Brevet FR2341683A1 — publié le 19770916

L'invention concerne un procédé de fabrication dlarticles nontissés en forme par emboutissage d(ne nappe fibreuse de faible cohésion suivi d'un traitement de consolidation. Elle concerne également le dispositif pour la réalisation du procédé. Lors de la fabrication d'étoffes non tissés il est fréquent de passer par un produit intermédiaire qui est une nappe de fibres ou filaments continus dont la cohésion repose sur le coefficient de frottement des fibres entre elles. Cette nappe qui ne possède pratiquement pas de caractéristiques mécaniques est le plus généralement consolidée ensuite, en continu ou en différé, grâce à un traitement approprié. Ctest à ce stade intermédiaire que la mobilité relative des fibres ou filaments élémentaires est maximale et ctest par conséquent dans cet état que la nappe est la plus susceptible de recevoir des déformations. Malheureusement, jusqu'à présent, il n'est pratiquement pas possible de bénéficier de cette prédisposition de la nappe à la déformation pour faire passer celle-ci d'une présentation sensiblement plane à celle d'un article en forme par traitement d'emboutissage. En effet, les contraintes tangentielles que doit subir localement la nappe, en particulier aux points de premier contact avec le poinçon, sont supérieures aux forces de cohésion des fibres constituant celle-ci et il en résulte une destruction totale ou partielle de la nappe en ces points d'efforts maximals.Le phénomène de destruction de la nappe est d'autant plus important que la profondeur du relief à obtenir est grand et généralement très probable lorsque le rapport de la hauteur du relief à son diamétre moyen est supérieur à un demi et, ou, lorsque le plus grand angle que fait l'un des plans du poinçon est supérieur à 50 degrés. Ces valeurs sont données à titre indicatif et ne constituent pas des limites, lesquelles sont déterminées par le poids de la nappe, la nature, la longueur et la frisure des fibres. Il en résulte lorsque la profondeur de l'embouti dépasse la limi-te de déformabilité, propre à la nappe dont on dispose, les objets obtenus présentent des irrégularités d'épaisseur voir des perforations redhibitoires. Pour pallier cet inconvénient diverses méthodes ont été proposées, qui sont soit des traitements préalables de la nappe pour lui conférer une résistance améliorée, soit des artifices au niveau de la composition fibreuse pour limiter les contraintes, soit enfin une combinaison le ces deux moyens. tes traitements sur nappe sont des traitements de consolidation traditionnels pour imprégnation, pulvérisation de liant et, ou aiguilletage par exemple tel que décrit dans le BF 1.502.654. Ces méthodes présentent un inconvénient car l'augmentation Je la résistance augmente la stabilité dimentionnelle. Meme dans le cas de la consolidation par un simple aiguilletage la mobilité des fibres est réduite et devient insuffisante surtout dans les zones où la nappe est soumise à des efforts de traction dans une direction combinés à des efforts de compression dans une direction perpendiculaire, cwest-à-dire dans les parties de l'objet embouti où la nappe doit après déformation, par un phénomène de rétreint, occuper une surface inférieure à sa surface initiale. Celà se traduit dans la plupart des cas par des plis inacceptables. D'autre part, certaines nappes fibreuses ne peuvent supporter sans dommage les traitements d'aiguilletage du fait de la fragilité et,(ou) de la longueur des fibres constitutives. On peut limiter les contraintes dans la nappe au moment de la mise en forme tel que décrit dans le BF 1.108.825 en utilisant une nappe formée pour partie appréciable de fibres rétractables et en combinant la rétraction thermique de la nappe et la mise en forme. On procède encore à une mise en forme à chaud tel que décrit dans le BF 1.266.771 par mise en forme et pressage à chaud de nappes contenant des mélanges de fibres synthétiques dont certaines se sont pas étirées. Mais ces procédés mettent en oeuvre des fibres synthétiques spéciales généralement peu économiques et dont l'emploi peut éven tuellement ne pas être techniquement possible eu égard à leurs propriétés physico-chimiques. Il a maintenant été trouvé un nouveau procédé de mise en forme applicable à des nappes fibreuses de toutes natures et permettant d'obtenir dans des conditions économiques des objets en Nontissés emboutis. L'invention concerne un procédé de fabrication d'articles Nontissés en forme par emboutissage d'une nappe de fibres ou filaments continus de faible cohésion, puis consolidation de la nappe dans la forme obtenue, caractérisée en ce qu'on maintient la nappe pendant l'opération de formage entre deux supports déformables, la déforma tion des supports étant, dans une réalisation préférée, limitée dans la direction des contraintes maximales et leur allongement dans cette direction compensée par un rétrécissement dans le sens sensiblement perpendiculaire, le coefficient de frottement des fibres ou filaments continus.constitutifs de la nappe sur le support étant supérieur aux forces de frottement fibres à fibres de celle-ci. L'exécution concerne également le dispositif pour la réalisa tion du procédé qui est caractérisé en ce qu'il comporte un porte poinçon commandé par un vérin hydraulique ou pneumatique animé drun mouvement alternatif et permettant de faire agir un poinçon suivant la loi de mouvement appropriée grâce à un groupe de commande et d'autre part dtappliquer le poinçon sur la matrice de relief correspondant avec une certaine pression, deux supports déformables de maintien de la nappe qui se présentent au repos sous la forme d'éléments tubulaires ou tronconiques fermés à une extrêmité, des moyens permettant de mettre ces supports en tension et de les amener à une forme sensible ment plane, des moyens permettant de maintenir la tension des supports constante pendant la phase de déformation, des moyens pour mettre en place la nappe prédécoupée, enfin des moyens permettant de consolider la nappe en forme. Les nappes de fibres convenant pour la réalisation de l'inven- tion peuvent être réalisées par l'une quelconque des techniques ser vant à disposer ou agencer les fibres sous forme d'une nappe, d'une bande, ou mieux permettant d'obtenir directement la nappe de fibres sous forme d'une pièce de surface et contour bien définis directement utilisable par le dispositif d'emboutissage.Ces techniques comprennent celles qui sont réalisées par voie séche telles que cardage, cardage sssocié aux moyens de nappage type Blamire et Camal Backs le dépit par voie pneumatique soit sous forme de bande ou de manière discontinue suivant un procédé bien connu en chapellerie, celles qui sont réalisées par voie humide à laide d'une dispersion aqueuse de fibres suivant les techniques papetières habituelles. Il est bien évident que, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut également utiliser des nappes obtenues suivant des procédés connus sous le nom de "Spun boWded". Les nappes utilisables selon l'invention peuvent avoir tous les poids au métre carré accessibles par les techniques décrites plus haut et en particulier les nappes de poids compris entre 20 gr/m2 et 300 gr/m2. Les fibres ou filaments qui entrent dans la composition de ces nappes peuvent être naturelles (animales ou végétales) artifi cielles et (ou) synthétiques (organiques ou minérales) pures ou en mélanges. Selon l'invention une pièce, découpée dans la nappe de base et dont le contour et la surface sont adaptés aux dimensions et forme de l'article à obtenir, est placée et serrée entre-deux supports déformables; chacun de ces supports est constitué d'un élément textile tubulaire cylindrique, tronconique ou conique obtenu soit directement par tricotage de fils textiles naturels, synthétiques ou mntalliques, soit par confection à partir d'un tissu ou d'une grille constitués de fils élastiques en chaine et non plastique en trame, les fils non elasti- ques étant placés au moment de la confection dans la direction des génératrices du tube ou du cone.Dans le cas où on utilise un élément cylindrique ou tronconique celui-ci est fermé à l'une de ses extrêmités de manière à obtenir, lorsque l'on soumet l'autre extrémité à une traction multidirectionnelle dans un plan, une surface continue sensiblement plane. Les figures l et 2 annexées illustrent comment le support peut être réalisé et de quelle manière il peut être mis sous une forme sensiblement plane. Selon l'invention la matrice est réalisée de manièretelle que l'on puisse traiter la nappe au travers d'elle par traitement à l'air chaud par exemple, elle sera par conséquent réalisée dans un matériau permettant le passage de l'air et résistant à la température telles que tôle perforée, toile métallique. Même le poinçon sera de préfé rence réalisé de la même manière pour permettre le traitement de consolidation. Pour la réalisation du Procédé selon l'invention la nappe est placée entre les supports et l'ensemble mis au dessus de la matrice qui présente en creux la forme de l'objet à fabriquer. le poinçon dans son mouvement d'approche de la matrice entre en contact avec l'ensemble supports-nappe qui se déforme suivant la loi de déformation imposée par les supports puis le plaque sur la matrice. Selon un mode opératoire préféré de l'invention la nappe présente d'une manière potentielle des propriétés d'autoliage obtenues par incor poration au moment du nappage de fibres et/ou poudres Thermoplasti ques ou par addition d'un solvant latent. La consolidation est alors obtenue par traitement thermique à l'aide d'un courant de fluide chaud ou par chauffage préalable de la matrice et du poinçon. Le procédé d'emboutissage selon l'invention présente les avantages suivants : la nappe très déformable garde sa cohésion grâce à la déformation progressive des supports qui permettent aux fibres de se déplacer les unes par rapport aux autres sans destruc turation. Le procédé est économique car il permet d'éviter un traitement de consolidation intermédiaire. Signalons que l'invention est particulièrement intéressante lorsque l'on désire réaliser des articles nontissés en forme à partir de nappe de fibres très fragiles telles que les fibres minérales ou très courtes. La figure 3 --- annexée montre comment peut être réalisée ltinvention sans la limiter. Sur cette figure, la nappe prédécoupée (4) est placée sur le support (5) en tension, puis est pincée par le deuxième support (z) l'ensemble de commande (10) et le vérin pneumatique (1) actieanent le poinçon (3) qui descend, déforme et plaque l'ensemble constitué par les supports et la nappe sur la matrice (7). Un courant d'air chaud issu de la batterie (9) traverse la nappe et provoque sa consolida tion par fusion de certaines de ses fibres. L'exemple suivant illustre l'invention sans la limiter. EXEMPLE A la sortie dtune ligne de carderie produisant une nappe de 180gr/m2 constituée pour 6o % en poids de fibres de viscose 40 mm. de longueur 3,3 dtex de titre et pour 40 % de fibres de polypropylène 32 mm de longueur et de 1,7 dtex de titre, on découpe dans la nappe des disques de 200 mm environ de diamétre. Un disque est placé entre deux supports textiles sous tension ayant les caractéristiques suivantes Manchons de "Jersey" tubulaire diamétre au repos : 100 mm., longueur au repos 300 mm, une extrêmité du manchon est fermé au moyen d'un lien, le fil utilisé pour la réalisation du tricot est en polyester et à un titre de 110 dtex. Les manchons ont été mis sous tension sur une armature circulaire de diamétre 210 mm au moyen de 8 masses métalliques pesant chacune ?OG g accrochées rngulièrement sur la périphérie du manchon suivent figure (3), ils déterminent ainsi à l'intérieur du cercle défini par l'armature deux surfaces parallèles sensiblement planes qui emprisonnent le disque do nappe, l'ensemble étant susceptible de se déformer sous l'action du poinçon. Le poinçon qui est constitué d'une demi sphère de tôle perforée de diam*re 1r0 mm entraîne l'ensemble supports nappe jusqu'à la matrice et l'applique sur celle-ci avec une pression de 300 gr/cm9 environ. La matrice présente en creux une empreinte suivant la figure ( 3) en annexe; demi sphère de diamétre 135 mm raccordée a' un tore dont le cercle générateur a un diamétre de 50 mm. Elle est réalisez en tôle perforée. Un courant d'air chaud à 2100 C est forcé à travers les perforations de la matrice pendant 40 secondes,- de manière à ramollir les fibres de polypropylène de la nappe qui, sous l'action de la chaleur et de la pression,lient les fibres de nappe. Après refroidissement le poinçon est relevé et la demi sphère Nontissé obtenue, et utilisable par exemple comme renfort de ballon, est séparée des supports en tricot. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'articles Nont4lasés en forme par emboutissage de nappes fibreuses suivi dtune consolidation dans la forme caractérisé en ce qu'on maintient la nappe pendant l'opération de formage entre deux supports déformables. 2. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la déformation des supports est limitée dans la direction ou les efforts provoquant la déformation sont les plus importants. 3. - Dispositif pour la réalisation du procédé selon la revendica tion 1 caracterisé en ce qutil comporte deux supports de nappes placés entre le poinçon et la matrice, constitués par des éléments textiles déformables , tricotés ou tissés, pouvant prendre sous tension une forme sensiblement plane, mais qui au repos se présentent sous la forme de manchons cylindriques, coniques ou tronconiques, les moyens pour mettre sous tension les supports, des moyens de mise en forme de la nappe, enfin des moyens pour conso lider la nappe en forme. 4.- Dispositif pour la réalisation du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte deux supports de nappes placés entre le poinçon et la matrice, constitués par des éléments déformables tissés réalisés avec des fils élastiques en chaîne ou en trame.