Brevet FR2136887A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'étalement de fibres textiles et, plus particulièrement, un procédé et un dispositif d'étalement d'un ruban de fibres textiles ou d'un câble de filaments continus pour obtenir une nappe mince de fibres ou filaments. Un ruban de fibres est une agglomération de fibres d'une longueur non déterminée et n'ayant entre elles que l'adhérence due à leur cohésion naturelle. Un câble est une agglomération ou juxtaposition de filaments chimiques continus. En ce qui concerne les rubans de fibres, la seule manière connue d'obtenir une nappe mince de fibres est de juxtaposer un certain nombre de rubans et de les étirer de manière à diminuer leur section transversale. Pour homogénéiser la nappe de fibres obtenue, il est nécessaire de procéder à une juxtaposition et à des étirages successifs cette cette opération est répétée jusqu'S l'obtention de la régularité et de l'homogénéité requises. Une nappe est homogène lorsqu'elle comporte un nombre égal de fibres en n'importe quelle section sur sa longueur. Ce procédé est très onéreux puisqu'il nécessite de nombreux passages des rubans ou nappes dans une étireuse. Par ailleurs, ce procédé n'étale pas les fibres du ruban, mais, au contraire, rétrécit par étirage la section des rubans juxtaposés pour obtenir une nappe mince. En ce qui concerne les câbles des filaments, le procédé prévu pour les rubans n'est pas applicable puisque les filaments sont continus et ne peuvent pas être étirés. L'invention supprime ces inconvénients et a pour but de réaliser un étalement des fibres d'un ruban ou des filaments d'un câble afin d'obtenir une nappe mince et homogène à partir d'un seul ruban ou câble. A cet effet, conformément à l'invention, le procédé d'étalement d'un ruban de fibres ou d'un câble de filaments en une nappe mince est caractérisé en ce qu'on fait défiler, entre aeux endroits fixes de référence; le ruban de fibres ou le câble de filaments sous une très faible tension au plus égale à la force de cohésion naturelle des fibres entre elles, qu'on soumet les fibres ou filaments entre les deux endroits fixes à des vibrations sensiblement perpendiculaires au trajet des fibres ou filaments et qu'on guide les différentes fibres ou filaments vibrés transversalement à l'axe général de leur trajet de part et d'autre de cet axe suivant une pente dont l'angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale varie progressivement à partir de la valeur zéro au centre jusqu'à un angle maximal de l'ordre de 600 aux bords de la nappe étalée, le guidage latéral des fibres ou filaments s'effectuant de haut en bas à partir du centre du ruban. Grâce à ce procédé conforme à l'invention, le ruban ou le câble est élargi en une seule opération sans étirage notable, de manière à former une nappe mince de fibres ou de filaments uniformément répartis sur toute la largeur et la longueur de la nappe. Tous les traitements au cours desquels les fibres ou filaments doivent être présentés sous forme de nappe mince peuvent donc être grandement simplifiés, puisque les opérations pour obtenir une nappe mince à partir de plusieurs rubans par étirages et doublages successifs de ces derniers sont supprimées. A titre d'exemple d'application du procédé conforme à l'invention, on peut citer : l'étalement de fibres en nappe mince à l'entrée d'un dispositif imprimeur du type Vigoureux, la présentation d'une nappe mince de filaments continus à l'entrée d'une machine convertissant les filaments continus en un ruban par craquage ou coupage desdits filaments, la présentation d'une nappe mince de fibres ou filaments à l'entrée d'une machine plisseuse permettant de former les poils d'un tapis, l'étalement de fibres en nappe mince pour chacun des rubans entrant dans une machine d'étirage, les nappes étant superposées, ce qui facilite considérablement le mélange, etc. L'invention concerne également un dispositif d'étalement permettant la mise en oeuvre du procédé. Ce dispositif conforme à l'invention comporte au moins deux paires de rouleaux d'entrainement, écartées les unes des autres d'une certaine distance sur un bâti fixe et dont les rouleaux supérieurs et inférieurs de chaque paire se trouvent au même niveau et sont reliés à un moteur d'entratnement de manière à permettre aux rouleaux aval ou de sortie de tourner avec une vitesse périphérique légèrement supérieure à celle des rouleaux amont ou d'entrée, et un.vibrateur interposé sur le trajet des fibres ou filaments passant entre les deux paires de rouleaux1 vibrateur dont les vibrations s'exercent essentiellement dans un plan perpendiculaire au trajet des fibres ou filaments et qui présente une rampe de guidage et d'étalement disposée sous les fibres ou filaments sur le trajet de ces derniers dans un plan perpendiculaire audit trajet, en appui contre lesdits fibres ou filaments, et présentant une surface bombée dont la pente varie progressivement des deux cotés à partir de l'axe du ruban vers l'extérieur depuis un angle nul par rapport à l'horizontale jusqu a un angle maximal de l'ordre de 600, les bords latéraux de ladite rampe étant à un niveau inférieur à celui du centre. Grâce à ce dispositif d'étalement conforme à l'inven- tion qui est d'une conception très simple, on peut étaler des rubans ou câbles en des nappes très minces en un seul passage au-dessus d'un vibrateur disposé entre deux paires de rouleaux. L'objet de l'invention sera encore mieux compris à l'aide de la description suivante de plusieurs modes de réalisation du dispositif étaleur, les caractéristiques essentielles de l'invention ressortant des revendications annexées. La description du dispositif étaleur se réfère au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente une vue en plan d'un dispositif d'ëtalement conforme à l'invention muni de son mécanisme d'entratnement ; - lá figure 2 représente une coupe verticale suivant II-II du dispositif d'étalement de la figure 1 - la figure 3 représente une vue frontale d'un mode de réalisation du vibrateur du dispositif d'étalement ; et - la figure 4 représente une vue partielle d'un autre mode de réalisation du vibrateur. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le dispositif d'étalement comprend deux paires de rouleaux d'entratnement identiques 1 et 2, d'axes parallèles et montées horizontalement sur un bâti fixe 3 à une certaine distance l'une de l'autre, et un vibrateur 4 interposé sur le trajet de fibres ou filaments 5 passant entre la paire de rouleaux amont dits d'entrée 1 et la paire de rouleaux aval dits de sortie 2. Les rouleaux la et lb de la paire de rouleaux d'entrée 1 sont montés sur des paliers 7, 8 de façon réglable dans des glissières horizontales 9, 10 solidaires du bâti et permettant de régler l'écartement entre les deux paires de rouleaux 1, 2 à. une valeur au plus égale à la longueur maximale moyenne des fibres du ruban. Le vibrateur 4 présente une rampe de guidage et d'étalement 11 disposée sous les fibres ou filaments 5. Cette rampe 11 s'étend dans un plan perpendiculaire audit trajet des fibres ou filaments 5. Comme on peut le voir sur la figure 2, la partie centrale de la rampe 11 se trouve à un niveau sensiblement plus élevé que celui des lignes de contact des paires de rouleaux d'entrainement 1 et 2, tandis que les bords de ladite rampe 11, aux amplitudes près des vibrations, sont situés sensiblement au même niveau que.les lignes de contact des rouleaux d'une paire. Cette rampe 11 est, d'une part, guidée latéralement dans des glissières verticales lla, llb solidaires du bâti 3 et est, d'autre part, reliée à un générateur de vibrations 12 susceptible de communiquer à ladite rampe 11 des vibrations essentiellement perpendiculaires au trajet de fibres ou filaments 5. Comme on peut le voir sur la figure 1, le rouleau supérieur la de la paire de rouleaux d'entrée 1 et le rouleau supérieur 2a de la paire de. rouleaux de sortie 2 sont reliés à un groupe moteur d'entratnement-variateur de vitesse 13 par l'intermédiaire d'une transmission constituée par une première courroie 14 reliant une poulie 15, solidaire de l'arbre de sortie du variateur de vitesse 13, à une poulie 16 clavetée sur l'arbre du rouleau la, et par une deuxième courroie 17 reliant une poulie 18 clavetée sur l'arbre du rouleau la à une poulie 19 clavetée sur l'arbre du rouleau 2a, les tendeurs non représentés étant associés à chacune des courroies 14, 17. Les poulies de renvoi 18 et 19 sont du type comportant des flasques à écartement réglable et la courroie 17 coopérant avec ces dernières est de section trapézoîdale. Comme on peut le voir sur la figure 3, la rampe de guidage et d'étalement 11 présente une surface supérieure bombée llc dont la pente varie progressivement des deux côtés à partir de l'axe du ruban 21 vers l'extérieur depuis un angle nul jusqu'à un angle maximal de 200 par rapport à l'horizon- tale. Les bords latéraux lld et île de la surface lic se trouvent à un niveau inférieur à celui de la partie centrale située dans. l'axe du ruban. La forme de cette surface bombée lic doit être telle que la somme des longueurs a et b du trajet de chaque fibre ou filament entre la paire de rouleaux d'entrée 1 et la rampe 11, d'une part, et de cette rampe 11 et la paire de rouleaux de sortie 2, d'autre part, soit sensiblement constante pour chacune des fibres ou chacun des filaments.Ces trajets sont représentés schématiquement en plan sur la figure 1. Le dispositif d'étalement représenté sur les figures 1 et 2 comporte, en outre, une paire supplémentaire de rouleaux 22 disposée en amont de la paire de rouleaux d'entrée 1. Les paliers 23 et 24 de cette paire de rouleaux 22 sont montés réglables dans des glissières horizontales 25 et 26 solidaires du bâti 3 et disposés de telle sorte que l'écartement entre la paire de rouleaux 22 et la paire de rouleaux d'entrée 1 puisse être réglé à-une valeur supérieure à la longueur maximale moyenne des fibres du ruban. Comme on peut le voir sur la figure 1, le rouleau 22a de la paire supplémentaire de rouleaux 22 est relié au moteur d'entratnement 13 par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 27 dont l'arbre de sortie est relié à l'arbre du rouleau 22a au moyen d'une courroie 28 coopérant avec des poulies 29 et 30 solidaires respectivement de l'arbre de sortie du réducteur de vitesse 27 et de l'arbre du rouleau 22a. Le réducteur de vitesse 27 est prévu pour réduire la vitesse de rotation du moteur dans un rapport déterminé, de sorte que la paire de rouleaux 22 constitue avec la paire de rouleaux d'entrée 1 un train d'étirage. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, une rampe de guidage fixe 31 est disposée en-dessous du trajet des fibres 4 entre la paire de rouleaux 22 et la paire de rouleaux d'entrée 11.Cette rampe de guidage 31 présente une surface bombée vers le haut, en appui sur les fibres du ruban et dont les bords latéraux 3la, 31b se trouvent à un niveau inférieur à celui de la partie centrale située dans l'axe du ruban. Selon un mode de réalisation du vibrateur équipant le dispositif d'étalement représenté sur la figure 2, la rampe de guidage et d'étalement 11 est reliée par l'intermédiaire de son support 11f à la partie mobile d'un générateur de vibrations 12, par exemple au noyau vibrant d'un électroaimant alimenté en courant alternatif. Selon un autre mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, le générateur de vibrations 12 est constitué par deux tiges verticales 33 et 34 fixées sur la rampe 11 au moyen des vis 35 et 36 et guidées dans des alésages verticaux ménagés dans des bossages latéraux 37 et 38 du bâti 3. Ces deux tiges 33 et 34 sont sollicitées vers le bas par un ressort de rappel 39, 40 prenant appui, d'une parut, sur les bossages latéraux 37 et 38 et, d'autre part, sur un collet 41, 42 de la tige 33, 34. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, la surface bombée lic a la forme d'un arc de cercle d'environ 400 d'ouverture et dont le sommet oincide sensiblement avec le plan vertical contenant la fibre ou le filament médian 21 des fibres ou filaments passant entre les deux paires de rouleaux d'entrainement 1 et 2 Comme on peut le voir sur la figure 3, l'extrémité inférieure de chacune des tiges 33 et 34 coopère avec une came 43, 44, les deuxcames-43 et 44 étant montées sur un même arbre 45 relié à un moteur d'entratnement 46. Selon une variante représentée sur la figure 4, les cames 43, 44 sont des roues centrées sur leur arbre d'entraînement et dont le pourtour présente des cannelures à profil arrondi et coopère avec l'extrémité inférieure de la tige 32, 33. Le fonctionnement du dispositif d'étalement conforme à l'invention est le suivant : le ruban de fibres ou câble de filaments est entraîné par les deux paires de rouleaux 1 et 2, la vitesse d'entraînement des rouleaux de sortie 2 étant légèrement plus grande que celle des rouleaux d'entrée 1, si bien que le tronçon de fibres ou filaments compris entre les deux paires de rouleaux susnommées est soumis à une légère tension. Cette tension faible est inférieure à la force de cohésion naturelle des fibres constitutives du ruban. Le rapport entre les vitesses périphériques des rouleaux de sortie 2 et des rouleaux d'entrée 1 est avantageusement réglé à une valeur de l'ordre de 1,06 grâce à un réglage convenable de l'écartement des flasques des poulies.Le tronçon de fibres ou de filaments faiblement tendus est appliqué avec une certaine tension et glisse sur la rampe de guidage et d'étalement 11 ; celle-ci étant animée d'un mouvement de vibrations, les fibres ou filaments sont soumis à ces mêmes vibrations. I1 en résulte un étalement latéral des fibres ou filaments passant sur la rampe 11 ; cet étalement qui ne se réalise qu'un certain temps après le démarrage des fibres ou filaments, est dt à une action combinée de la vibration des fibres ou filaments, de l'entrainement de ces derniers par les deux paires de rouleaux 1 et 2 et de leur guidage par la rampe dont la surface supérieure est lisse et bombée. L'amplitude des vibrations communiquées aux fibres ou filaments est, de préférence, comprise entre 0,5 et 3 mm. La fréquence de ces vibrations est'avantageusement de l'ordre d'une vibration par 20 mm de fibres ou filamehts déplacés longitudinalement. On peut obtenir à la sortie du dispositif'd'étale- ment de l'invention une nappe dont la largeur est trois à quatre fois plus grande que celle du ruban ou câble entrantdans le dispositif. Dans le cas où l'on désire étaler un ruban de fibres, il est avantageux de soumettre ce ruban à un étirage préalable dont le rôle est d'amorcer le glissement des fibres les unes sur les autres. Cet amorçage est encore mieux réalisé si l'on fait passer le ruban en cours d'étirage sur une rampe fixe à profil bombé 31. On introduit donc le ruban dans la paire supplémentaire de rouleaux 22 dont la vitesse périphérique est avantageusement réglée au moyen du réducteur de vitesse 27 à une valeur inférieure à celle des rouleaux d'entrée 1 dans un rapport de 2,5 avec la vitesse de ces derniers. Le ruban est ainsi étiré, avec un taux de 2,5 entre la paire de rouleaux 22 et la paire de rouleaux d'entrée 1 et est "ouvert" à son passage sur la rampe de guidage fixe 31, avant d'être étalé. REVENDICATIONS 1. Procédé d'étalement d'un ruban de fibres ou d'un câble de filaments en une nappe mince, caractérisé en ce qu'on fait défiler, entre deux endroits fixes de référence, le ruban de fibres ou le câble de filaments sous une très faible tension au plus équivalente à la force de cohésion naturelle des fibres d'un ruban entre elles, qu'on soumet les fibres ou filaments entre les deux endroits fixes à une vibration sensiblement perpendiculaire au trajet des fibres ou filaments, et qu'on guide les différents filaments ou fibres vibrés transversalement à l'axe général de leur trajet de part et d'autre de cet axe suivant une pente dont l'angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale varie progressivement à partir de la valeur zéro au centre jusqu'à un angle maximal de l'ordre de 600 aux bords de la nappe étalée, le guidage latéral des fibres ou filaments s'effectuant de haut en bas à partir du centre du ruban. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'un ruban de fibres, on étire ledit ruban de manière à diminuer sa section avant de soumettre un tronçon de fibres faiblement tendues à des vibrations. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pendant l'étirage préalablement au traitement par vibrations du ruban, on fait passer ce dernier sur une rampe de guidage fixe à profil bombé et dont les bords latéraux se trouvent à un niveau inférieur à celui de la partie centrale située dans l'axe du ruban. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le taux de l'étirage préalable du ruban est au maximum égal à 3,5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le taux d'étirage du tronçon de fibres ou filaments faiblement tendus est au maximum égal à 1,08. 6. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'on applique au tronçon de fibres ou filaments faiblement tendus des vibrations dont le nombre est au moins égal à une par 20 mm de fibres ou filaments déplacés longitudinalement. 7. Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3 et 6, caractérisé en ce que l'amplitude des vibrations appliquées au tronçon de fibres ou filaments faiblement tendus est de l'ordre de 0,5 à 3 mm. 8. Dispositif pour l'étalement d'un ruban de fibres ou d'un câble de filaments, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux paires de rouleaux d'entraînement écartées les unes des autres d'une certaine distance sur un bâti fixe et dont les arbres des rouleaux supérieur s et inférieurs de chaque paire se trouvent au même niveau et sont reliés à un moteur d'entratnement de manière à permettre aux paires de rouleaux de sortie de tourner avec une vitesse périphérique légèrement supérieure à celle des rouleaux d'entrée,et un vibrateur interposé sur le trajet des fibres ou filaments passant entre les deux paires de rouleaux, vibrateur dont les vibrations s'exercent essentiellement dans un plan perpendiculaire au trajet des fibres ou filaments et qui présente une rampe de guidage et d'étalement disposée sous les fibres ou filaments sur le trajet de ces derniers dans un plan perpendiculaire audit trajet, en appui contre lesdits filaments ou fibres, et présentant une surface bombée dont la pente varie progressivement des deux côtés à partir de l'axe du ruban vers l'extérieur depuis un angle nul par rapport à l'horizontale jusqu'à un certain angle maximal, les bords latéraux de ladite rampe étant situés à un niveau inférieur à celui du centre. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les paliers de la paire de rouleaux d'entrée et/ou de sortie sont montés réglables dans des glissières horizontales du bâti. 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé ! en ce que les deux paires de rouleaux d'entrat- nement sont éca-rtées l'une de l'autre d'une distance au plus approximativement égale à la longueur maximale moyenne des fibres du ruban. 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que, en amont de la paire de rouleaux d'entrée, est disposée une paire supplémentaire de rouleaux à une distance supérieure à la longueur maximale moyenne des fibres du ruban,. paire de rouleaux qui constitue avec la paire de rouleaux d'entrée un train d'étirage et qu'entre cette paire supplémentaire de rouleaux et la paire de rouleaux d'entrée est disposée une rampe de guidage fixe située en-dessous du trajet du ruban présentant une surface bombée en appui sur les fibres du ruban, et dont les bords latéraux se trouvent à un niveau inférieur à celui de la partie centrale située dans l'axe du ruban. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les paliers de la paire supplémentaire de rouleaux sont montés réglables dans des glissières horizontales du bâti. 13. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la rampe de guidage et d'étalement est guidée latéralement dans des glissières verticales du bâti et est reliée à un générateur de vibrations. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le générateur de vibrations est constitué par deux tiges verticales reliées à la rampe de guidage et d'étalement guidées dans le bâti et sollicitées chacune vers le bas par un ressort de rappel associé à chacune des tiges et prenant appui, d'une part, sur le bâti, et,d'autre part, sur un collet de la tige correspondante, l'extrémité inférieure de la tige coopérant avec une came. 15. Dispositif selon l'une dsf-3vendications 8, 13 et 14, caractérisé en ce que la surface bombée de la rampe de guidage et dlétalement a la forme d'un arc de cercle d'une ouverture d'environ 400.