Brevet FR2067229A1 — publié le 19710820

Cette invention concerne les supports pour produits textiles et plus particulièrement un support out'tube de formage" utilisable pour le bobinage de fibres ou de filaments de verre fraîchement filés. Dans la filature de fibres de verre à transformer en une matière textile, telle qu'un filé ou un produit similaire, le verre à l'état fondu est étiré en passant à travers les petits orifices d'une plaque désignée couramment sous le nom de "filière", sous la forme de filatentscontinus qui se solidifient au contact de l'air. Ces filaments étirés en continu sont enroulés sur un support tubulaire en forme de manchon cylindrique flexible dénommé généralement "tube de formage". Dans une opération de filage de fibres de verre, ce tube de formage est glissé sur une broche ou un organe similaire tournant à des vitesses très élevées se situant fréquemment entre 8 et 10.000 tours par minute ou davantage et les filaments de verre sont étirés de la filière et enroulés sur le tube à une vitesse linéaire relativement élevé atteignant généralement 3.000 à 3.600 mètres par minute ou plus. Ces tubes de formage sont utilisés non seulement pour cette opération de bobinage mais pour des opérations ultérieures de bobinage et de dévidage. En raison de la vitesse élevée à laquelle le tube de formage est entraîné en rotation et des conditions de travail brutales auxquelles il est soumis pendant son emploi, ce tube doit répondre à des normes rigides et il devrait, de préférence, entre dune forme et en un matériau appropriés afin d'être d'un prix de revient initial peu élevé et de pouvoir entre utilisé de manière répétée. En outre, la surface extérieure des tubes de formage doit posséder des caractéristiques spécifiquement appropriées aux opérations d'enroulement et de déroulement des fibres de verre auxquelles ils sont destinés.En général, on peut dire que ces tubes doivent avoir une surface périphérique relativement lisse pour faciliter le déroulement des fibres de verre et qu1en même temps, cette surface périphérique doit avoir une rugosité suffisante pour pouvoir assurer un enroulement satisfaisant des fibres sur le tube. Ces tubes devraient en outre, être légers pour ne pas se déformer sous la force centri fuge qui, aux vitesses indiquées ci-dessus, atteint une valeur considérable.Ils devraient aussi être très résistants à la compression par les fibres serrées sur eux afin de conserver leur forme après enlèvement de la broche et être pourtant suffisamment flexi bles et élastiques pour faciliter leur enlèvement d paquet de fibres de verre enroulées quand on doit les réemployer0 Les matériaux employés couramment anjourdthui pour la fabrication de ces tubes de formage sont le papier ou le carton ordinaire et les matières plastiques telles que le polyéthylène mais ces matériaux ont des inconvénients qui les rendent indésirables. Quoiqu'un tube de formage composé uniquement de carton ordinaire donne en général satisfaction la première fois qu'on l'utilise, son manque de résistance inhérent et l'absence de toute flexibilité entrainent une détérioration rapide lors de son réemploi.On estime que cette détérioration rapide des tubes de formage en papier résulte principalement de la rupture des fibres cellulosiques du tube due à la flexion et au pliage auxquels ces tubes en papier sont soumis. En conséquence, les tubes de formage établis en un matériau fibreux tel que le papier ou le carton sont en général mis au rebut après quelques usages ou même après un seul e;ploi,ce qui augmente considérablement le prix de revient de fabrication des fibres de verre, même si le coft initial du papier est peu élevé.On a aussi utilisé avec un certain succès les tubes de formage en matière plastique, mais les tensions sévères auxquelles ces tubes sont soumis provoquent fréquemment leur désintégration ou leur explosion au cours des opérations, en raison notamment de la force centrifuge qui s'exerce sur eux et qui constitue un risque et comme le coût initial de ces tubes en matière plastique est élevé, les prix de revient de la fabrication des fibres de verre augmentent dans des mesures considérables. En conséquence, un but principal de cette invention est de fournir à l'industrie intéressée un nouveau tube de formage non rigide utilisable pour le bobinage des filaments ou des fibres de verre. Un autre but de cette invention est de créer un nouveau tube de formage non rigide pour le bobinage des tubes de verre, n'exigeant qu'une quantité minimale d'un matériau peu coûteux pour former un tube doté d'une grande résistance et d'une grande souplesse, pouvant être utilisé à plusieurs représes. L'invention a aussi pour but de créer un nouveau tube de formage non rigide pour le bobinage des fibres de verre, qui soit d'un prix de revient initial peu élevé,- qui-puisse être fabriqué facilement sur l'appareil d'enroulement traditionnel et qui présente une surface d'enroulement convenant parfaitement pour les fibres de verre0 L'invention a encore pour but de fournir à 1 industrie intéressée un nouveau tube de formage non rigide pour les fibres de verre, qui puisse non seulement tourner à des vitesses élevées sans se détériorer mais qui utilise une combinaison de matériaux emp8- usant l'etension de zones locales affaiblies résultant d'épais seurs trop faibles, de déchirures, etc00. D'autres buts et avantages de l'invention ressortent de la description suivante, qui ee lit en se reportant aux dessins anne wés. En général, les buts de cette invention ainsi que d'autres sont atteints en enroulant en spirale au moins une bande de matière fibreuse, telle que le papier, et en enroulant par-dessus une couche de matière textile, telle qu'un tissu imprégné d'un élastomère. Une bande de papier imprégné de résine est enroulée en spirale sur la bande de matière textile afin de former un tube comportant une couche intérieure en papier, une couche intermédiaire de tissu im prégné d'un élastomère et une couche eérieure en papier imprégné de résine. Un enveloppement spiralé d'un matériau facilitant le dégagement est aussi enroulé, de préférence, par-dessus la couche extérieure imprégnée de résine et enlevé après durcissement du matériau résineux pour donner au tube de formage une surface extérieure dure et lisse convenant pour l'enroulement des fibres de verre. Les nouveaux aspects de l'invention que l'on estime caractéristiques de celle-ci sont exposés plus particulièrement dans les revendications annexées. Toutefois, l'invention même, tant en ce qui concerne sa nature que sa mise en pratique, pourra être mieux comprise en se reportant à la description suivante qui se lit en se reportant aux dessins annexés dans lesquels : La fig. 1 est une illustration schématique de l'appareil pour enrouler le tube de formage de l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la fig.1 prise dans le sens des flèches. La fig. 3 est une vue en perspective dessinée à plus grande échelle du tube, objet de l'invention, enroulé avec l'appareil de la fig. 1. La fig. 4 est une vue en coupe dessinée à plus grande échelle, par la ligne 4-4 de la fig. 3, dans le sens des flèches. La fig. 5 est une vue en coupe semblable à la fig. 4 montrant le tubede formage de l'invention à l'état affaissé. En se reportant aux dessins et en particulier à la fig. 1, on voit que celle-ci montre schématiquement un appareil typique au moyen duquel s'effectue l'enroulement du tube de formage, objet de l'invention. Comme indiqué ci-avant, ce tube de formage, illustré en coupe dans sa position écrasée et désigné généralement par 11 dans la fig. 5, est du type convenant particulièrement au bobinage de fibres ou de filaments de verre fraichement filés, étirés au moyen de la filière d'un four à verre (non représenté).Ce tube peut aussi entre employé dans d'autres opérations de fabrication des fibres de verre impliquant des bobinages et des enlèvements0 L'appareil désigné généralement par 12 dans la fig. 1 illustre généralement le procédé d'enroulement du tube de formage 11 de l'invention.Cet appareil 12 pour l'enroulement de tubes est du type traditionnel et illustré au cours d'une opération d'enroulement pendant laquelle le tube T avance dans le sens de la flèche 1. Ce tube T est tronçonné en longueurs appropriées pour obtenir le tube de formage 11, objet de l'invention, comme expliqué ci-après. Comme indiqué, 1' appareil d'enroulement de tubes en spirale comprend un bâti 12, un mandrin fixe 14 supporté par lui, une courroie flexible sans fin 16, passant autour de deux poulies 17, dont l'une au moins est entraînée en rotation, et faisant avancer le tube T au fur et à mesure de sa formation, et un dispositif de coupe 18 pour tronçonner le tube continu T en sections uniformes d'une longueur déterminée. Au cours de l'enroulement du tube continu T, au moins une bande de papier 21, fournie par un rouleau d'alimentation 22, est d'abord enroulée sur le mandrin 14. De préférence, on emploie deux bandes de papier de ce genre et en vue de ceci, une seconde bande de papier 23, venant d'un rouleau d'alimentation 24, est enroulée par-dessus la bande 21 venant du côté opposé du mandrin 12, sous le méme angle que celle-ci mais avec un certain décalage. Pour coller l'une à l'autre les bandes de papier 21 et 23 dans leur position spiralée relative, on fait passer la bande 23 au contact d'un rouleau applicateur 26, supporté de manière appropriée en vue de sa rotation dans un récipient 27 contenant un adhésif convenable. A mesure qu'il tourne, le rouleau 26 applique l'adhésif contre la face inférieure de la bande 23. Le contact entre la bande 23 et le rouleau applicateur 26 est maintenu en faisant avancer la bande sous des rouleaux-guides 28 et 29 supportés aussi de manière appropriée sur le récipient 27, en vue de leur rotation. Les bandes de papier 21 et 23 sont enroulées chacune de préférence avec les bords de spires adjacentes s'aboutant, mais il doit être entendu que les bords voisins des deux bandes peuvent se recouvrir, si on le désire.Comme le montre la fig.1, dans la couche formée par la bande 21, les spires sont soudées bord à bord et il en est de même de la couche formée par la bande 23 qui présente un joint bord à bord spiralé 23a. Quand les couches spiralées formées par les bandes de papier 21 et 23 avancent le long du mandrin 14 depuis la courroie 16, une bande de matière textile tissée 32, imprégnée d'un élastomère, est enroulée en spirale par-dessus la couche de papier enroulée 23 pour former une couche intermédiaire enroulée en spirale0 On peut employer pour constituer la couche 32 toute matière textile tissée appropriée et selon un exemple d'exécution, une matière textile tissée peu serrée désignée dans l'industrie sous le nom de "osnabrug" permet d'arriver aux nouveaux résultats obtenus avec le tube de formage de l'invention. La bande 32 de tissu imprégné est enroulée de préférence en superposant les bords des spires adjacentes. La bande 32 en matière textile tissée est dévidée d'un rou leau d'alimentation 33 et imprégnée d'un.élastomère liquide en la faisant passer dans un récipient 34 contenant un bain d'imprégnation 36, comme on le voit mieux par la fig. 2. On peut utiliser, comme milieu d'imprégnation dans le bain 36, tout élastomère approprié restant enpermanence extensible ou caoutchouteux après durcissement. On peut, par exemple, employer un polymère tel que le chlorure ou l'acétate de polyvinyle, etc..., d'un type disponible initialement sous forme liquide en vue de l'imprégnation et qui demeure, après durcissement, dans un état caoutchouteux ou élastique permanent.L'élastomère utilisé peut être d'un type durcissable par un procédé bien connu quelconque, comme le durcissement à l'air, le dhrcissement par évaporation du solvant ou par un procédé similaire. Les rouleaux-guides 37,40 sont placés de manière appropriée comme le montre la fig. 2, près du récipient 34, de sorte que la bande 32 est immergée dans le bain d'élastomère 36, puis en est retirée pour s'enrouler sur la couche de papier 23. Une couche extérieure 41 de matière fibreuse telle que du papier se dévidant d'un rouleau d'alimentation 42 est imprégnée d'une matière résineuse appropriée, puis enroulée en spirale pardessus la couche de tissu imprégné 32, comme indiqué aux fig. 1 et 3.- Cette bande de papier 41 est imprégnée en la faisant passer dans un récipient 43 contenant un bain de résine dtimprégna- tion 44. De préférence, la matière résineuse de ce bain est une résine acrylique se présentant sous la forme d'une émulsion aqueuse. Le durcissement de cette matière résineuse 44 peut donc s'effectuer en évaporant l'eau servant de véhicule du mélange contenant la résine acrylique. Des rouleaux de guidage appropriés sont prévus en association au récipient 43, comme dans le cas du récipient 34 de la fig.2. Ces guides sont constitués par des rouleaux 46, 47 et 48, comme ceux de la fig. 1. La bande de papier 41 est donc immergée dans le bain d'émulsion résineuse 44, puis en est retirée pour être enroulée en spirale, avec un certain décalage, par-dessus la couche de tissu imprégné 32. Pour que la couche de papier imprégné 41 présente, après durcissement de la résine, une surface dure, uniformément lisse et polie, une couche enveloppante 51 de matériau lisse facilitant le dégagement, tel que du polyéthylène, de la "Cellophane" ou une matière similaire, venant d'un rouleau d'alimentation 52 est enroulée en spirale par-dessus la couche de papier extérieure 41, comme illustré par les fig. 1 et 3. La couche 51 est, de préférence, enroulée de façon que les bords de spires adjacentes soient superposés, comme indiqué, pour former un joint extérieur spiralé 51a recouvrant complètement la couche sou-jacente 41 imprégnée de résine. La bande de papier imprégné 41 est enroulée de préférence en superposant les bords de spires adjacentes ainsi qu'on le voit le mieux par la fig. 3, pour former un joint extérieur spiralé 41a. La couche 51 de matériau facilitant le dégagement nta n'adhère pas au matériau résineux dont est imprégnée la couche de papier 41 sur laquelle elle est serrée au cours de l'enroulement en spirale illustrée par la fig. 1 pour former le tube T. Le contact serré entre la couche enveloppante 51 et la couche 41 de papier imprégné non seulement maintient lS résine à l'intérieur de cette dernière mais assure un contact parfait entre les surfaces des deux couches. Le tube T, formé de manière continue et se déplaçant dans le sens de la flèche 1, arrive dans le dispositif de coupe 18 dans lequel il est tronçonné en sections uniformes qui sont enlevées en vue du durcissement. Ces sections tubulaires ont, de préférence, une longueur approximative de 2,44 mètres.Le durcissement des sections découpées du tube 7 s'effectue ensuite de manière à évaporer 1' eau servant de véhicule dans le mélange eau-résine imprégnant la couche extérieure 41 du tube et à provoquer la prise ou le durcissement permanent de la résine. L'utilisation d'un mélange aqueux de résine acrylique pour l'imprégnation de la couche 41 du tube permet au durcissement de s'effectuer à la température ambiante, en un temps relativement court. Toutefois, si on désire raccourcir la durée du durcissement en opérant à chaud, on peut utiliser à cet effet un four ou une étuve par exemple. L'élastomère dont est imprégnée la couche de tissu 32 est aussi abandonné au durcissement pour l'amener à un état caoutchouteux dans lequel il présente un degré d'élasticité suffisant lui permettant de s'allonger quand la couche se déforme.Après durcissement, la couche enveloppante 51 de matériau facilitant le durcissement est ensuite déroulée de chaque section de tube durcie et écartée. Quand la couche 51 a été enlevée; on remarquera que la couche sous-jacente 41 de papier imprégné de résine a été comprimée et lissée afin d'offrir une surface extérieure dure relativement polie. Cette surface extérieure brillante et polie du tube résultant Il reproduit en effet la surface polie de la couche de polyéthylène 51, de sorte que toute la surface extérieure ou surface d'enroulement du tube 11 présente un aspect lisse et poli et est douce au toucher. Les sections de tube durcies sont ensuite divisées en un certain nombre de sections plus courtes, ayant de préférence une longueur de 20 cm, pour obtenir des tubes de formage 11 d'une longueur appropriée utilisables pour le bobinage et le dévidage des fibres de verre. On voit que le tube de formage 11, objet de l'invention,ne se caractérise pas seulement par une haute résistance et une longue durée de vie, permettant de l'employer de manière répétée avec une détérioration minimale, mais qu'on peut également le puiser à un paquet de fibres de verre enroulées sur celui-cl en l'écrasant. La caractéristique essentielle du tube, objet de l'invention, est constituée par les résultats nouveaux et inattendus obtenus par la nouvelle combinaison des diverses matières dont ce tube est formé. Comme on le sait, la détdrioration rapide et (ou) la destruction des tubes de formage du type actuellement disponible pour le but décrit ici résulte principalement d'un affaiblissement ou d'une déchirure des bords extrêmes du tube se propageant rapidement dans tout celui-ci et provoquant sa destruction finale. En raison de l'imprégnation de la couche de tissu 32 par un élastomère, la tension appliquée aux extrémités du tube, objet de l'invention, est absorbée quand l'élastomère s'allonge pour permettre un mouvement de glissement, le serrage résultant des filés dont est formé le tissé absorbant graduellement toute détérioration de la paroi du tube et résistant finalement à celle-ci. En mSme temps, les couches de papier sur les c8tés opposés de la couche de tissu imprégné 32 retiennent celle-ci serrée entre elles, en formant une structure laminaire dans laquelle les différentes lamelles se renforcent mutuellement. En même temps, la couche extérieure de papier imprégné de résine présente une surface lisse et polie convenant idéalement pour le bobinage des fibres de verre. En variante, la couche de matière textile peut se trouver à l'extérieur du tube, au lieu d'entre placée entre les deux couches de papier0 Les détails de réalisatlon peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. R E V E N D I C A T I O If S 1.- Tube de formage non-rigide pour fibres de verre, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, au moins une couche de papier intérieure enroulée en spirale, une couche de matière textile tissée imprégnée d'-un élastomère et enroulée en spirale, une seconde couche de papier enroulée en spirale, ces couches de papier et cette couche de matière textile ayant-une épaisseur et une composition permettant à ce tube de formage de fléchir facilement et de s'affaisser longitudinalement pour pouvoir être retiré d'un paquet de fibres de verre enroulées sur celui-ci. 2.- Tube de formage non rigide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de papier extérieure enroulée en spirale est imprégnée d'une matière résineuse0 3.- Tube de formage non rigide suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux couches de papier intérieures enroulées en spirale avec un certain décalage, l'une au-dessus de l'autre, avec un adhésif entre les deux, ainsi qu'une couche extérieure- de matière textile0 4.- Tube de formage non rigide suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la couche extérieure est imprégnée d'une résine acrylique. 5. Tube de formage non rigide suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la couche extérieure présente une surface d'enroulement extérieure dure et lisse pour les fibres de verre.