Brevet FR2146314A1 — publié le 19730302

La présente invention concerne une matière fibreuse. Selon l'invention, un procédé de fabrication d'une matière fibreuse consiste à étirer des fibres à partir d'une couche de matière fibrogène fondue supportée sur un support perméable aux gaz ou aux vapeurs, en supprimant le contact d'une surface solide avec la matière fondue, et à envoyer simultanément un gaz ou une vapeur à travers le support en direction de la matière en un emplacement où l'on étire les fibres. L'invention a également pour objet une matière fibreuse fabriquée par le procédé décrit au paragraphe précédent. La matière fibrogène peut entre, par exemple, un polymère thermodurcissable, un polymère thermoplastique ou du verre. Comme exemples de polymères appropriés, il y a lieu de citer des polyamides, le polyéthylène, le polypropylène des polyesters, des copolymères blocs thermoplastiques et le chlorure de polyvinyle. La matière peut se présenter, par exemple, sous la forme d'une feuille préformée ou de particules distinctes que l'on peut, si on le désire, incorporer dans la feuille juste avant de produire les fibres. La surface solide utilisée peut étirer les fibres peut être lisse, mais il est préferable qu'elle soit texturée, pour favoriser l'adhérence de la matière fibrogène. Elle peut présenter un dessin en relief pour produire une surface fibreuse présentant un dessin en relief. Elle peut être constituée par n'importe quelle matière qui ne subit pas d'effets fâcheux provoqués par les conditions du procédé, telles que la matière fibrogène fondue, la température élevée et le gaz ou la vapeur utilisé. La surface solide peut entre, par exemple, en bois, en tissu textile, en matière céramique ou en matière plastique à point,de fusion élevé, mais il est préférable qu'elle soit métallique. I1 est préférable de chauffer la surface solide servant à étirer les fibres, et il est préférable d'amener la matière fibrogène à l'état fondu par contact avec ladite surface chauffée, bien que l'on puisse utiliser d'autres moyens de chauffage ou des moyens de chauffage auxiliaires pour fondre la matière, si on le désire. Par les expressions "fondre", "fusion" et "fondu", il faut entendre lorsqu'elles se rapportent à la matière fibrogène ou aux fibres étirées à partir de celle-ci, que ladite matière fibrogène est ramollie par chauffage à une consistance telle que, lorsqu'on supprime le contact entre un objet solide et la matière, un filament de la matière soit étiré par l'objet. A cette consistance, la matière est en général à une température supérieure à son point de fusion. De nombreuses matières fibrogènes "fondues" sont liquides, mais certaines ne le sont pas, par exemple le chlorure de polyvinyle. Le support perméable aux gaz ou aux vapeurs peut être rigide, par exemple une matière céramique poreuse ou d'un métal poreux, ou bien flexible, par exemple un tissu textile à jour ou une matière plastique poreuse. Le support peut être détachable de la matière fibrogène après formation des fibres, ou bien il peut être collé à la matière fibrogène de façon à faire partie du produit final. Il est approprié que le support se lie à la matière fibrogène sous l'effet de la chaleur utilisée pour fondre la matière. Pendant que l'on étire les fibres de la matière fondue, on envoie un gaz ou une vapeur à travers le support en direction de la matière, dans la position où les fibres sont étirées. Le gaz ou la vapeur peut être envoyé par un ou plusieurs ajutages qui peuvent être mobiles ou non par rapport au support. Le gaz ou la vapeur peut ne pas être chauffé et ce peut entre, de façon appropriée, de l'air. Si on le désire, on peut favoriser le refroidissement des fibres en envoyant un gaz ou une vapeur sur les fibres à partir du côté fibres de la matière fibreuse supportée. Il est préférable que le gaz ou la vapeur de refroidissement, qui peut entre, de façon appropriée, de l'air non chauffé, soit dirigé, à partir d'un ou plusieurs ajutages, vers la position où les fibres sont fixées à la surface d'étirage solide pendant leur étirage. Cela contribue à rompre les fibres sur la surface d'étirage solide ou au voisinage de celle-ci, et favorise la production de fibres de longueur uniforme et de degré d'étirage uniforme. Les fibres produites selon ce mode d'exécution du procédé peuvent aussi présenter des extrémités frisées, ce qui donne un aspect duveteux à la matière fibreuse. Après la formation des fibres, on peut retirer la matière fibrogène restant éventuellement sur la surface d'étirage solide avant de réutiliser cette surface, bien qu'il s'avère que lton peut produire une matière fibreuse satisfaisante en laissant la matière fibrogène résiduelle provenant d'une opération de formation de fibres demeurer sur la surface solide pendant des opérations de formation de fibres successives. Cependant, il peut être désirable de rendre uniforme l'épaisseur de la matière fibrogène résiduelle se trouvant sur la surface solide après chaque opération, par exemple au moyen d'une racle ou d'un rouleau. On peut obtenir une matière fibreuse dessinée en relief en modifiant la force de pénétration du gaz ou de la vapeur à travers le support perméable. Par exemple, on peut envoyer le gaz ou la vapeur à une pression non-uniforme sur la surface du support perméable. Lorsqu'il se produit un déplacement relatif entre la matière fondue supportée et la source de gaz ou de vapeur, la pression du gaz ou de la vapeur, au moment de son émission de la source, peut être const*ment non-uniforme dans une direction transversale par rapport au sens du déplacement du support et/ou de la source, ou bien on peut la faire varier pendant le mouvement relatif. On peut éventuellement , ou en outre, rendre non-uniforme la la force de pénétration du gaz ou de la vapeur à travers le support, par étranglement et/ou empêchement de l'écoulement du gaz ou de la vapes au moyen d'un support présentant une perméabilité non-uniforme, et/ou en utilisant une matière séparée présentant une perméabilité aux gaz ou aux vapeurs non-uniforme, par exemple une feuille de stencil, placée entre le support perméable et la source de gaz ou de vapeur. Comme exemple de matière séparée de ce type, on peut citer une feuille de matière plastique d'environ 0,025 mm d'épaisseur comportant des trous dans son épaisseur. On peut produire une zone de la surface de la matière fibreuse obtenue complètement dépourvue de fibres en empêchant le courant de gaz ou de vapeur d'entrer en contact avec la matière fibrogène fondue, et l'on peut produire une zone de la surface de la matière fibreuse obtenue comportant des fibres plus courtes que celles d'une autre zone d la surface de la matière en étranglant le courant de gaz ou de vapeur entrant en contact avec la matière fondue. Une autre variante du procédé selon l'invention consiste à gaufrer la surface fibreuse, et l'on peut le faire, de façon appropriée, juste après la formation des fibres et avant leur solidification complète. La surface de gaufrage qui peut autre par exemple une surface métallique, peut présenter n importe quel dessin désiré, et elle peut être chauffée ou non. Le procédé selon l'invention est particulièrement approprié pour être mis en oeuvre en continu. On peut , de façon appropriée, mettre la matière fibrogène supportée sur un support en feuille perméable aux gaz ou aux vapeurs, en contact et hors de contact avec une surface d'étirage solide conformée en surface de rouleau rotatif ou en surface de courroie mobile, les fibres étant étirées là où le support se sépare de la surface solide. On envoie, de préférence, le gaz ou la vapeur à travers le support à partir d'un ou plusieurs ajutages disposés au voisinage du point de séparation du support de la surface d'étirage solide et on le dirige à travers le support sur les fibres fondues qui sont étirées par la surface solide. On peut, si on le désire, faire osciller le ou les ajutages au-dessus de la surface du support. I1 est préférable que la surface d'étirage de rouleau ou de courroie utilisée dans le procédé continu soit chauffée, et qu'elle fournisse la totalité de la chaleur nécessaire pour fondre la matière fibrogène. I1 convient de faire passer la matière fibrogène supportée dans le pincement entre la surface d'étirage de rouleau ou de courroie et une autre surface solide, par exemple la surface d'un autre rouleau ou d'une autre courroie, qui peut-être chauffée ou non. Il convient que les courroies utilisées soient sans fin. I1 convient que le rouleau ou les rouleaux soient métalliques, et que la ou les courroies soient en métal ou en tissu textile. Si on le désire, on peut mettre la matière fibrogène en contact avec la surface d'étirage de rouleau ou de courroie sous forme de particules fournies par un réservoir supporté entre la surface de support et la surface de rouleau ou de courroie. Dans le procédé continu, il est préférable que le support soit flexible, et il peut être conformé en courroie mobile, sans fin ou non. Comme matière fibreuse désirable, on peut citer une matière dans laquelle le support conformé en feuille de tissu textile ou en feuille plastique poreuse reste lié aux fibres produites selon le procédé. Si on le désire, on peut gaufrer la surface fibreuse au moyen d'une surface de gaufrage en une position voisine de l'endroit où l'on envoie le gaz ou la vapeur à travers le support, ou en cette position elle-même, notamment en une position située juste après l'éloignement après rupture des fibres du rouleau ou de la courroie d'étirage et, selon un mode d'exécution, la surface fibreuse peut être gaufrée par un barreau massif, par exemple un barreau métallique, transversal par rapport au sens du déplacement de la matière fibreuse et effectuant des mouvements de va-et-vient l'amenant en contact et hors de contact avec la surface fibreuse, de sorte que les fibres sont réappuyées sur le support suivant des lignes qui sont séparées par une distance qui n'est pas supérieure à la distance entre le pied de la fibre et sa pointe, mesurée parallèlement au sens du déplacement de la matière fibreuse. Cette matière fibreuse gaufrée a, en général, une résistance à l'abrasion améliorée. Comme on l'a indiqué plus haut, on peut aussi obtenir une surface fibreuse dessinée en relief, en faisant varier la force d'introduction du gaz ou de la vapeur à travers le support, et l'on peut y parvenir, par exemple, au moyen d'une feuille séparée présentant une perméalilité aux gaz ou aux vapeurs non-uniforme, se déplaçant avec le support situé entre elle-même et la source de gaz ou de vapeur. On peut faire varier des caractéristiques des fibres, telles que la longueur et la densité, en manipulant les variables du procédé, par exemple les températures de la surface d'étirage solide et du gaz ou de la vapeur utilisé, la vitesse de séparation entre la surface solide et la matière fibrogène fondue, la direction et la force du gaz ou de la vapeur à travers le support, la direction et la force d'envoi du gaz ou de la vapeur sur les fibres du côté fibres, l'angle suivant lequel la surface solide est retirée de la surface du support et, dans un procédé en continu, la vitesse de circulation de la matière supportée. On peut obtenir, par ce procédé, des fibres d'une longueur de, par exemple, 2 à 200 mm. La surface fibreuse n'est pas forcément sous la forme de fibres distinctes fixées à une base discernable. Parfois, la matière fibreuse a un aspect plus ou moins cellulaire ou de fibres entremêlées, notamment au niveau de la base de la matière. Il s'avère que l'utilisation d'un gaz ou d'une vapeur que l'on envoie à travers le support produit une densité beaucoup plus élevée que dans le cas où l'on supprime cette caractéristique du procédé. On peut utiliser la matière fibreuse produite par ce procédé à des fins décoratives et fonctionnelles, par exemple pour des revêtements de planchers, de murs et de plafonds pour bâtiments et véhicules, de l'herbe artificielle, des vetements, l'isolement acoustique et thermique, ltemballage, les filtres et les descentes de ski artificielles. L'invention est décrite avec davantage de détails dans les exemples non limitatifs qui suivent. EXEMPLE i En se référant à la figure 1 du dessin annexé, on fait passer une feuille A de support de tissu de chanvre à armure satin par le pincement B entre deux rouleaux C et D, le rouleau de pincement supérieur C présentant une surface cannelée et étant maintenu à 230"C, tandis que l'autre rouleau de pincement D a une surface lisse et est maintenu à 2100C. Le diamètre de chaque rouleau est de 122,8 mm, et la feuille de support de tissu de chanvre a une vitesse superficielle de 30 cm/mn. Le pincement entre les rouleaux est de 0,75 mm. On répartit des granules de polypropylène E (point de fusion d'environ 1750C) sous la forme de cubes d'environ 1,27 mm sur la feuille de tissu de chanvre, à l'entrée du pincement, à 2 un taux d'environ 680 g/m2. Les granules se soudent mutuelle- ment pour former une pellicule de polypropylène fondue sur le tissu de chanvre dans le pincement, et l'on fait passer la feuille eomprenant le polypropylène et le tissu de chanvre autour du rouleau supérieur sur un arc de 300, puis sur un tube F de 5 cm de diamètre, perpendiculaire au sens du déplacement de la feuille de tissu de chanvre. Le tube F comporte une fente longitudinale G de 30,5 cm de long et. de 1,5 mm de large, placée à 20 de la verticale vers le rouleau supérieur.De l'air est.envoyé au tube à partir d'une source d'air comprimé, à une pression de 1,75 kg/cm2. L'intervalle H compris entre le rouleau supérieur et le tube est de 1 mm. Des fibres de polymère fondu I sont étirées entre la surface du rouleau supérieur et la surface de la feuille de tissu de chanvre après la position de l'intervalle H, et elles sont rapidement refroidies sous l'effet du courant d'air provenant de la fente. De ltair de refroidissement est envoyé à 2 partir d'une source d'air comprimé à 2,1 kg/cm à une série de huit fentes J, chacune de ces fentes ayant une largeur de 2,54 cm et une longueur de 0,64 mm. Les fentes sont disposées à intervalles de 2,54 cm, le long d'une droite à une distance horizontale de 20,3 cm du pincement et à 5 cm au-dessus du plan horizontal du pincement. L'angle d'inclinaison des fentes vers le pincement est de 150. On fait osciller les fentes sur une amplitude de 7,62 cm et à une fréquence de 7 Hz. Le produit est une matière fibreuse élastique stratifiée K d'un toucher et d'un gonflant désirables, d'une longueur de fibres d'environ 2,54 cm et d'une densité de fibres égale environ au triple de celle obtenue dans des conditions semblables, mais sans l'air insufflé par la fente G. EXEMPLE 2 Dans cet exemple, on utilise l'appareil monté selon la description de l'exemple 1, sauf que le rouleau C a une température de 210 C et que le rouleau D a une température de 195 C. La feuille de support est une feuille de tissu de chanvre 15 x 15 de 38,1 cm de large, et le polymère fibrogène est une feuille de chlorure de polyvinyle préformée de 25,4 cm de large et de 0,38 mm d'épaisseur (point de fusion d'environ 1400C) supportée sur la feuille de tissu de chanvre.La feuille de chlorure de polyvinyle a la composition suivante Parties en poids "Geon 101" 100 Plastifiant à base de phtalate de dioctyle 55 Stabilisant à base de laurate cadmique de baryum 4 Pigment à base de bioxyde de titane) 2 Pigment vert 'i'Newcol" 3 Le produit est une matière fibreuse stratifiée pré 2 sentant une densité de fibres de 136 g/m2. EXEMPLE 3 En se référant à la figure 2, on fait passer un ensemble de feuilles comprenant une feuille supérieure A' en polypropylène de 0,5 mm d'épaisseur et de 25,4 cm de large, une feuille centrale de support B' de tissu de chanvre à 2 armature toile de 3340 g/m2 et 38,1 cm de large et une feuille de stencil inférieure C' de pellicule de polyester de 0,05 mm d'épaisseur et de 35,6 cm de large, comportant des trous D' de formes et de configurations aléatoires la traversant dans son épaisseur, par le pincement E' entre deux rouleaux F' et G', le rouleau de pincement supérieur F' comportant une surface cannelée et étant maintenu à 2300C, tandis que l'autre rouleau de pincement G' présente une surface lisse et est maintenu à 2100C, Le diamètre de chaque rouleau est de 122,8 mm, et ils ont, avec ltensemble de de feuilles, une vitesse superficielle de 30 cm/mn. Le pincement entre les rouleaux est de 0,75 mm. Après avoir traversé le pincement, l'ensemble de feuilles passe autour du rouleau supérieur sur un arc de 300, avant de passer sur un tube H' de 5 cm de diamètre, perpendiculaire à la direction du déplacement du tissu de chanvre. Le tube comporte une fente longitudinale I' de 30,5 cm de long et de 1,5 mm de large, placée à 20 de la verticale vers le rouleau supérieur. De l'air est envoyé au tube à partir d'une source d'air com 2 primé, à une pression de 1,8 kg/cm2. L'intervalle I' compris entre le rouleau supérieur et le tube est de 1 mm. Le polypropylène adhère à la feuille de support de tissu de chanvre et l'on obtient des fibres denses K' d'environ 9,65 mm de long à partir du polypropylène, aux emplacements où l'air provenant de la fente traverse les trous pratiqués dans la feuille de stencil, tandis que l'on obtient des zones sans fibres L' aux endroits où l'on empêche l'air provenant de la fente d'entrer en contact avec la feuille de support poreuse, à cause des zones imperméables de la feuille de stencil.Contrairement à l'expérience de comparaison citée à la fin de l'exemple 1, où il se forme quelques fibres malgré l'absence d'air insufflé de la fente, on n'obtient pas de fibres aux emplacements où la matière fibrogène surplombe les parties imperméables de la feuille de stencil dans la présente expérience, à cause de l'absence d'air de refroidissement envoyé vers le pincement par le caté du polypropylène de l'ensemble. EXEMPLE 4 On recommence 11 expérience décrite dans 11 exemple 3, sauf que l'on supprime la feuille de stencil et que l'air est 2 émis de la fente I' sous forme d'impulsions de O à 1 > 75 kg/cm , a une fréquence de 10 fois par minute, chaque impulsion durant 7,5 secondes. On obtient des fibres de polypropylène d'environ 9,65 mm de long lorsque de l'air est émis par la fente,tandis qu'on n'obtient pratiquement pas de fibres lorsqu'il n'y a pas d'air émis de la fente, si bien que l'on obtient une matière en feuille présentant des bandes fibreuses de 3,8 cm et des bandes non-fibreuses de 1,3 cm alternées, transversales par rapport à la feuille. EXEMPLE 5 On recommence l'expérience décrite dans l'exemple 3, sauf que l'on supprime la feuille de stencil et que l'on fait effectuer des mouvements de va-et-vient à un barreau métallique de 45,7 x 2,5 x 0,33 cm, du côté de sortie du pincement, de façon que son bord de 0,33 cm entre en contact avec la surface de fibres de polypropylène en un emplacement situé à 3 > 8 cm du pincement et réappuie les fibres non-solidifiées au contact de la feuille de support. La fréquence de va-et-vient est de 1/10 Hz, la charge appliquée au barreau est de 7,8 kg, et la durée de séjour du barreau sur la surface de polypropylène est d'environ une seconde. Le produit est une matière en feuille comportant des bandes de 4,75 cm de large de fibres de 9,65 mm de long, alternant avec des bandes de 3,3 mm de large de polypropylène non-fibreux, transversales par rapport à la feuille. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'une matière fibreuse, caractérisé en ce que l'on étire des fibres à partir d'une couche de matière fibrogène fondue supportée sur un support perméable aux gaz ou aux vapeurs, en supprimant le contact d'une surface solide avec la matière fondue, et on envoie simultanément un gaz ou une vapeur à travers le support en direction de la matière, en un emplacement où l'on étire les fibres. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière est un polymère thermodurcissable, un polymère thermoplastique ou du verre. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière fibrogène est un polyamide, du polypropylène ou du chlorure de polyvinyle. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière fibrogène se présente sous la forme d'une feuille préformée ou de particules distinctes. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface solide est une surface de métal ou de tissu textile. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on chauffe la surface solide. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on fait passer la matière fibrogène à l'état fondu par contact avec la surface solide chauffée. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le support perméable est flexible. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support perméable est un tissu textile à jour ou une matière plastique poreuse. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le support perméable est détachable de la matière fibrogène après formation des fibres. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la matière fibrogène adhère au support perméable sous 1'effet de la chaleur utilisée pour fondre la matière. 12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on ne chauffe pas le gaz ou la vapeur. 13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 > caractérisé en ce que l'on utilise, comme gaz ou vapeur, de l'air. 14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'on envoie un gaz ou une vapeur sur les fibres par le côté fibres de la matière fibreuse supportée. 15.- Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'on dirige le gaz ou la vapeur envoyé par le côté fibres de la matière fibreuse supportée vers ltem- placement où les fibres sont fixées à la surface d'étirage solide pendant qu'elles sont étirées. 16.- Procédé selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que l'on ne chauffe pas le gaz ou la tapeur que lton dirige vers les fibres du côté fibres de la matière fibreuse supportée. 17.- Procédé selon ltune quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'on met la couche de matière fibrogène supportée sur un support en feuille perméable aux gaz ou aux vapeurs en contact et hors de contact avec la surface d'étirage solide conformée en surface de rouleau rotatif ou de courroie mobile, les fibres étant étirées là où le support se sépare de la surface du rouleau ou de la courroie. 18.- Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'on fait passer la matière fibrogène supportée par le pincement compris entre la surface de rouleau ou de courroie et une autre surface solide. 19. - Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'autre surface solide est la surface d'un autre rouleau ou d'une autre courroie. 20.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que le ou les rouleaux sont en métal, et en ce que la ou les courroies sont en métal ou en tissu textile. 21.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l'on gaufre la surface fibreuse juste après la formation des fibres et avant leur solidification complète. 22.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que l'on gaufre la surface fibreuse en une position située juste après la séparation par rupture des fibres de la surface de rouleau ou de courroie d'étirage au moyen d'un barreau massif dirigé transversalement par rapport au sens du déplacement de la matière fibreuse et effectuant des mouvements de va-et-vientl'amenant en contact et hors de contact avec la surface fibreuse, de sorte que les fibres sont réappuyées sur le support suivant des lignes qui sont séparées par une distance qui n'est pas supérieure à la distance séparant le pied de la fibre de sa pointe, mesurée parallèlement au sens du déplacement de la matière fibreuse. 23.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que l'on fait varier la force du gaz ou de la vapeur envoyé à travers le support perméable. 24.- Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que lton fait varier la force du gaz ou de la vapeur envoyé à travers le support perméable en le fourni sa sant à une pression non-uniforme sur la surface du support. 25.- Procédé selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que le support présente une perméabilité aux gaz ou aux vapeurs non-uniforme. 26.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, caractérisé en ce qu T une matière séparée présentant une perméabilité aux gaz ou aux vapeurs non-uniforme se trouve entre le support et la source de gaz ou de vapeur. 27.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière fibrogène est le polyéthylène, un polyester ou un copolymère bloc thermoplastique. 28.-- Matière fibreuse, caractérisée en ce quelle a été fabriquée par un procédé selon l'une des revendications 1 à 27.