Brevet FR2461051A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne la production de feutre. Selon un mode de réalisation particulier, cette invention concerne la production d'une substance filtrante constituée par du feutre imprégné de résine. Le procédé de fabrication du feutre implique l'injection de vapeur d'eau saturée dans une nappe de fibres telles que des fibres de laine et la soumission de la nappe à une action de friction latérale, par exemple alors que cette dernière est comprimée entre des bandes de toile recouvrant deux rouleaux d'alimentation placés en regard l'un de l'autre. Le procédé est mis en oeuvre en effectuant deux passes ou plus, la pression étant accrue d'une passe à la suivante. Si nécessaire, la masse speci fique du feutre résultant peut être accrue par une étape de foulage ou foulonnage dans laquelle le feutre est soumis à une friction entre des rouleaux, sous une pression considérable, de telle sorte que le feutre subit une contraction latérale appréciable. Le feutre est normalement foulé successivement dans deux directions perpendiculaires entre elles pour éliminer les contraintes monodirectionnelles. Le feutre résultant est complètement humidifié à la fin de ce procédé usuel et il est calandré pour exprimer 11 excès d'eau avant de le sécher dans un dispositif étendeur. Du feutre imprégné de particules de certaines résines a été utilisé comme substance filtrante pour l'extraction des particules de poussières. La substance filtrante est constituée d'un feutre en matière prote inique, telle que la laine, au sein de laquelle sont dispersées des particules dtune matière résineuse comme la résine de t-butylphénol et de formaldéhyde modifiée par de la colophane. La charge électrostatique qui apparaît entre les fibres de laine du filtre permet d'emprisonner les particules de poussières. Une telle substance filtrante est par exemple décrite dans les brevets-britanniques NO 613 915 et 637 798. Le brevet britannique NO 613 915 précité décrit un procédé de production d'un tel feutre imprégné de résine, ce procédé de comprenant le mélange des particules de résine avec une blousse de fibres avant de carder celle-ci pour produire une nappe de fibres. La nappe résultante imprégnée de résine est ensuite soumise à un procédé usuel de fabrication de feutre tel que décrit plus haut. Un tel procédé présente cependant des in convénients. Les inconvénients principaux consistent en ce que les particules de résine qui se sont chargées d'électricité statique au cours des opérations mécaniques de mélange et de cardage se déchargent pendant le procédé de fabrication du feutre en raison de lthumidité et de la température élevées, de sorte qutune partie de la résine tend à être éliminée du feutre. Le feutre final est habituellement passé entre des rouleaux pour recharger les particules de résine. Un second procédé de production de feutre imprégné de résine est décrit dans le brevet britannique NO 637 798 précité. Selon ce procédé, la résine est introduite dans le feutre sous forme de solution ou d'une manière équivalente sous forme de dispersion et, après séchage du feutre, ce dernier est soumis à des flexions mécaniques pour fracturer la matière résineuse et la réduire en petits fragments. Ce procédé présente cependant ltinconvénient consistant en ce que le séchage du feutre imprégné peut conduire à une migration des particules#de résine vers la surface dudit feutre et en ce que la substance filtrante'résultante peut présenter une surface poussiéreuse, ce qui interdit l'uti- lisation de cette substance dans -certains filtres à poussières. La présente invention a e'été conçue et mise au point en ayant présents à l'esprit les problèmes précités. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication de feutre selon lequel une nappe de fibres constituée de fibres protéiniques et éventuellement d'autres fibres naturelles ou synthétiques est chauffée dans des conditions de séchage minimal (comme défini plus loin dans le présent mémoire) jusqwtâ une température comprise entre 600 et 1000C et est ensuite soumise à une action de formation de feutre, pour produire le feutre désiré, les fibres nté- tant traitées par la vapeur à aucune phase du procédé. Le filtre résultant nta pas besoin d'être calandré ou séché et il se révèle être d'une qualité comparable â celui produit par les procédés usuels. La Demanderesse a trouvé que les fibres prote iniques, en particulier les fibres de laine, contiennent une quantité d'eau suffisante, dans les conditions normales, pour fournir lthumidité requise pendant le procédé de formation du feutre. Par exemple, la blousse mérinos 70 contient environ 13,5 % d'eau libre, dans les conditions ambiantes domestiques telles que définies par l'essai normalisé Bradford (200C et humidité relative de 65 %). Si la température est augmentée, la quantité d'eau retenue pour une humidité relative donnée décroft, de sorte que de l'eau est libérée. Par exemple, un échantillon de laine qui semble sec au toucher donne un toucher humide s'il est chauffé rapidement. Conformément au procédé de l'invention, les fibres sont chauffées à la température requise pour la formation du feutre et ce, dans les conditions d'un séchage minimal. Lt expression "séchage minimal" utilisée dans le présent mémoire se réfère à un traitement thermique des fibres et signifie que les fibres sont chauffées d'une manière telle quton ne laisse pas s'évaporer l'eau libérée par les fibres, mais que cette eau reste à ltintérieur de la nappe de fibres. Ltétape de chauffage peut être réalisée de diverses maniè- res. Conformément à un premier processus, la blousse de fibres peut être chauffée rapidement pour minimiser le séchage, cXest-à- dire que la température désirée est atteinte avant que ltévapo- ration de l'eau ne survienne. Ce chauffage peut être obtenu par aspiration d'air chaud à travers la nappe ou par chauffage à haute fréquence. De préférence, la nappe est chauffée à la température désirée en deux minutes au maximum. Selon un second processus, qui est celui que l'on préfère, la nappe est chauffée en faisant passer de l'air saturé chaud à travers ladite nappe. Selon ce dernier processus, la durée de chauffage n'est pas aussi déterminante que dans le premier processus, puisque les fibres ne perdent pas d'eau étant donné que l'air est saturé d-thumidité. Lorsque la température est particulièrement élevée et que l'air est très sec, par exemple par temps chaud et sec, la teneur en humidité des fibres prote iniques peut se trouver diminuée, avant la formation du feutre jusqu'j venir en dessous de celle qui est nécessaire à l'obtention d'un feutre de bonne qualité. Par conséquent, il peut être nécessaire de mettre préalablement la nappe dans des conditions favorables, en la soumettant à ltaction d'une atmosphère d'humidité raisonnablement élevée, avant chauffage, pour assurer une teneur en humidité suffisante. Cette étape de conditionnement préalable n'est souvent pas nécessaire. Les fibres protéiniques utilisées sont de préférence des s fibres de laine, par exemple de la blousse mérinos 70 . La nappe peut comprendre d'autres fibres naturelles ou synthétiques par exemple des fibres à base de caséine, des fibres de rayonne, des fibres polyester et des fibres acryliques, de préférence en des quantités allant jusqusà 25 % en poids, par rapport au poids total des fibres. Ces fibres peuvent être incorporées pour conférer une résistance mécanique au feutre ou bien d'autres propriétés souhaitables. La nappe chauffée est soumise à une action de formation de feutre qui comporte un traitement de friction latérale ou rotative, sous compression simultanée, ce qui peut être obtenu en utilisant une presse classique pour la fabrication du feutre ou bien une presse vibratoire qui correspond à une conception différente ou encore des rouleaux de durcissement. La pression appliquée est généralement dans l'intervalle allant de 1 750 Fa à 35 000 Fa, cette pression étant normalement comprise entre 1 750 Fa et 14 000 Fa, en fonction de ltépaisseur du feutre et de la masse spécifique requise. Des feutres fins adéquats ont e'été obtenus en utilisant des pressions allant jusqutà 15 400 Fa. La fréquence d'oscillation de l'action de formation du feutre peut varier. La formation usuelle du feutre s'effectue normalement à 100 - 200 cycles/min, quoique la Demanderesse ait trouvé que des feutres peuvent tre aussi obtenus à des fréquences plus élevées, par exemple 1 420 cycles/min, à ltéchelon du la oratoire Pour la production à grande échelle, la consommation d'énergie pour l'obtention d'une fréquence aussi élevée ne serait pas économique et il a été trouvé que des fréquences d'au moins 200 cycles/min, en particulier comprises entre 250 et 300 cycles/min, conviennent très bien en pratique. La nappe chauffée peut subir une série a'actions de formation du feutre, sous une pression croissant progressivement, de façon a' obtenir un feutre dense. Ainsi, la nappe peut être initialement soumise à une action de friction, pour pré-formation du feutre, à très basse pression, puis à une action de formation de feutre à des pressions plus élevées, ce qui peut être particulièrement avantageux pour les feutres épais. La qualité des fibres protéiniques, en particulier de la laine, peut présenter des variations naturelles, mais en général difficiles à définir, ce qui peut entraîner une modification de l'aptitude à la formation du feutre ; il peut être par conséquent nécessaire, pour certaines nappes de fibres, de poursuivre ltac- tion de formation du feutre pendant une durée plus longue que pour d'autres nappes ou bien il peut être nécessaire de répéter ce processus de formation du feutre. On peut laisser refroidir naturellement le feutre résultant ou bien on peut le refroidir par aspiration d'air à travers ledit feutre. Pendant le refroidissement, la fibre reprend, par absorption, lthumidité libérée par chauffage et ainsi, il n'est pas nécessaire d'effectuer une étape de séchage. La Demanderesse a trouvé que le procédé de formation de feutre selon l'invention convient parfaitement à la production de feutre imprégné de résine, étant donné que les conditions de la formation du feutre correspondent à un degré de siccité de beaucoup plus élevé que celles du procédé usuel de formation du feutre et que les étapes de calandrage et de séchage ne sont pas nécessaires. Par conséquent, conformément à un mode de réalisation de l'invention, la nappe de fibres est imprégnée d'une résine pul vérulente, en une quantité de 10 à 40 % en poids par rapport au poids des fibres. Le feutre imprégné de résine peut être avantageusement préparé par un procédé comprenant les étapes consistant (a) à mélanger les fibres prote iniques, constituées de préférence par une blousse de laine, à 10 (b) à carder les fibres imprégnées de résine pour produire une nappe (c) à chauffer cette nappe jusqutà une température de 600 à 1000C, dans des conditions de séchage minimal (d) à soumettre la nappe issue de ltétape (c) à une action de formation de feutre, pour obtenir un feutre ; et (e) à laisser refroidir le feutre les fibres n'étant traitées par de la vapeur d'eau à aucun moment du procédé. Le feutre obtenu par le procédé précité contient des particules de résine uniformément réparties dans la masse de ce feutre et il constitue une substance filtrante très efficace. I1 n'est pas nécessaire de recharger en électricité statique les particules de résine, puisque la charge conférée à celles-ci pendant les opérations mécaniques de mélange et de cardage est conservée au cours de lé'tape de formation du feutre. Les fibres protéiniques utilisables pour la production d'une substance filtrante comprennent les fibres de laine, telle s que la blousse de laine mérinos 70S, qui est un sous-produit pro- venant de la production de laine peignée, cette blousse étant constituée de fibres courtes obtenues lors du peignage de la matière première. Les fibres sont mélangées à la poudre de résine qui présente de préférence des dimensions de particules de 0,076 mm. En général, la résine est présente en une quantité allant de 10 à 40 % en poids, par rapport au poids des fibres, et de préférence d'environ 15 %. Les fibres et la résine peuvent être par exemple mélangées dans un récipient contenant deux séries de pales rotatives tournant en sens-inverses. De résines avantageuses sont décrites dans les brevets précités, la résine préférée étant une résine-de tertiobutylphénol et de formaldéhyde modifiée par de la colophane. Tous résidus provenant de la nappe ou tous déchets de coupe provenant de la substance filtrante et ayant eété déchiquetés, peuvent être aussi mélangés à la résine et aux fibres pour éviter tout gaspillage. Les fibres imprégnées de résine sont cardées sur une cardeuse usuelle pour laine et/ou coton. I1 est généralement avantageux de charger de résine les cardes de a cardeuse avant introduction des fibres imprégnées de résine, pour éviter tout enlèvement de résine des fibres par les cardes. L'étape de chauffage peut être effectuée comme décrit precédemment. L'intervalle de température préféré est compris entre 700 et 800C, quoique, pour de courtes durées, ces températures puissent être dépassées sans perte d'efficacité de la résine. Les fibres imprégnées de résine contiennent un plus faible pourcentage d'eau que les fibres seules, mais la teneur en eau est encore suffisante pour permettre une formation réussie de feutre. La formation de feutre naturel, aussi bien que celle de feutre imprégné de résine, peut être effectuée en mettant en oeuvre un procédé continu ou un procédé discontinu. La nappe de fibres provenant de la cardeuse peut être amenée sur un transporteur perforé sur lequel ladite nappe peut être chauffée par aspiration d'air chaud, de préférence saturé d'humidité, et introduite dans une presse vibratoire. Puisque des pressions relativement faibles sont nécessaires, on peut utiliser une vessie remplie d'air pour la pressurisation, et si cette vessie est de longueur convenable, elle peut aussi servir de structure flexible de support de la plaque vibratoire.La vitesse du transporteur peut être réglée de façon à ce que les opérations de chauffage et de formation du feutre soient d'égales durées, de telle sorte que lorsqu'unie longueur de nappe atteint la température requise, ladite nappe puisse passer directement dans la presse quand la formation d'une longueur précédente de feutre est terminée. Selon un autre mode de réalisation, on peut utiliser une chaîne de fabrication continue en faisant défiler une bande transporteuse supérieure et une bande transporteuse inférieure à travers la presse et en leur transmettant des vibrations pour former le feutre. La substance filtrante préparée conformément à l'invention est au moins aussi efficace que celle obtenue lear le procédé de l'art antérieur et elle ne présente pas l'inconvénient d'une surface poussiéreuse.Ainsi, cette substance convient parfaitement dans tous les types de filtres à poussières, y compris les casques de protection vis-à-vis des poussières du type décrit dans "The Dust Helmet Protection for Head, Eyes and Lungs" (Protection, à l'aide d'un casque, de la tete, des yeux et des poumons, vis-à-vis des poussières), par G.K. Greenough, Underground Services Vol. 2, NO 5. L'invention sera maintenant illustrée plus en détail par les exemples suivants, donnés à titre non limitatif. Exemple 1 En utilisant une petite presse vibratoire, dans laquelle la fréquence des vibrations est de 1380 cycles/min, on obtient des pièces de feutre présentant une épaisseur descendant jus qusà 1,5 mm, en mettant en oeuvre un morceau de 15,24 cm x 30,48 cm de nappe de laine mérinos imprégnée de résine et une pression de 15 750 Pa. L'action de friction est exercée d'une manière sensiblement rotative avec une amplitude inférieure à environ 3,2 mm ; les plateaux de presse sont revêtus d'une planche de bois aggloméré pour assurer un bon assujettissement ou accrochage pendant la friction. La nappe a été préalablement chauffée jusqu'à atteindre une température de 800C en deux minutes par passage d'air chaud à travers ladite nappe.Après formation du feutre, le produit est retiré de la presse et laissé refroidir sur un banc de refroidissement. Les essais effectués sur la substance filtrante résultante, se présentant sous la forme d'une couche mince, révèlent que son efficacité n'est pas altérée et que le feutre n'est pas poussiéreux. Exemple 2 On fabrique du feutre, à ltéchelon industriel, en mettant en oeuvre une action de friction uniquement latérale, comme danslafabrication usuelle du feutre, la direction du mouvement étant pratiquement parallèle à la direction moyenne des fibres, en utilisant une nappe de fibres identique à celle de l'exemple 1. La fréquence mise en oeuvre est inférieure à 250 cycles/min et l'amplitude est d'environ 1,27 cm. Le feutre résultant présente des propriétés similaires à celui obtenu dans ltexemple 1. Exemple 3 2 On prépare une nappe pesant approximativement 300 g/m en mélangeant une blousse mérinos 70 avec 15 % de résine de tertiobutylphénol et de formaldéhyde, modifiée par de la colophane, et en cardant la blousse résultante sur un dispositif de formation de nappe. Des morceaux de la nappe, mesurant en viron 38 cm x 18 cm, sont chauffés par aspiration d'air, à une température de 700 I 800C, à travers lesdits morceaux, pendant deux minutes, à la vitesse de 40 à 60 cm/min. Ces morceaux sont ensuite transférés dans une presse hydraulique dont le plateau supérieur est adapté à osciller selon un mouvement sensiblement circulaire présentant une amplitude d'environ 3 mm.Par soumission aux mouvements de friction de la presse, à une fréquence de 300 à 350 cycles/min pendant 2,5 minutes, sous une pression de 16 800 Fa, la nappe est consolidée pour devenir un 3 feutre homogène présentant une masse volumique d'environ 0,1 g/cm Exemple 4 Des morceaux du matériau décrit dans l'exemple 3 sont traités exactement comme indiqué dans exemple 3, sauf que ltampli- tude des oscillations est accrue jusqu'à environ 7 mm tandis que la fréquence est maintenue à 300 cycles/min. On obtient un feu 3 tre homogène présentant une masse volumique dtenviron 0,09 g/cm3. Exemple 5 2 Une nappe pesant approximativement 110 g/m est#préparée en mélangeant la résine avec une blousse mérinos 705 contenant 10 % d'une rayonne à fibres de 2 deniers et de 36,5 mm de long. Des morceaux de cette nappe sont préchauffés exactement comme dans l'exemple 3 et consolidés, pendant 2a5 minutes en mettant en oeuvre une fréquence d'oscillation de 1430 cycles/min, avec une amplitude d'environ 3 mm, et une pression de 16 800 Pa. On obtient un feutre présentant une masse volumique de 0,07 à 0,08 3 g/cm3. Exemple 6 Une nappe est préparée et traitée exactement comme dans l'exemple 5, sauf que le mélange à base de fibres contient 25 ,% de rayonne. On obtient un feutre présentant la meme masse volumique. Exemple 7 On prépare et on traite une nappe, exactement comme dans exemple 5, sauf quton utilise des fibres acryliques de 2,5 deniers et de 50,8 mm de long, au lieu de rayonne. On obtient un feutre présentant la même masse volumique. Exemple 8 Une nappe est préparée et traitée exactement comme dans l'exemple 6, sauf quton remplace la rayonne par des fibres acryliques de 2,5 deniers et d'une longueur de 50,8 mm. On obtient un feutre présentant la meme masse volumique que celui de ltexem- ple 6. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé de production de feutre et aux produits décrits ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de feutre, selon lequel on chauffe une nappe de fibres constituée de fibres protéiniques et éventuellement d'autres fibres naturelles ou synthétiques, jusqu'à une température comprise entre 600 et 100 C,puis l'on soumet cette nappe à une action de formation de feutre, procédé caractérisé en ce que le chauffage est conduit dans des conditions de séchage minimal et en ce que les fibres ne sont, à aucun moment du procédé, traitées par de la vapeur d'eau. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe précitée de fibres est mise dans des conditions préalables convenables d'humidité, dans une atmosphère d'humidité élevée, avant son chauffage. 3. Procédé selon lune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la nappe de fibres est chauffée avec de l'air chaud ou par chauffage haute fréquence. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chauffage précité dure deux minutes au maximum. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la nappe précitée de fibres est chauffée par passage d'air chaud, saturé d'humidité, à travers ladite nappe. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications presse dentes, caractérisé en ce que la nappe précitée de fibres contient une résine pulvérulente en une quantité comprise entre 10 et 40 %, en poids, par rapport au poids des fibres 7. Procédé de production d'un feutre imprégné de résine, caractérisé en ce qutil comprend les étapes consistant (a) à mélanger des fibres protéiniques et éventuellement d'autres fibres naturelles ou synthétiques avec 10 à 40 % en poids, par rapport au poids des fibres, d'une résine pulvérulente, ayant notamment des particules de tordre de 0,063 mm (b) à carder les fibres imprégnées de résine pour obtenir une nappe ;; (c) å chauffer cette nappe jusqu'à une température comprise entre 100 et 1000C, dans les conditions d'un séchage minimal (d) à soumettre la nappe provenant de l'étapé (c) à une action de formation de feutre ; et (e) à laisser refroidir le feutre ainsi obtenu lesdites fibres n'étant à aucun moment du procédé traitées par la vapeur d'eau. 8. Procédé selon lune des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la nappe précitée de fibres contient 15 % en poids de résine pulvérulente, ce pourcentage étant exprimé par rapport au poids des fibres. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la résine précitée est une résine de tertiobutylphénol et de formaldéhyde modifiée par de la colophane. 10. Feutre et notamment feutre imprégné de résine, utilisable comme substance filtrante, caractérisé en ce qutil est préparé par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.