Brevet FR2227375A1 — publié le 19741122

L'invention concerne la fabrication de produits tubulaires en matériaux fibreux contenant une certaine proportion de fibres thermoplastiques et/ou thermorétractables, et plus particuliereemat le traitement thermique de ces produits. On connait déjà des machines pour la confection de tubes en feutre, ces tubes étant sans fin, clest- -dire fabriqués en continu et non pas par longueurs données, limitées par les dimensions de la machine. La fabrication de tubes en continu est obtenue par exemple à partir d'une nappe de produits fibreux enroulée autour d'un cylindre, ou d'un ensemble de deux cylindres d'une machine à aiguilletage circulaire, le tube étant tiré en bout des cylindres, de sorte que le tube est obtenu par enroulement spiral de ladite nappe. Lorsqu'on désire faire subir une opération de rétraction au tube ainsi fabriqué, on regle la machine à aiguilletage circulaire de maniere à obtenir un tube dont le diametre intérieur est supérieur à celui que lTon veut obtenir apres rétraction ; cette opération de rétraction, de même que toute opération de traitement thermique, s'effectue en dehors de la machine à aiguilletage circulaire et sur des tubes de plus ou moins grande longueur.Cette maniere de procéder présente des inconvénients car il est nécessaire de couper le tube en sortie de la machine à aiguilletage circulaire et de le diriger vers une machine de traitement thermique, d'où manipulation d'un produit qui manque de tenue mécanique : cohésion, rigidité, résistance à la rupture, résilience ; cet inconvénient est encore accru sTil est nécessaire d'emmagasiner les tubes pendant un certain temps avant de les soumettre au traitement thermique ; enfin il est difficile de soumettre le tube sur toute sa longueur à un traitement thermique donné notamment dans le cas d'une opération de rétraction et il est généralement nécessaire de couper les extrémités du tube traité afin d'avoir un tube homogène sur toute la longueur ; cette opération supplémentaire entraine bien entendu une certaine proportion de déchets constitués par les extrémités coupées. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients des diverses manières connues d'effectuer un traitement thermique de tubes en feutres contenant une certaine proportion de fibres thermoplastiques et/ou thermorétractables, à l'aide d'un procédé caractérisé par le fait que lton effectue un traitement thermique en continu du tube à la sortie d'une machine délivrant un tube en continu, ledit traitement étant effectué sur toute une zone annulaire dudit tube, après que celui-ci ait pris sa forme cylindrique ; le traitement thermique est effectué soit à l'extérieur, soit à l'intérieur, soit à l'intérieur et à l'exté- rieur du tube. Selon une autre caractéristique dudit procédé de traitement thermique on effectue en continu, une opération de calibrage intérieur du tube. Un dispositif mettant en oeuvre le procédé de traitement thermique comprend donc un moyen de chauffage entourant le tube pour un traitement thermique par l'extérieur, et disposé à l'intérieur du tube pour un traitement thermique par l'intérieur. Ledit moyen de chauffage est de préférence de forme annulaire ; l'apport de chaleur audit tube s'effectue donc à partir dudit moyen de chauffage, et par tout moyen connu ; c'est ainsi que ledit moyen de chauffage annulaire peut être constitué par une résistance électrique ; il peut être également constitué d'un anneau creux de préférence métallique, percé de trous en regard dudit tube en feutre, et alimenté par un fluide tel que, air, vapeur d'eau, ou vapeur de produits volatils convenablement choisis, c'est-à-dire dont le joint d'ébullition et l'action chimique sont adaptés à la fibre thermorétractable constituant le tube, ces corps volatils étant par exemple des alcools, des esthers, des cétones. Ainsi dans le procédé selon l'invention une partie du tube élaboré par la machine à aiguilletage se trouve constamment dans la phase d'aiguilletage, pendant qu'une autre partie est dans la phase de traitement thermique, et que le reste du tube est dans la phase de séchage-refroidissement. Le traitement thermique est donc effectué en continu dans des conditions dynamiques alors que dans les procédés et dispositifs connus le traitement thermique est effectué de manière statique sur des tubes de longueur donnée. Le traitement thermique dynamique permet de modifier à volonté, dans une certaine mesure, certains paramètres de fabrication, et notamment le rapport vitesse de sortie/écart de diamètres, de manière à obtenir, pour un diamètre intérieur et un poids par unité de longueur donnés, différentes valeurs de la densité apparente de la paroi du tube, et par conséquent de maitriser l'épaisseur, la porosité, et d'une manière générale les propriétés mécaniques du tube telles que la cohésion, la rigidité, la résistance à la rupture, la résilience. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description d'exemples non limitatifs de réalisation et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un dispositif de traitement thermique avec chauffage extérieur, - la figure 2 représente un dispositif de traitement thermique avec chauffage intérieur, - la figure 3 représente un dispositif de traitement thermique avec chauffage intérieur et extérieur. La figure 1 représente une machine à aiguilletage circulaire et un dispositif de traitement thermique extérieur pour effectuer une opération de rétraction ; dans cette figure une machine à aiguilletage circulaire comprend un cylindre rainuré 1, un rouleau de tension 2, un rouleau de pression 3, une nappe de fibres orientées ou non orientées 4 comportant des fibres rétractables s'enroulant autour de l'ensemble constitué par le cylindre rainuré 1 et le rouleau de tension 2 pour former un tube 5 qui est tiré dans le sens indiqué par la flèche 6 par un dispositif non représenté mais faisant partie de la machine à aiguilletage circulaire ; on obtient ainsi un tube continu dont le diamètre est fonction de l'écartement entre le cylindre rainuré et le rouleau de pression.Le dispositif de traitement thermique comprend un anneau creux circulaire 7 comportant des trous 12 en regard du tube 5 qu'il entoure ; une tubulure 8, reliée à un appareil de production de fluide chaud non représenté, achemine ledit fluide à l'anneau creux circulaire 7 dont les trous 12 lui donnent directement accès à la surface du tube 5 ; à l'intérieur du tube 5 un mandrin calibré 9 est fixé à la machine à aiguilletage circulaire, aux extrémités du cylindre rainuré et du rouleau de tension, par l'intermédiaire d'une pièce de centrage il et d'un axe 10, sur lequel le mandrin 9 peut tourner librement. Le fluide chauffant le tube sur sa face extérieure celui-ci se rétracte ; le mandrin 9 sert au calibrage du diamètre intérieur du tube ; il est situé de préférence dans le plan de l'anneau creux, ou dans un plan distinct de celui de l'anneau, en amont ou en aval de celui-ci. Le mandrin 9 est de préférence en matériau à très faible coefficient de dilation afin de conserver un diamètre bien défini ; ai l'on ne recherche pas une grande précision dans le calibrage du diamètre interieur du tube, on peut utiliser des mandrins métalliques, en acier par exemple le diamètre du mandrin est dans tous les cas légèrement supérieur au diamètre intérieur du tube retracté après refroidissement. Le tableau ci-après donne à titre d'exemple les caractéristiques d'un tube avant et après rétraction et les réglages de la machine. levant rétraction Après rétraction Epaisseur du tube en mn 12 - 0,5 10 - 0,5 Diamètre intérieur du tube en mm 119 90 Poids en Kg/m 1840 Réglage pour longueur de circonférence intérieure en mn 375 Diamètre du cylindre rainuré en mn 80 Diamètre du mandrin en mn 93 Vitesse de carde - mliii 5 Pénétration des aiguilles en mn 13 Cadence des aiguilles coups/mn 350 Sortie du tube mrlmn 240 Vitesse angulaire du tube en tours Inn ! 13,75 Le tube est chauffé par le fluide sortant de l'anneau creux circulaire 7 à une température qui est déterminée en fonction de la nature des fibres thermorétractables composant la nappe de fibres 4 et de l'importance du retrait que l'on désire obtenir, c'est-à-dire le rapport entre le diamètre intérieur avant rétraction et le diamètre après rétraction En effet, selon l'importance de ce rapport, la densité apparente du tube fini, après rétraction, est plus ou moins grande, ce qui permet d'obtenir des tubes dont la porosité des parois est plus ou moins fine. Dans le cas de tubes de gros diamètres, compatibles avec la machine utilisée pour leur fabrication, on améliore les caractéristiques dimensionnelles du tube en exerçant une pression sur le tube à l'extrémité de la machine situé du côté du dispositif de traitement thermique ; cette pression peut être exercée par l'intermédiaire d'un rouleau auxiliaire de pression qui presse le tube sur le cylindre rainuré, ce rouleau n'a pas besoin d'être aussi long que le rouleau de pression 3 on peut également au lieu d'un rouleau auxiliaire utiliser le rouleau de pression 3 de la figure 1, où l'on a représenté en 16 une surépaisseur ajoutée à une extrémité du rouleau de pression 3 de manière à augmenter la pression en sortie de la machine. La figure 2 représente une variante du dispositif de traitement thermique, dans le cas d'une rétraction. Dans cette figure on retrouve, comme dans la figure 1 un mandrin calibré 9, un axe 10 et une pièce de centrage 11 fixée à une extrémité du cylindre rainuré 1 et du rouleau de tension 2 ; le chauffage effectue à l'aide d'un tube circulaire 13 percé de trous 14 en regard de la face intérieure du tube 5, un tubulure 15 amenant le fluide chaud jusqu'audit tube creux 13 depuis un appareil de production de fluide chaud non représenté ; le tube creux 13 est supporté par l'axe 10 à l'aide de pattes de fixation 17. L'opération de rétraction est la meme que dans le cas de la figure 1, le mandrin calibré 9 étant situé cette fois immédiatement après le tube creux 13, dans le sens de tirage du tube 5. Dans ces deux figures 1 et 2 on a décrit et représenté un moyen de chauffage annulaire alimenté au fluide chaud ; ce fluide peut être soit de l'air sec, de l'air humide, de la vapeur humide ou non ; il est également possible d'utiliser une source de chaleur annulaire telle qu'une résistance électrique qui rayonnera de la chaleur en direction du tube 5 ; dans ce cas les tubulures 8 de la figure 1 et 15 de la figure 2 sont remplacées par des câbles électriques. Dans le cas d'un chauffage par de la vapeur le séchage du tube 5 après calibrage sur le mandrin 9 peut être accéléré à l'aide d'un dispositif de séchage annulaire ou non qui effectue le séchage soit par rayonnement soit par ventilation à l'aide d'air sec ; la température du tube 5 lors du séchage doit rester suffise ment basse pour ne pas dégrader la qualité du tube 5 par fusion complète de ses parois fibreuses Le dispositif de séchage représenté schématiquement en 18 à la figure 1 peut être constitué, comme indiqué à la figure 2, par un tube creux 19 comportant des trous en regard du tube qutil toute, le dispositif de séchage étant alimente en air sec. Les figures I et 2 concernent le traitement thermique d'un tube dont les fibres contiennent une certaine proportion de fibres thermorétractables. Dans le cas ou les fibres constitutives du tube contiennent des fibres thermoplastiques à l'exclusion de toute fibre thermorétractable, le traitement thermique a essentiellement pour objet la fusion partielle desdites fibres thermoplastiques, ce qui n entraîne aucune diminution du diamètre du tube ; par conséquent, dans ce cas le mandrin 9 peut éventuellement être supprimé, et le traitement thermique n'est alors effectué qu'à l'aide du moyen de chauffage annulaire, extérieur ou intérieur. Dans le cas du chauffage intérieur le dispositif de chauffage constitué par le tube creux circulaire 13 de la figure 2 est comme dans cette figure fixé par des pattes de fixation 17 à l'axe 10 lui-même solidaire de la pièce de centrage 11. Bien que lTon ait décrit des dispositifs de traitement thermique avec un moyen de chauffage soit intérieur soit extérieur, l'invention comprend également un dispositif comportant à la fois un moyen de chauffage extérieur et un moyen de chauffage intérieur, avec un seul mandrin de calibrage ; dans ce dernier dispositif le mandrin est bien entendu situé immédiatement après le moyen de chauffage intérieur, le moyen de chauffage extérieur étant situé soit en face du moyen de chauffage intérieur soit en face du mandrin. La figure 3 représente un tel dispositif ou les mêmes repères que ceux des figures I et 2 représentent les mêmes éléments. Bien que l'invention ait été décrite à l'aide des figures I et 2, elle n'est pas limitée à ces exemples d'exécution qui n'ont été donnés qu a titre d'exemples ; en particulier on pourra sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVEND ICAT IONS 1/ Procédé de traitement thermique d'un tube en matériaux fibreux contenant une certaine proportion de fibres dont les caractéristiques sont modifiées nar un traitement athermique comme c'est le cas pour des fibres thermoplastiques, caractérisé par le fait que l'on forme un tube en continu à partir d'une nappe fibreuse enroulée en spirale sur les rouleaux d'une machine à aiguilletage circulaire, ledit tube étant extrait en continu en bout desdits rouleaux et suivant une direction parallèle auxdits rouleaux, et que l'on effectue un traitement thermique en continu à la sortie de ladite machine sur toute une zone annulaire dudit tube et sur au moins une des faces intérieure et extérieure. 2/ Procédé de traitement thermique d'un tube selon la revendication I, caractérisé par le fait que l'on effectue en continu un traitement thermique extérieur et un calibrage intérieur dudit tube dans la zone de traitement thermique extérieur. 3/ Procédé de traitement thermique d'un tube selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on effectue en continu un traitement thermique intérieur et un calibrage intérieur dudit tube immédiatement après la zone de traitement thermique intérieur. 4/ Procédé de traitement thermique d'un tube selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on effectue en continu un traitement thermique intérieur et extérieur dudit tube et une opération de calibrage intérieur, après le traitement thermique intérieur, dans la zone du traitement thermique extérieur. 5/ Dispositif de traitement thermique d'un tube pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un anneau chauffant, tel que résistance électrique, tube perforé en regard dudit tube et distribuant un fluide chaud tel que de l'air, de la vapeur. 6/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit fluide est de la vapeur d'eau. 7/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit fluide est de la vapeur de produits volatils tels que : alcools, esthers, cétones. 8/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un anneau chauffant intérieur, fixé à une pièce de centrage qui centre ledit anneau par rapport audit tube, ladite pièce de centrage étant fixée en extrémité des rouleaux de la machine à aiguilletage, côté sortie du tube. 9/ Dispositif de traitement thermique d'un tube pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend en plus du dispositif selon la revendication 5 un mandrin dont le diamètre est au plus egal au diamètre interieur dudit tube avant traitement thermique, ledit mandrin étant centré à l'intérieur dudit tube a l'aide d'une pièce de centrage fixée en extré mité des rouleaux de tension de la machine à aiguilletage, côté sortie du tube. 10/ Dispositif de traitement thermique d'un tube pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en plus du dispositif selon la revendication 8, un mandrin dont le diamètre est au plus égal au diamètre intérieur du tube avant traitement thermique ledit mandrin étant fixé et centré à l'intérieur du tube par ladite pièce de centrage, après ledit anneau chauffant. 11/ Dispositif de traitement thermique d'un tube pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend en plus du dispositif de traitement thermique selon la revendication 8 un anneau chauffant extérieur et un mandrin à l'intérieur dudit tube, ledit mandrin étant fixé et centré par rapport au tube par ladite pièce de centrage, ledit mandrin étant situé après l'anneau chauffant intérieur dans le sens de sortie du tube, dans la zone de traitement thermique extérieur. t2/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon l'une des revendications 9, 10, 11, caractérisé par le fait que le mandrin est compris entre 1 et 1,10 fois le diamètre désiré pour le tube après traitement thermique entraînant une réduction de diamètre dudit tube lorsque les matériaux fibreux comprennent des fibres thermorétractables. 13/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé par le fait que le mandrin est en matériau à faible coefficient de dilatation. 14/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisé par le fait qutil comporte un moyen auxiliaire de pression en regard du cylindre à aiguilletage, situé du côté sortie du tube. 15/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon la revendication 14, caractérisé par le fait que ledit moyen auxiliaire de pression est un rouleau. 16/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon la revendication 14, caractérisé par le fait que ledit moyen auxiliaire de pression est constitué par surépaisseur du rouleau due pression de la machine à aiguilletage. 17/ Dispositif de traitement thermique d'un tube selon l'une des revendications 5 à 16, caractérisé par le fait qu'il comporte un appareil de séchage dudit tube après traitement thermique, tel que résistance électrique, tube perforé distribuant un fluide sec.