Brevet FR2254666A1 — publié le 19750711

L'invention concerne un procédé et un appareil pour produire un tissu non tissé I1 est connu de soumettre un courant liquide de matière polymère, tel qu'un courant de polymère thermoplastique fondu, è un courant d'un fluide à grande vitesse, par exemple d'air pour diviser la matière en un grand nombre de fibres ou de fibrilles séparées pouvant etre convenablement collectées, par exemple sur un tamis en mouvement ou un moyen équivalent, pour former une bande non tissée. Par les procédés antérieurs, la matière polymère devant former les fibres est extrudée à travers un orifice ou une filière d'extrusion convenable, et elle est soumise, pendant qù'elle est sous une forme liquide pouvant etre moulée, à l'action d'un courant de gaz sous pression qui amincit le courant de polymère et le brise d 'une façon générale transversalement pour former un grand nombre de particules ou de fibres séparées.Comme les caractéristiques matérielles des fibres produites dépendent dans une grande mesure de la vitesse et de la position particulière du courant de gaz sous pression par rapport au courant de matière polymère, il a été difficile de commander les dimensions et l'uniformité des particules fibreuses produites en raison des mouvements indéterminés au hasard du courant de polymère sous l'action du gaz sous pression provoquant lamincissement. La présente invention a pour objet un procédé et un appareil perfectionnés pour produire des particules fibreuses et des produits non tissés formés par ces particules, en provoquant le contact d'un courant liquide de matière devant former les fibres avec un courant de fluide sous pression pour amincir ce courant de matière, tout en commandant avec précision la position du courant de matière devant former les fibres par rapport au courant de fluide sous pression pour commander les caractéristiques matérielles des particules fibreuses produites. L'invention a aussi pour objet les produits obtenus par ce procédé et avec l'appareil. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un appareil selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 représente schématiquement en élévation et en coupe la tete d'extrusion et le système de montage de l'ajutage à air de l'appareil de la figure 1, - la figure 3 est une vue en plan de l'ajutage de la figure 2, et ,- la figure 4 est une vue en plan du mécanisme de montage et de déplacement de l'ajutage de la figure 1. Comme il a été indiqué brièvement ci-dessus, l'invention concerne la division d'un courant de liquide ayant une constante diélectrique élevée et une bonne conductivité électrique à l'état fondu. Pour les besoins du présent texte, un courant de liquide ayant une constante diélectrique supérieure à 20 est un courant ayant une constante diélectrique élevée. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, une matière polymère pouvant former des fibres, par exemple le Nylon-6 ou le Nylon-6W6 est utilisée pour former des fibres séparées et ensuite un tissu non tissé. La figure 1 représente un appareil selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Brièvement, un polymère tel que du Nylon-6 est placé sous une forme convenables par exemple des pastilles ou des particules séparées, dans la trémie 10 d'une extrudeuse classique 12. Le polymère est fondu et il est extrudé vers le bas sous pression dans une direction sensiblement verticale à travers une filière à orifice unique 14. Plusieurs ajutages à air 16 sont placés à coté du courant descendant de polymère 16, ces ajutages étant alimentés en air sous pression par un conduit distributeur d'air 20 à travers des tuyaux non conducteurs 22. Le nombre d'ajutages 18 et de filières 14 dépend de la largeur du produit non tissé devant être obtenu.De préfe- rence les ajutages à air 18 sont en matière hautement conductrice, par exemple en cuivre, et sont connectés à.une source de courant continu haute tension par un cible 24 afin que les ajutages 18 soient portés à un potentiel électrique élevé. Pour isoler électriquement les ajutages chargés 18 du support 25, chaque ajutage est monté sur un support non conducteur 26. Ainsi qu'il est cpnnu, l'air à grande vitesse des ajutages 18 divise le courant de polymère 16 en fibres individuelles et souffle ces fibres individuelles sur une bande transporteuse collectrice sans fin 28 circulant de façon continue. La haute tension électrique des ajutages 18 provoque initialement l'attraction du polymère hautement conducteur vers l'ajutage et tend à maintenir le courant de polymère à une distance horizontale prédéterminée de l'orifice 30 de l'ajutage ce qui aide à -commander l'utilisation efficace de la vitesse de l'air pour régler la longueur et le diamètre des fibres séparées. De meme, comme le potentiel électrique des ajutages 18 est suffisamment élevé pour établir une décharge d'effluve, le courant de polymère et les fibres séparées se trouvant à côté de l'ajutage prennent rapidement une charge qui provoque la répulsion des fibres les unes par rapport aux autres pendant leur passage vers la bande collectrice 28 et au moment où elle frappe cette bande. La bande ou nappe non tissée formée sur la bande collectrice 28 est automatiquement entratnée vers le haut et elle est enlevée par un opérateur ou un appareil d'enlèvement automatique, Comme il a été indiqué brièvement ci-dessus le nombre d'ajutages de projection d'air 18 utilisés dépend de la largeur de la nappe non tissée devant être produite. Suivant le mode de réalisation représenté il existe deux ajutages 18 montés pour qu'ils puissent pivoter aller et retour pour couvrir de fibres une certaine largeur prédéterminée de la bande transporteuse 28.De préférence, l'ajutage 18 pivote suivant un trajet rotatif pour que la distance horizontale entre l'extrémité de l'ajutage et le courant de polymère reste constante pour maintenir une uniformité des fibres produites et dans toute la mesure possible l'uniformité de la nappe non-tissée formée avec ces fibres. La combinaison mécanique représentée en plan sur la figure 4 est utilisée pour commander le mouvement de pivotement des ajutages 18. Un élément 31 en forme de T est fixé à un bati support convenable (non représenté) et supporte une barre transversale 32 montée sur une partie verticale 34 dépassant vers le haut de l'élément 31.Des bras de leviers sont articulés en 36 et 38 à la barre transversale 32 et sont articulés à des bras longs 44 et 46 en 48 et 50 pour former un parallélogramme acticulé. Des bras courts 52 et 54 sont articulés en 47 et 49 aux extrémités des bras 44 et 46 pour former un paralldlogranrme articulé, les extrémités des bras 52 et 54 comportant des plaques supports 56 et 58 pour les ajutages. peux poulies 60 sont montées sur la partie verticale 34 de l'élément et T 31.Un cable ou une channe 62 est accroché à chaque point d'articulation 49 et passe sur la poulie 60 correspondante, son autre extrémité étant fixée à un dispositif d'entratnement (non représenté) qui tire chaque cible 62 alternativement pour que les bras 44, 46, -52 et 54 pivotent autour de leurs articulations pour déplacer les ajutages 18 suivant des arcs autour du courant de polymère-16 afin de souffler les fibres séparées sûr une largeur prédéterminée de la bande collectrice 28. De préférence, l'orifice 30 de l'ajutage a une forme rectangulaire pour permettre l'utilisation la plus efficace de l'air projeté sur le courant de polymère 16. Comme il a été indiqué ci-dessus, il est préférable que l'ori- fice 30 de ajutage soit rectangulaire, Il a été constaté que cette forme d'ajutage conjointement avec une pression d'air appropriée permet la séparation-la plus efficace et la plus régulière des fibres à partir du courant de polymère. La pression choisie pour l'air sera normalement une pression provoquant des vitesses supersoniques de l'air à l'orifice 30 de' 1'ajutage. La vitesse convenable de l'airs ou autrement dit le débit massique, conjointement avec la viscosité du polymère du courant 16 est un facteur important pour régler le diamètre des fibres produites. Normalement, quand la pression d'air est abaissée, le diamètre des fibres produites augmente. Il est prefé- rable d'obtenir des fibres des diamètres les plus faibles parce que la nappe non tissée produite avec les fibres sera plus solide, aura un meilleur pouvoir couvrant et sera' caractérisée par une bien meilleure cohésion entre les fibres. Les exemples suivants montrent les avantages obtenus en établissant un potentiel électrique élevé sur l'ajutage pour diviser en fibres un courant de polymère fondu constitué par-une matière ayant d'une façon générale une bonne constante diélectrique et une bonne conductivité électrique à l'état fondu. EXEMPLE 1 Du polymère Nylon;6, fabriqué par la Allied Chemical Company est passé à travers une extrudeuse d'une façon normale et est extrudé avec un débit de 1,72 kg/h à travers une filière comportant un orifice unique d'un diamètre de 1 mm. L'ajutage à air utilisé suivant cet exemple est un tube de cuivre ayant une section de, col d'un diamètre de 1,65 mm et la forme géné- rale d'un hyperboloide elliptique. La-détente des gaz est au moins sonique à la sortie de l'ajutage. Le débit de cet ajutage particulier est de 187 1/mon (ramené à la pression atmosphérique) quand il fonctionne sous une pression -de 2 4,2 kg/cm La sortie de l'ajutage est placée à 38 mm de l'orifice de la filière et approximativement à 6,35 mm dans la direction générale perpendicula ire au courant de polymère fondu. Les résultats obtenus pour des conditions suivant lesquelles la seule variable est la tension électrique de l'ajutage sont donnés ri-après. Diamètre moyen des fibres sans tension électrique sur l'ajutage 25,2 microns . avec une tension négative de 18.000-V en courant continu sur l'ajutage 11,8 microns Les filaments séparés obtenus en utilisant un ajutage chargé électriquement sont considérablement plus fins pour la meme quantité d'air comprimé consommée, ce qui se traduit par un fonctionnement plus économique. De plus, le diamètre plus faible des fils se traduit par un meilleur pouvoir couvrant et une nappe plus uniforme et plus homogène. EXEMPLE 2 Du polymère Nylon-6 filé d'une façon similaire à celle décrite dans l'exemple 1 est traité avec un débit de 1,18 kg/h à travers une filière à orifice d'un diamètre de 1 mm. L'ajutage est utilisé avec de l'air comprimé 2 sous une pression manométrique de 3,3 kg/cm . I1 est constaté à nouveau que quand une tension est appliquée à l'ajutage le diamètre des filaments obtenus est plus faible. Les résultats sont donnés ci-après, Diamètre moyen des fibres Sans tension électrique sur l'ajutage 17,5 microns Avec une tension électrique de 10.000 V en courant continu sur l'ajutage 11,8 microns EXEMPLE 3 Du polymère Nylon-6 filé d'une façon similaire à celle décrite dans l'exemple 1 est divisé en fibres avec un ajutage ayant une section de 2 col rectangulaire avec une section de sortie de 1,87 mm .L'ajutage est placé à 47 mm en dessous de l'orifice de la filière, la sortie de l'ajutage étant environ à 12,7 mu du courant de polymère fondu, d'une façon générale perpendiculairement au courant. Le tableau ci-après donne les diamètres moyens des fibres obtenues pour différents débits de polymère et lteffet de la tension sur l'ajutage par rapport au fonctionnement sans tension électrique.L'aju 2 tage fonctionne sous une pression de 3,5 kg/cm Tension sur l'ajutage Débit de polymère Diamètre moyen des fit-s O V 107,5 I/h 32,1 microns 20.000 V idem 14,9 microns O V 153 lih 27,2 microns 20.000 V idem 20,3 microns O V -202,5 l/h 19,8 microns 20.000 V idem 16,3 microns O V 282,5 l/h 32,4 microns 20.000 V idem 24,2 microns Ce tableau montre à nouveau que des fibres ayant les dimensions faibles sont obtenues en utilisant un ajutage chargé électriquement. rî ressort de ce qui précède que l'application d'une haute tension permet d'obtenir, avec des conditions par ailleurs sensiblement les mêmes, des fibres d'un diamètre nettementréduit par rapport celui des fibres obtenues san'application de cette tension. Comme il a été indiqué ci-dessus, l'air chargé attire le courant de polymère fondu et a tendance à maintenir une distance constante entre l'ajutage de projection d'air et le courant de polymère fondu. De plus, la charge d'effluve provoquée par la haute tension permet aux fibres séparées de capter facilement la charge de l'ajutage, ce qui provoque la répulsion des fibres les unes par rapport aux autres pour une meilleure disposition des fibres sur la bande transporteuse collectrice. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et l'invention peut etre mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre-. REVENDICATIONS 1. Procédé pour produire une feuille non tissée de matière en fibres caractérisé par l'établissement d'un courant de matière en fusion ayant è état liquide une constante diélectrique élevée, l'établissement d'une source de haute tension à côté du trajet dfécoulement de ce courant de matière fondue pour provoquer d'abord une attraction de ce courant et ensuite pour transférer une charge à celui-ci et la projection d'air sous .pression contre le courant de matière fondue pour briser cette matière en fibres individuelles, les fibres individuelles étant ensuite collectées. 2. Procédé pour produire une feuille non tissée de matiere en fibres, caractérisé par l,'établissement d'un courant de matière fondue ayant une constante diélectrique élevée, l'utilisation d'un ajutage de projection d'air à côté du trajet d'écoulement de ce courant de matière fondue, l'alimentation de cet ajutage avec de l'air sous pression pour briser le courant de matière fondue en fibres, le soufflage des fibres vers une zone collectrice et l'établissement d'une haute tension électrique h cOté de l'ajutage pour attirer le courant de matière fondue et pour charger les fibres afin qu'elles se repoussent les une les autres. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la haute tension électrique est appliquée å l'ajutage. 4. Procédé selon revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'ajutage est tourné autour du courant de matière fondue. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé par l'entrat- nement en rotation de l'ajutage sur un trajet avec maintien d'une distance horizontale sensiblement constante entre l'ajutage et le courant de matière fondue. 6-, Procédé pour produire une feuille non tissée de matière en fibres caractérisé par -l'extrusion vers le bas d'un courant de polymère fondu ayant une constante diélectrique élevée, l'utilisation d'un ajutage de projection d'air 8 coté du trajet d'écoulement du courant de polymère et d'une façon sensiblement perpendiculaire à ce courant, l'application d'une haute tension électrique à l'ajutage pour l'attraction du courant de polymère, l'envoi d'air sous pression dans l'ajutage pour provoquer la division du polymère en un grand nombre de fibres séparées et la récupération des fibres dans une zone collectrice. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'ajutage est tourné autour du courant de matière fondue. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé par la rota tison de l'ajutage sur un trajet maintenant,sensiblement constante la distance entre l'ajutage et le courant de matière fondue dans une direction perpendicula ire à ce courant. 9. Appareil pour produire une feuille non tissée de matière en fibres caractérisé par une extrudeuses un ajutage pour la projection d'air supporté en dessous de l'extrudeuse, un dispositif associé à ajutage et commandé pour maintenir une distance horizontale sensiblement constante entre l'ajutage et le trajet d'écoulement de la matière fondue sortant de l'extru- deuse, un dispositif pour l'envoi d'air sous pression dans l'ajutage, et un dispositif associé à cet ajutage pour collecter les fibres resultant de l'action de l'air sortant de l'ajutage sur le courant de matière fondue sortant de l'extrudeuse. 10. Appareil selon la revendication 9 caractérisé en ce que le dispositif pour commander la distance horizontale comporte un dispositif pour appliquer une haute tension à l'ajutage. 11. Appareil selon la revendication 10 caractérisé en ce que le dispositif pour supporter l'ajutage de projection d'air comporte un dispositif pour faire tourner partiellement l'ajutage autour du trajet d'écoulement du courant de matière fondue. 12. Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que le dispositif pour faire tourner l'ajutage comporte un mécanisme à parallé logramme. 13. Appareil selon la revendication 12 caractérisé en ce que le dispositif collecteur de fibres est une bande transporteuse sans fin.