Brevet FR2168215A1 — publié le 19730831

La présente invention concerne une grille destinée à l'éta- blissement d'un champ électrostatique d'intensité élevée. Elle peut 8tre mise en oeuvre pour la répartition de fibres de flocage sur un substrat de largeur importante enduit d'adhésif, par exemple de 1,80 mètre ou plus pendant que le substrat est en mouvement. La grille comprend un tronçon d'un conducteur métallique, d'une seule pièce, noyé dans une matière isolante, dont la constante diélectrique est comprise entre 2,25 et 2,35 à 60 périodes. Le conducteur isolé est disposé en forme de plusieurs bandes parallèles espacées de 150 mm entre axes. Les barres voisines sont réunies par des coudes en U réguliers d'un rayon d'environ 75mm. Les extrémités opposées du conducteur sont connectées à une source de courant alternatif d'une tension comprise entre 40 000 et 100 000 volts. Lorsque des fibres de flocage sont déposées sur un substrat enduit d'un adhésif, il est avantageux que les fibres individuelles passent par un champ électrostatique pendant leur chute d'un dispositif de distribution situé en hauteur vers le substrat, afin d'être sensiblement perpendiculaires à celui-ci lorsqu'elles y sont fixées. Dans la plupart des appareils de dépôt des fibres de flocage mettant en oeuvre ce concept, le champ électrostatique est produit par un courant électrique continu. Cependant, le champ électrostatique produit par un couran > ilternatif est plus efficace qu'un champ produit par un courant continu, pour le dépit des fibres de flocage. La conception d'une grille acceptable alimentée en courant alternatif ne soulève aucune difficulté appréciable aussi longtemps que le potentiel n'est pas sensiblement supérieur à -10 000 volts. Un tel potentiel est suffisant pour le traitement de fibres de faible longueur (moins de 2 mm) d'un gros denier, par exemple 10 deniers ou plus, telles que celles qu'on utilise pour la fabrication des tapis. On n'éprouve aucune difficulté sérieuse par amorçage intempestif d'arc à ce potentiel. A la suite d'essais, on a conçu des grilles destinées à l"etablissement de champs électrostatiques produits par un courant alternatif de 40 000 volts. De telles grilles se sont montrées efficaces (bien que de durée limitée) pour le dépit de fibres de flocage d'une longueur de 2mm et d'une finesse de 3 à 18 deniers, mme lorsque de telles fibres sont déposées en quantités importantes afin de recouvrir de grandes surfaces, par exemple pour des matières destinées aux couvertures de lits. Cependant, pour une telle application, il est avantageux que les fibres de flocage aient une longueur supérieure à 2 mm, pouvant atteindre par exemple 12,5 mm, et un faible denier.Dans ce cas, un potentiel de 40 000 volts est insuffisant et, afin de répartir des fibres de flocage de grande longueur et de faible denier, il faut une tension beaucoup plus élevée qui peut atteindre par exemple 100 000 volts. On peut s'attendre à des claquages si une telle tension est appliquée aux grilles antérieures de type connu. L'invention concerne une grille nouvelle qui fonctionne de la manière prévue et pendant une durée de service raisonnablement longue, lorsqu'elle est alimentée en courant alternatif dont la tension peut atteindre 100 000 volts. La grille selon la présente invention permet la production d'un champ électrique dont l'intensité peut entre élevée à l'aide d'un courant alternatif. Elle permet un dépit optimal de fibres de flocage, mme de fibres longues et fines, sans amorçage d'arc, même à des tensions élevées et,en conséquence,elle donne la possibilité de produire une couche dense d'épaisseur uniforme de fibres de flocage d'une longueur de plus de 2 mm et d'un denier compris entre 3 et 18, sur un substrat dont la largeur peut atteindre et dépasser 1,80 mètre. La grille selon l'invention comprend un tronçon d'une seule pièce d'un conducteur métallique, noyé dans un isolant de rigidité diélectrique élevée et qui, normalement, conserve sa forme mais est suffisamment souple pour pouvoir tre courbé, sans se rompre, par une force suffisante. Les matières plastiques, telles que le polyéthylène, offrent de telles caractéristiques avantageuses. La matrice d'isolant dans laquelle est noyé le conducteur a une forme cylindrique allongée. Le conducteur est disposé coaxialement dans l'isolant et ses extrémités sortent au-delà des extrémités de celui-ci. L'isolant et le conducteur interne sont courbés de manière à constituer une grille comprenant des barreaux parallèles, puis les extrémités du conducteur,qui sont à découvert aux extrémités des barreaux extérieures, sont connectées à une source de courant alternatif à haute tension. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif. Sur ce dessin la figure akst une vue en perspective schématique partielle représentant une grille perfectionnée, destinée à l'établissement d'un champ électrostatique de potentiel élevé, à l'aide d'un courant alternatif; la figure 2 est une coupe radiale, à une échelle agrandie, de l'un des barreaux de la grille et représente le conducteur; la figure 3 est une coupe axiale schématique suivant la ligne 3-3 de la figure 1; et la figure 4 est une vue de face schématique et partielle d'une machine de flocage et représente les trémies d'alimentation en fibres de flocage, le support au substrat et le dispositif qui entrasse en rotation les manchons des divers barreaux de la grille. La figure 4 est une vue de face schématique d'une machine de flocage, telle que celle qui est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 379 175, mais qui est modifiée par le remplacement de la grille décrite dans ce brevet par la grille perfectionnée selon l'invention. Comme on le voit (figure 4) la machinvEomprend cinq trémies H1, H2, H3, H4 et H5 d'alimentation des fibres de flocage. Les fibres tombent à travers une grille G située en dessous des trémies et comprenant six barreaux parallèles B1, B2 , etc. Les barreaux dont les axes sont situés dans un plan horizontal, sont parallèles et espacés (figure 1). Une bande sans fin en mouvement, E, (figure 4), disposée en dessous de la grille, porte un substrat A rev8tu d'adhésif, sur lequel tombent les fibres. La grille comprend un tronçon unique d'un conducteur métallique 6 (figure 2) qui, par exemple, peut titre en fil de cuivre tressé et qui est noyé dans l'axe d'une matrice ou gaine isolante cylindrique 7. La matière de cette gaine doit être d'une rigidité diélectrique élevée et, en mEme temps, elle doit pouvoir conserver normalement sa forme. Cependant, elle doit pouvoir Entre courbée (par l'application d'une force suffisante) sur un arc de 1800, sans rupture. Cette dernière exigence supprime la possibilité de mise en oeuvre de matières céramiques. Bien que la plupart des matières plastiques synthétiques soient souples et qu'un grand nombre d'en tre elles aient été essayées d'une façon expérimentale, la plupart d'entre elles n'offrent pas la rigidité diélectrique voulue.Cependant, le polyéthylène combine les caractéristiques avantageuses indiquées plus haut, car il peut titre courbé sur un arc d'un rayon de 75mm, d'un angle de 1800, sans se fissurer ni se rompre. D'autre part, il est rigide, il conserve sa forme dans la plupart des conditions et si l'épaisseur radiale de la gaine est de 12,5mm,il constitue un isolant suffisant, mEme lorsque le conducteur est à une tension pouvant atteindre 100 000 volts. La gaine en polyéthylène est enveloppée par un tube T en fibres de verre sans joint afin d'augmenter sa résistance mécanique et, en même temps, d'augmenter la valeur de son isolement. Comme on le voit, le conducteur 6 (y compris sa gaine isolante et son tube enveloppe) est courbé (figure 1) de manière à constituer des parties rectilignes parallèles ou barreaux. Les barreaux voisins B1, B2 etc. sont parallèles, horizontaux et ils sont réunis d'une seule pièce , par des coudes réguliers en forme de U, Z1, Z2, etc. Dans un mode de réalisation avantageux, chaque barreau fixe B1, B2 etc. passe danydn rouleau rotatif coaxial et tubulaire R (figures 3 et 4). Ces rouleaux peuvent, par exemple, Etre en chlorure de polyvinyle. Un pignon W (figures 1, 3 et 4) est fixé à une première extrémité de chaque rouleau R.Un moteur M (figure 4) lui imprime un mouvement de rotation lent par des liaisons appropriées S,S', telles que celles qui sont décrites plus complètement dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 379 175 précité. Les extrémités opposées du conducteur sont, de préférence, réunies et elles sont connectées par un cible isolé approprié C à un dispositif K (figure 1), (classique, à volonté) qui fournit un courant alternatif à des tensions voulues, comprises, par- exemple, entre 10 000 et 100 000 volts. Les barreaux B1, B2 etc., qui sont constitués par le conducteur courbé et isolé 6, sont supportés près de leurs extrémités par des chassies fixes F1 et F2 (figure 3). Les châssis de support F1 et F2 sont réalisés par éléments de manière que le conducteur, sa gaine isolante 7 et son manchon protecteur T puissent être enfilés dans l'un des-rouleaux R,puis courbés et enfilés dans le rouleau suivant, etc., jusqu'à ce que tout l'ensemble ait été mis en forme. Les rouleaux sont déposés ensuite dans des ouvertures de support de l'élément de chassies inférieur et l'élément de chassies supérieur est mis en place. Bien que la grille décrite ici soit d'une utilisation universelle lorsqu'on désire la production dlun champ électrostatique d'intensité élevée, elle est particulièrement utile, autant qu'on le sache, pour le dépôt de fibres de flocage, en particulier de fibres d'une longueur de 2 mm ou plus, d'un denier supérieur à 1 et pouvant atteindre 18 ou plus, en particulier pour le dépit d'une couche uniformément dense de telles fibres de flocage sur un substrat dont la largeur peut atteindre et dépasser 1,80 mètre. A la suite d'essais, il semble que les meilleurs résultats peuvent Etre obtenus, en ce qui concerne le dépit de fibres de flocage, lorsque les barreaux individus de la grille sont réalisés approximativement de la manière suivante. Le conducteur 6 est en fil de cuivre (de préférence tressé) et il est disposé coaxialement dans la matrice cylindrique ou gaine isolante (l'épaisseur radiale de cette dernière étant de 12,5 mm). L'ensemble est enveloppé par un tube de fibres de verre T d'un diamètre extérieur de 50 mm et d'une épaisseur de paroi de 5 mm. Le rouleau tubulaire rotatif R en chlorure de polyvinyle a un diamètre extérieur de 60 mm et une épaisseur de paroi de 5 mm. Les barreaux 131,132 etc. de la grille sont parallèles et espacés entre axes de 150 mm. Leur longueur est appropriée à leur application prévue. Par exemple, dans une machine destinée au dépit de fibres de flocage sur un substrat, la largeur de la grille dans son ensemble doit lui permettre d'tre disposée complètement en travers du substrat. Bien que les dimensions données ci-dessus soient avantageuses i elles sont indiquées simplement à titre d'exemple et elles ne doivent pas être considérées comme limitant l'invention. Avec des dispositifs tels que ceux décrits plus haut, il est possible de mettre en oeuvre un courant alternatif dont la tension peut s'élever jusqu'à 100 000 volts afin de produire un champ électrostatique dont l'intensité est élevée au point qu'il est possible d'obtenir un résultat optimal pour le dépit de fibres de flocage, m8me de fibres de longueur importante et de faible denier. M8me avec de telles tensions élevées, il ne se produit aucun claquage de la matière de la gaine et la raideur du polyéthylène est suffisante pour que les barres ne fléchissent pas lorsque le dispositif est en service. Il est évident qu'il est possible de faire varier le nombre de barreaux de la grille en fonction du nombre de trémies. La longueur des barreaux est déterminée en fonction de la largeur du substrat sur lequel les fibres de flocage doivent titre déposées. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Grille destinée à la production d'un champ électros tatique de potentiel élevé à l'aide d'un courant alternatif, caractérisée en ce qu'aIe comprend un conducteur électrique d'une seule pièce, allongé et continu, noyé au centre d'une gaine de section droite cylindrique en matière plastique, le rayon de la gaine étant supérieur au diamètre du conducteur et sa matière plastique lui permettant entre courbée d'un angle de 1800 afin que des éléments de longueur prédéterminée puissent entre disposés parallèlement et à distance les uns des autres, sans rupture, lesdits éléments conservant leur forme lorsqu'ils sont courbés et disposés parallèlement, un dispositifjeonnectant les extrémités du conducteur à une source de courant alternatif. 2- Appareil destiné au dépit de fibres de flocage sur un substrat, dans lequel les fibres tombent d'un organe de distribution placé en hauteur sur le substrat, pendant que ce dernier se déplace horizontalement, et comportant une grille , en vue de la production d'un champ électrostatique entre l'organe de distribution et le substrat, caractérisé en ce que ladite grille comprend un conducteur métallique continu, d'une seule pièce et allongé, noyé dans une gaine cylindrique de matière isolante, normalement rigide, de rigidité diélectrique élevée, mais qui peut être courbée jus qu'à un angle d'environ 1800 sans rupture et qui, lorsqu'elle est courbée de cette manière, conserve sa forme, ladite matière isolante et le conducteur étant enveloppés par un manchon protecteur, l'ensemble étant courbé à des intervalles régulièrement espacés de longueur prédéterminée de façon à constituer plusieurs barreaux de grille parallèles et espacés, les barreaux de grille voisins étant réunis par des coudes en U, un dispositif supportant la grille de manière que ses barreaux soient situés dans un plan hori- zontal entre l'organe de distribution des fibres de flocage et le substrat, les extrémités opposées du conducteur, sortant des extrémités de l'isolant du manchon protecteur, étant alimentées en courant électrique alternatif par un organe convenable. 3 - Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la gaine isolante est en une matière plastique dont la constante diélectrique est comprise entre 2,25 et 2,35 à 60 périodes. 4 - Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la gaine de matière isolante est enveloppée par un manchon de fibres de verre. 5 - Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un rouleau cylindrique, creux et rotatif, entoure coaxia lement chaque barreau de la grille, un dispositif entraînant cha que rouleau en rotation lente, à vitesse constante. 6 - Grille destinée à l'établissement d'un champ électrostatique d'intensité élevée, ne provoquant pas d'arc ni de décharge en effluves lorsqu'elle est alimentée en courant dont la tension est supérieure à 40 000 volts, ladite grille étant particulièrement utile pour l'application de fibres de flocage de longueur supérieure à 2,0 mm et d'un denier compris entre 3 et 18 sur un substrat revêtu d'adhésif, caractérisée en ce qu'elle comprend un tronçon unitaire et continu d'un conducteur métalli que noyé dans une gaine cylindrique de matière isolante dont la rigidité diélectrique est approximativement celle du polyéthylè ne, le conducteur et sa gaine étant disposés de manière à consti tuer plusieurs barreaux parallèles et espacés, les barreaux voi sins étant réunis par des coudes réguliers de 1800 d'un rayon dt- environ 75 mm, les extrémités opposées du conducteur étant con nectées à une source de courant alternatif dont la tension est comprise entre 40 000 et 100 000 volts. 7 - Procédé de production d'une grille comprenant un conducteur électrique d'une seule pièce, continu et allongé, noyé dans une gaine de section droite cylindrique en matière plastique conservant sa forme et pouvant ttre courbée de 1800 sans rupture, caractérisé en ce qttil consiste à enfiler sur le conducteur gainé et allongé plusieurs manchons cylindriques et rigides d'une longueur prédéterminée , dont le nombre et la longueur correspon dent aux dimensions de la grille qui doit être réalisée, le dia mètre intérieur de chaque manchon étant plus grand que le dia mètre extérieur du conducteur gainé afin de permettre à chaque manchon de tourner sur ce dernier, à courber le conducteur gaine de 1800 et en sens inverses entre les extrémités proches des manchons, d'un manchon au suivant, de manière à disposer les man chons proches à des positions parallèles et espacées, et à monter les éléments parallèles et espacés résultants entre des rails rigides de support dans lesquels les extrémités des manchons ne pénètrent pas, ceux-ci pouvant ainsi tourner autour des éléments parallèles du conducteur. 8 - Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à fixer des poulies sur les extrémités des manchons, sur un c3té du dispositif de support. 9 - Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à courber le conducteur gainé sur un rayon d'environ 75mm.