Brevet FR2540895A1 — publié le 19840817

PROCEDE POUR RACCOURCIR DES FIBRES TEXTILES, NOTAMMENT DES DECHETS DE COTON BLANCHI, FIBRES OBTEMUJES PAR CE PROCEDE ET APPLICATION DE CELLES-CI EN TAN'T QUE MATELAS ABSORBANT L'invention concerne un procédé pour raccourcir des fibres textiles, notamment des déchets de coton blanchi, consistant à: a/ faire passer en continu un matelas de fibres entre une plaque à auge et un cylindre d'alimentation muni d'aspéri- tés arrondies tournant dans le sens d'alimentation du mate- las de fibres et exerçant une pression sur celui-ci, b/ tirer le matelas de fibres par delà la plaque à auge au moyen d'un tambour muni d'aspérités tranchantes tournant dans le même sens que celui du cylindre d'alimentation et à une vitesse circonférentielle supérieure à celui-ci, c/ reformer la nappe de fibres. Elle a également pour objet les fibres textiles obtenues par ce pro- cédé et l'application de celles-ci à la réalisation de matelas absor- bants pour articles à usage unique, notamment des couches pour bébés. La fabrication de non-tissés par voie sèche, à partir de fibres de faible longueur est connue Cependant, les procédés mis en oeuvre ne consistent passà raccourcir les fibres, mais simplement à ouvrir la matière première et à répartir les fibres de manière unidirectionnelle ou aléatoire, selon le non-tissé désiré. Le brevet français NO 2322941 décrit un procédé de préparation au cardage d'une matière en fibres textiles qui consiste à faire passer un matelas de fibres entre un cylindre alimentaire et un support en forme d'auge, puis à présenter la nappe ainsi formée à un tambour briseur à pointes qui la démêle et l'ouvre. Les fines touffes obtenues sont entraînées par une lame d'air vers un tambour perforé pour former une nouvelle nappe qui est présen- tée au tambour à pointes de la carde. Ce procédé est simplement destiné à améliorer la séparation des fibres et ne contribue pas à leur raccourcissement. Le brevet français NO 2411257 décrit également un dispositif destiné à ouvrir et à nettoyer des déchets de coton au moyen de cylindres démêleurs situés dans la zone de démêlage. De même ce dispositif ne permet pas de raccourcir les fibres de coton. L'objet de l'invention est de proposer un procédé permettant de rac- courcir les fibres de coton de manière à pouvoir les utiliser, lors de la fabrication de matelas absorbants, sur des machines à couches pour bébés, habituellement alimentées en pâte papetière. Les paramètres et les éléments du dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention sont les suivants la pression exercée par le cylindre d'alimentation sur le matelas de fibres est supérieure à 0,25 èMl Pa, la vitesse circonférentielle du tambour muni d'aspérités tranchantes est au moins 50 fois supérieure à la vitesse circonférentielle du cylindre d'alimentation, dans l'espace vertical situé entre le cylindre d'alimentation et le tambour muni d'aspérités tranchantes, à hauteur du point de rencontre entre la tangente verticale et la circon- férence du tambour muni d'aspérités tranchantes, est pré- sent un moyen permettant de rompre tout ou partie des fibres textiles ayant une longueur supérieure à 10 mm. Les aspérités arrondies dont le cylindre d'alimentation est muni peu- vent être formées de barres transversales à section circulaire ou de cannelures qui permettent à la fois l'avancement du matelas mais également son maintien c'est à dire qui l'empêchent de glisser sous l'action du tambour muni d'aspérités tranchantes. Le matelas de fibres est de préférence constitué des fibres provenant de déchets récupérés dans des filatures ou dans des usines de traitement de coton Les déchets de coton sont en général formés de fibres de longueur bien trop importante pour être transformées telles quelles sur des machines à couches Le fait de pouvoir réutiliser ces déchets de coton est d'ailleurs un des avantages importants procurés par l'invention En effet, l'économie réalisée de ce fait se répercute sur le coût de la matière première formant les matelas absorbants et diminue d'autant le prix de revient de l'article fini qui est en l'occurence, un article à usage unique On peut ainsi estimer que le matériau absorbant, obtenu par cette voie coûte deux à trois fois moins cher que celui obtenu à partir des fibres provenant de pâte à papier. Le moyen permettant de rompre tout ou partie des fibres textiles ayant une longueur supérieure à 10 mm peut être une avancée verti- cale tranchante telle que son bord supérieur soit situé à hauteur du centre du tambour muni d'aspérités tranchantes C'est à dire, en d'autres termes, à hauteur du point de rencontre entre la tangente verticale et la circonférence du tambour. Parmi les tambours à aspérités tranchantes on -peut citer: les tam- bours à pointes, les tambours à dents de scie, les tambours à aiguilles, les tambours à crochets. Parmi ceux-ci, les tambours à dents -de scie et les tambours à pointes seront préférés et surtout les tambours comportant 70 000 à 90 000 pointes. De préférence, l'écartement entre l'extrémité des aspérités tran- chantes et le bord supérieur de l'avancée verticale est compris entre 0,1 et 1 mm et mieux entre 0,2 et 0,6 mm. Afin d'obtenir une répartition statistique plus homogène de la lon- gueur des fibres il est préférable de recommencer l'opération décrite ciavant plusieurs fois mais en l'absence du moyen permettant de rompre les fibres. De préférence, l'opération sera recommencée deux, ou mieux, trois fois. Pour la première opération c'est à dire l'opération plus particulièrement objet de l'invention, le tambour à pointes procure les meilleurs résultats. De préférence, la vitesse circonférentielle du cylindre d'alimentation est comprise entre 0,05 m/s et 0,3 rn/s et celle du tambour muni d'aspérités tranchantes est comprise entre 25 m/s et 70 m/s et mieux entre 0,15 et 0,25 m/s pour le cylindre d'alimentation et 35 et 45 m/s pour le tambour muni d'aspérités tranchantes. L'invention a également pour objet des fibres textiles et notamment des fibres de coton blanchi dont 70 % au moins ont une longueur comprise entre 5 et 15 mm, obtenues selon le procédé précédemment décrit. De préférence, 40 % au moins ont une longueur comprise entre 5-et 10 mm et 30 % au moins ont une longueur comprise entre 10 et mm. L'invention a également pour objet l'application de ces fibres textiles à la réalisation de matelas absorbants pour articles à usage unique, notamment des couches pour bébés. Les fibres textiles obtenues sont, en effet, beaucoup plus absor- bantes que les fibres obtenues à partir de pâte de cellulose et dans les couches présentent, par ailleurs, un taux de fuites inférieur. L'invention est illustrée par la description d'un mode détaillé de réa- lisation et ensuite par des exemples. Description détaillée de l'invention La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif permet- tant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. 40895 La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif permet- tant de mettre en oeuvre le procédé préféré de l'invention C'est- à-dire celui o l'opération de découpage est reproduite trois fois au moyen de trois ensembles opérationnels A, B, C. Le matelas de fibres 1 constitué de déchets de coton blanchi est amené de manière continue sur une plaque à auge 2 au moyen d'un tapis roulant 3 Epousant la face concave 4 de la plaque à auge 2 et à effleurement, est situé un cylindre d'alimentation 5 cannelé ou rainuré Ce cylindre tourne dans le sens indiqué par la flèche et exerce une pression, comprise entre 0,3 et 0,6 M Pa, sur le matelas, par l'intermédiaire de l'arbre de transmission 6 Le bord vertical 8 opposé au bord vertical 7 en regard du tapis roulant 3 est chan- freiné à son sommet Le chanfrein 9 fait un angle avec la verticale, compris entre 0,01 'rt et 0,1 i rad. La jonction du chanfrein 9 et de la face convexe 4 est assurée par l'intermédiaire d'un replat 10 Ce replat passe par la ligne qui relie les centres du cylindre d'alimentation 5 et du tambour à pointes 11 décrit ci-après. A -côté du bord vertical 8 est situé un tambour 1 i muni de 80000 pointes et qui tourne dans le même sens que le cylindre d'alimentation. Ce tambour tire le matelas par delà le replat et déchire ainsi les fibres longues et ouvre les fibres courtes Les fibres ainsi traitées sont amenées, au moyen d'air puisé fourni par le ventilateur 29, par un conduit, formé de la surface inférieure du tambour et d'un sup- port 12, à la sortie 13, qui communique avec un compartiment 14 permettant de reformer la nappe de fibres Ce compartiment est constitué au niveau de la sortie 13, d'un support 15 prolongeant le support 12 et amenant les fibres au contact d'un tambour 16 tournant en sens inverse du tambour précédent Ce tambour 16 est lui-même en contact à un point sensiblement à l'opposé du support 15, avec un cylindre travailleur 17 tournant dans le même sens que le tam- bour 16 Le tambour 17 est lui-même adjacent à un tambour 18 tour- nant en sens inverse, de manière à compacter la nappe quand elle passe entre les deux rouleaux, puis à l'évacuer. Les dimensions des éléments du dispositif qui vient d'être décrit sont les suivantes en mm O cylindre d'alimentation 5 180 0 tambour à pointes li 1000 0 tambour 16 780 0 cylindre de compactage 17 130 a cylindre de compactage 18 180 dimension du chanfrein 9 h = 6 mm I = 1 mm Selon la figure 2, est illustré le dispositif qui permet de mettre en oeuvre le procédé préféré de l'invention, c'est-à-dire en trois opéra- tions successives. Après que la nappe de fibres brisées a été compactée entre les cylindres 17 et 18, elle est à nouveau introduite dans un comparti- ment 19 comportant une plaque à auge 20 avec un bord supérieur arrondi, c'est-à-dire une plaque à auge tout à fait normale, et un tambour 21 avec des dents de scie qui sont dirigées dans le sens de la rotation, puis conduite vers un compartiment 22, de formation de nappe, identique au compartiment 14. La nappé de fibres passe ensuite, éventuellement, pour la troisième opération, dans un compartiment 23 identique au compartiment 19 avec une plaque à auge 24 et un tambour à dents de scie 25, puis à nouveau dans un compartiment 26, de formation de nappe, identique aux compartiments 14 et 22, et enfin, est dirigée vers la sortie 27. La nappe étant formée, elle est directement conduite à la machine à couche 28, non illustrée. En ce qui concerne le procédé en deux opérations, les conditions opératoires sont les suivantes lors de la seconde opération, le tambour est un tambour à dents de scie, les pressions exercées par les cylindres d'alimentation sont comprises entre 0,3 et 0,6 M Pa, la vitesse circonférentielle de rotation des différents cylindres et tambours est comprise entre les valeurs suivantes: lère opération 2 ème opération cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchant'es cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes en n/s 0,15 à 0,25 à 45 0,11 à 0,2 à 60 les écartements tambour à aspérités tranchantes lignes prolongeant la partie verticale du bord 8 en regard du tambour muni d'aspérités tranchantes sont compris entre 0,3 et 0,6 mm pour la première opération et entre 0,2 et 0,5 mm pour la seconde opération. En ce qui concerne le procédé en trois opérations, les conditions sont de préférence les suivantes: lors de la deuxième opération le cylindre à aspérités tran- chantes est un cylindre à dents de scie, la pression exercée par les différents cylindres d'alimenta- tion est comprise entre 0,3 et 0,6-M Pa, la vitesse circonférentielle de rotation des différents cylindres et tambours est comprise entre les valeurs suivantes 1 ère opération 2 ème opération 3 ème opération cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes en m/s 0,15 à 0,25 à 45 0,11 à 0,2 à 60 0,11 à 0,2 à 60 les écartements tambour à aspérités tranchantes ligne prolongeant la partie verticale du bord en regard du tam- bour à aspérités tranchantes sont compris entre 0,3 et 0,6 mm pour la première opération et entre 0,2 et 0,5 mm pour les deuxième et troisième opérations. Les exemples ci-dessous illustrent l'invention: Exemple 1-: Deux opérations successives 1 ère opération Le cylindre d'alimentation exerce une pression tourne à une vitesse de 0,2 m/s. Le grammage du matelas de fibres de coton 800 g/m 2. Le tambour comporte 80000 pointes et tourne à m/s L'écartement entre la paroi verticale tangente du tambour est de 0,4 mm. de 0,50 M Pa et blanchi est de une vitesse de du bord et la 2 ème opération (sans chanfrein avec plaque à auge normale) Les caractéristiques du cylindre d'alimentation sont identiques à celles de la première opération mis à part que sa vitesse de rotation est de 0,16 m/s. Le tambour est dans ce cas un tambour à dents de scie qui tourne à la vitesse de 55 m/s L'écartement entre la paroi verti- cale du bord et la tangente du tambour est également de 0,4 mr. Après ces deux opérations on recueille des fibres dont la répartition statistique en ce qui concerne la longueur est la suivante: longueur des fibres (en mm) 10 15 20 25 30 % Exemple 2: Trois opérations successives Les deux premières opérations sont identiques à celles décrites à l'exemple 1. Au sortir de la deuxième opération, le matelas de fibres est soumis à la troisième opération suivante: * les caractéristiques du cylindre sont identiques à celles de la deuxième opération, à savoir: pression 0,50 M Pa et vitesse 0,16 rn/s. * le tambour comporte des dents de scie et tourne à la vitesse de m/s L'écartement entre la tangente du tambour et la paroi verticale du bord est réduit à 0,3 mnm Après ces trois opérations, on recueille des fibres dont la répartition statistique en ce qui concerne la longueur, est la suivante: longueur des fibres (en rnm) 10 15 20 o Exemple 3: Trois opérations successives Les trois opérations ont été effectuées avec des tambours comportant 80000 pointes, dans les mêmes conditions que pour l'exemple 2, pour les écartements, les vitesses et les pressions. On recueille ainsi des fibres dont la répartition statistique en ce qui concerne la longueur est la suivante longueur des fibres (en mr) % 10 50 15 35 20 6 25 5 25 30 3 Exemple 4: Capacité d'absorption La capacité d'absorption du matelas de fibres obtenues selon l'exem- ple 2 a été évaluée de la façon suivante: Des changes pesant 58 g et comportant 49 g de fibres ont été portés par une vingtaine de bébés. Ces changes absorbent environ 4,8 g de fluide corporel par gramme de fibres, alors que dans les mêmes condi- tions, des changes comportant de la mousse de cellu- lose (Fluff) absorbent seulement 4 g/g de fibres Le gain d'absorption est donc de 20 %. Par ailleurs, lors d'observations prolongées, on a pu véri- fier que les changes "coton" fuient moins que les changes " fluff" REVENDICATIONS 1 Procédé pour raccourcir des fibres textiles, notamment des dé- chets de coton blanchi, caractérisé en ce que l'on a/ fait passer en continu un matelas'de fibres ( 1) entre une plaque à auge ( 2) et un cylindre d'alimentation ( 5) muni d'aspérités arrondies tournant dans le sens d'alimentation du matelas de fibres ( 1) et exerçant sur celui-ci une pression supérieure à 0,25 M Pa, b/ tire le matelas de fibres ( 1) par delà la plaque à auge ( 2) au moyen d'un tambour ( 11) muni d'aspérités tranchantes tournant dans le même sens que celui du cylindre d'alimen- tation ( 5) à une vitesse circonférentielle au moins 50 fois supérieure à la vitesse circonférentielle du cylindre d'ali- mentation, c/ reforme la nappe de fibres, et en ce que dans l'espace vertical situé entre le cylindre d'ali- rmentaticn ( 5) et le tambour ( 11) muni d'aspérités tranchantes, à hauteur du point de rencontre entre la tangente verticale et la circonférence du tambour ( 11), est présent un moyen permettant de rompre tout ou partie des fibres textiles ayant une longueur supérieure à 10 mrm. 2 Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le moyen permettant de rompre tout ou partie des fibres textiles ayant une longueur supérieure à 10 mm est constitué par le sommet ( 10) de la plaque à auge ( 2) dont le bord vertical ( 8) du côté du tambour ( 11) muni d'aspéri- tés tranchantes est chanfreiné, ledit chanfrein ( 9) faisant un angle compris entre 0,01 et 0,1 avec la verticale. 3 Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la pression exercée sur le mate- las ( 1) de fibres par le cylindre d'alimentation ( 5) est comprise entre 0,3 et 0,6 M Pa. 4 Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la vitesse circonférentielle du cylindre d'alimentation ( 5) est comprise entre 0,05 m/s et 0,3 m/s et celle du tambour muni d'aspérités tranchantes est comprise entre 25 m/s et 70 m/s. Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le tambour à aspérités tran- chantes ( 11) est choisi parmi les tambours à pointes ou à dents de scie. 6 Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que l'écartement entre l'extrémité des aspérités tranchantes et la ligne prolongeant la partie verticale du bord ( 8) est compris entre 0,1 et 1 mm. 7 Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'une fois que la nappe de fibres a été reformée, les étapes a/, b/, c/ sont à nouveau recommencées en l'absence du moyen permettant de rompre les fibres. 8 Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon la revendica- -tion 7, caractérisé en ce que les étapes a/, b/, c/ sont recom- mencées deux fois ou trois fois. 9 Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon les revendica- tions 7 ou 8, caractérisé en ce que lors de la premrière opération le cylindre ( 11) muni d'aspérités tranchantes est un cylindre à pointes. Procédé pour raccourcir des fibres textiles selon les revendica- tions 8 ou 9, caractérisé en ce que: * le procédé est recommencé deux fois, * lors de la seconde opération, le tambour ( 11) est un tambour à dents de scie, * les pressions exercées par les cylindres d'alimentation ( 5) sont comprises entre 0,3 et 0,6 M Pa, * la vitesse circonférentielle de rotation des différents cylindres et tambours est comprise entre les valeurs suivantes: 1 ère opération 2 ème opération cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes en m/s 0,15 à 0,25 à 45 0,11 à 0,2 à 60 * les écartements tambours à aspérités tranchantes lignes prolongeant la partie verticale du bord ( 8) sont compris entre 0,3 et 0, 6 mm pour la première opération et entre 0,2 et 0,5 mm pour la seconde opération. 11 Procédé pour raccourcir des fibres de coton selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que: * le procédé est recommencé trois fois, * lors de la deuxième opération le cylindre à aspérités tran- chantes est un cylindre à dents de scie, * la pression exercée par les différents cylindres d'alimenta- tion ( 51 est comprise entre 0,3 et 0,6 M Pa * la vitesse circonférentielle de rotation des différents cylindres et tambours est comprise entre les valeurs suivantes: lère opération 2 ème opération 3 ème opération cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes cylindre d'alimentation tambour à aspérités tranchantes en mis 0,15 à 0,25 à 45 0,11 à 0,2 à 60 0,11 à 0,2 à 60 * les écartements tambours à aspérités tranchantes lignes prolongeant la partie verticale du bord ( 8) sont compris entre 0,3 et 0, 6 mm pour la première opération et entre 0,2 et 0,5 mm pour les deuxièmes et troisième opérations. 12 Procédé pour raccourcir des fibres de coton selon la revendica- tion 11, caractérisé en ce que lors de la troisième opération le cylindre ( 11) à aspérités tranchantes est un cylindre à dents de scie. 13 Fibres textiles, notamment de déchets de coton blanchi dont %, au moins, ont une longueur comprise entre 5 et 10 mm %, au moins, ont une longueur comprise entre 10 et 15 mm caractérisées en ce qu'elles sont obtenues selon le procédé de l'une des revendications précédentes. 14 Application des fibres textiles selon la revendication 13 à la réalisation de matelas absorbants pour articles à usage unique, notamment des couches pour bébés.