zones de dépression entre les dispositifs d'étirage et la surface de dépôt, l'air secondaire étant exclusivement aspiré par le haut et par l'avant dans une zone dont la limite inférieure est située à au moins 0,7m au-dessus du support recevant les filaments, ensuite vers l'arrière dans une zone dont la limite inférieure est située à 0,3 m au-dessus du support recevant les filaments, une partie du mélange d'air secondaire aspiré et du fluide sortant des dispositifs d'étirage ressortant ensuite vers l'arrière dans une zone située à un niveau de O - 0,3 m au-dessus du support recevant les filaments. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'air secondaire entre par l'avant à une vitesse de 1 - 5 m/sec. 3. Procédé selon les revendications 1 et (ou) 2, caractérisé par le fait que l'air secondaire entre par l'avant à une vitesse de 1,5 à 4 m/sec. 4. Procédé selon les revendicationsl,?,3 caractérisé par le fait que l'air secondaire entre par l'arrière à une vitesse d'au moins 1 - 3 m/sec. 5. Procédé selon les revendicationsl,2,3,4 caractérisé par le fait que le fluide ressortant à l'arrière est animé d'une vitesse de 0,5 - 3 m/sec. dans une zone comprise entre 0,2 et 0,3 m audessus de la surface.de dépôt des filaments. 6. Procédé selon les revendicationsl,2,3,4,5 caractérisé par le fait que le fluide ressortant vers l'arrière est animé d'une vitesse de 1 - 2,5 m/sec. dans une zone comprise entre 0,2 et 0,3m au-dessus de la surface de dépôt des filaments. Procédé selon les revendications 1,2,3,4,5,6 caractérisé par le fait que le fluide ressortant vers l'arrière est animé d'une vitesse de 3 - 10 m/sec. dans une zone comprise entre O et 0,2 m au--dessus de la surface de dépôt des filaments. 8. Procédé selon les revendicationsl,2,3,4,5,6,7 caractérisé par le fait que le fluide ressortant vers l'arrière est animé d'une vitesse de 6 - 9 m/sec. dans lme zone comprise entre 0 et 0,2 m au-dessus de la surface de dépôt des filaments. 9. Procédé selon'les revendicationsl,2,3,4,5,6,7,8 caractérise par le fait qu'une porportion de 35 - 40 % du fluide descendant est évacuée vers l'arrière. 10. Procédé selon les revendications l,2,3,4,5,6,7,8,9 caractérisé par le fait que la vitesse du fluide descendant est comprise entre 1/8 et 1/4 de la vitesse des filaments à une hauteur de. 10 - 20 cm au-dessus de la surface de dépôt de ces filaments. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les re- vendications l,2,3,4,5,6,7,8,9,10caractérisé par une sorte de-' caisson pré sentant une largeur égale à celle de la bande à fabriquer, et dont les parois latérales 1,2 partant du support recevant les filaments s'élèvent jusqu'à la hauteur des dispositifs pneunatiques d'étirage, tandis que la paroi antérieure 3, reliée aux parois latérales 1 et 2 et partant également du support recevant les filaments s'élève jusqu'à une hauteur d'au moins 0,7 m. 12. Appareil selön la revendication 11; caractérisé en ce que les parois latérales 1, 2 et la paroi supérieure 3 sont reliées entre elles par des entretoises de renforcement 4, 5. 13. Appareil selon les revendications Il et (ou) 12, carac térisé en ce que les parois 1, 2, 3 du caisson présentent des évi dements 7 pour le passage d'un cylindre presseur 8.