Brevet FR2557157A1 — publié le 19850628

l 2557157 Cette invention concerne un procédé et un dispositif pour appliquer une ou plusieurs couches uniformes de fibres et de particules sur une surface de for- mation poreuse, lesdites couches pouvant ne pas être uniforme les unes par rapport aux autres en ce qui concerne leur structure et chacune des couches pouvant contenir différents types de fibres ou de particules. Plus précisément, cette invention concerne un procédé et un dispositif pour produire de façon con- tinue un lit de fibre constitué d'une ou plusieurs couches de types de fibres et de particules uniformes et non uniformes, dont la disposition par couche sur une toile métallique est aléatoire. Dans les machines précédemment connues, un matériau fibreux, par exemple une pulpe de fibres, est délivrée à un broyeur à marteaux, qui comporte une paroi perforée incurvée de longueur importante, entourant partiellement une enceinte dans laquelle tournent les marteaux. Le broyeur à marteaux est positionné au-dessus d'une toile métallique sans fin, qui circule sur une chambre d'aspiration. Un matériau fibreux est délivré au broyeur à marteaux et il y est désintégré de manière à former des fibres laches, qui, après passage au travers de la paroi perforée, sont évacuées sur la toile métallique contre laquelle elles sont appliquées sous l'effet de la dépression produite dans la chambre d'aspiration. Les fibres se déposent sur la toile métallique de manière à former une couche de fibres, qui est ensuite traitée, par exemple en y ajou- tant un agent de liaison qui ensuite est durci. Selon une autre réalisation connue, un courant d'air contenant des fibres en suspension est amené dans une installation de distribution de fibres qui comprend une enceinte ayant une paroi inférieure plane perforée et un malaxeur avec agitateur, qui tourne à faible distance de la surface supérieure de ladite paroi inférieure perforée, sans être au contact de cette surface. De préférence cette paroi inférieure est située immédiatement au-dessus d'une toile métalli- que, sur l'autre côté de laquelle est placé un broyeur à marteaux à aspiration. Lors de la rotation des agitateurs, les fibres sont amenées dans l'enceinte et elles sont distribuées sur la toile métallique afin de former une couche de fibres sur cette toile, cette couche étant ensuite traitée de la manière mention- née ci-dessus. Selon encore une autre réalisation connue, un courant d'air contenant des fibres en suspension est amené dans une installation de distribution de fibres 2 2557157 qui comprend une enceinte munie d'une paroi inférieure perforée, dans laquelle est placé un malaxeur-agitateur, comprenant deux rouleaux à brosses, qui tourne à une faible distance de la paroi perforée. Les rouleaux à brosses pro- duisent une turbulence qui assure le transport des fibres au-travers de la paroi perforée, vers la toile métallique. Une chambre d'aspiration est placée sous la toile métallique, cette chambre étant mise en dépression et, par conséquent, les fibres passant sur la paroi perforée sont distribuées sur la toile métallique. La présente invention se propose d'apporter un dispositif qui possède une capacité par surface de formation disponible, plus importante que celle des constructions classiques, dont le poids est plus faible et qui comporte un nombre de pièces nmbiles et de parties nécessitant de l'espace inférieur à celui des constructions classiques. Un autre but de la présente invention est de permettre la réalisation d'un lit de fibres qui contient différentes couches de fibres et de particules, présen- tant des propriétés différentes les unes par rapport aux autres, à la fois du point de vue aérodynamique et du point de vue physique, ce qui permet d'obte- nir un lit de fibres présentant des propriétés importantes pour différents types de produits, par exemple des filtres, des matériaux d'absorption, des textiles fibreux et des éléments de renfort pour des pièces de structure en matière plastique. En conséquence cette invention concerne un procédé pour la production d'une ou de plusieurs couches d'un matériau fibreux et/ou en particules, sen- siblement sec, sur une surface de formation perméable à l'air, selon lequel ledit matériau de fibres ou de particules est distribué dans un gaz, par exemple de l'air, et est dirigé selon un courant réglable et selon une concentration réglable, vers une enceinte d'une unité de formation comportant une paroi de forme sensiblement cylindrique et un dispositif filtrant, ce procédé étant ca- ractérisé en ce que l'on introduit le matériau en fibres et/ou en particules dans l'enceinte selon une direction axiale et on amène ledit gaz, par exemple de l'air, à circuler dans ladite enceinte au-travers de tuyères disposées le long des parois de l'enceinte, selon une direction sensiblement transversale au courant fibres/particules, afin d'obtenir une turbulence de forte intensité. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, pour produire une ou plusieurs couches d'un matériau en fibres 3 2557157 et/ou en particules, sensiblemert sec, sur une unité de formation perméable à l'air, qui comprend une unité de formation, à laquelle le matériau en fibres et/ou en particules est délivré à l'aide d'un gaz, par exemple de l'air et un dispositif filtrant pour transférer le matériau vers une surface de formation, l'unité de formation comprenant une enceinte ayant un orifice d'admission pour le matériau et un orifice d'évacuation pour le matériau de rebut et des tuyères placées de façon réglable sur la paroi de ladite enceinte afin de souffler de l'air, ou un autre gaz, transversalement à l'écoulement du matériau, ce dis- positif étant caractérisé en ce que la surface extérieure de ladite enceinte est de forme sensiblement cylindrique et en ce que les orifices d'admission et d'évacuation sont placés dans les parois d'extrémité du cylindre et en ce que les tuyères délivrent de l'air à partir de deux tubes appelés tubes de turbulence, disposés longitudinalement dans ladite enceinte. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins _la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon l'invention et les -figures 2 et 3 représentent respectivement en coupe longitudinale et en section droite, une unité de formation. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 1, un certain nombre d'unités de formation 25 (trois dans cet exemple) sont placées en relation avec un rouleau de formation 1, tournant dans le sens de la flèche. Une toile métal- lique 13 passe sur le rouleau 1, de manière que le matériau provenant des unités de formation soit transféré sous l'action des boites d'aspiration 3 placées à l'intérieur du rouleau de formation 1, directement en regard des unités de formation 25. La couche de matériau formée sur la toile métallique est entrat- née par celle-ci et passe entre deux rouleaux de presse 7, 8, l'un des rouleaux étant en acier et l'autre en un matériau élastomère approprié, par exemple en caoutchouc. La toile métallique 13 et la couche de matériau qu'elle supporte passe sur un rouleau de guidage 4 et ensuite sur un rouleau collecteur o la bande de matériau est enlevée de la toile métallique pour passer ensuite entre deux rouleaux 10, 11, le rouleau 10 étant un rouleau de gaufrage etle rouleau 1 1 étant un rouleau de planissage, ces deux rouleaux étant chauffés. La bande de matériau finalement obtenue est désignée par la référence 12. La toile - 4 2557157 métallique sans fin passe ensuite sur une série de rouleaux:rouleau de guidage 4, rouleau de tension 5 et rouleau d'alignement 6. L'unité de formation est représentée en plus grand détail et de façon schématique sur les figures 2 et 3. La figure 2 est une coupe longitudinale. Le courant de matériau, par exemple des fibres distribuées dans un courant d'air, de préférence à l'aide de moyens de rupture (non représentés), et/ou un maté- riau de particules constitué par une turbine 18 ayant une admission 19, est insufflé dans l'unité de formation, au travers du conduit 20. L'unité de forma- tion comprend une enceinte 2 et des tubes 22, dits "tubes de turbulence". L'en- ceinte se présente sous la forme d'un cylindre dont la surface extérieure a été partiellement découpée de manière à obtenir une plaque filtrante 14. Le courant de matériau traverse axialement l'enceinte 2 et est dirigé vers un orifice de sortie 17, ménagé dans la paroi d'extrémité opposée et il est évacué à l'aide de turbine 15, au travers du conduit 21. Une vanne 16 permet de contrôler le débit de matériau au-travers de l'unité. Le mode de fonctionnement de l'unité de formation apparaft plus clairement de l'examen de la figure 3. Sur cette figure 3, la surface extérieure du rouleau de formation est désignée par la référence 1 et la bofte d'aspiration associée par la référence 3. Comme men- tionné ci-dessus, la partie de formation 2 est constituée par un cylindre, dont la surface extérieure a été partiellement remplacée par une plaque filtrante 14. Sur le côté extérieur de l'enceinte 2, selon sa direction longitudinale, s'éten- dent deux tubes 22, au travers desquels on injecte de l'air dans ladite enceinte pour obtenir la turbulence désirée et pour produire un tourbillon avec le cou- rant de matériau délivré axialement. Les tubes 22, appelés tubes de turbulence, sont munis à cet effet de tuyères 23, 24 qui s'étendent dans l'enceinte 2 et qui peuvent être positionnées dans le sens désiré par rotation des tubes 22. De pré- férence on maintient dans l'enceinte 2 une surpression d'au moins 6, 65 mb. Grâce à cette disposition, on peut obtenir une concentration de fibres élevée et réglable, contre la plaque filtrante et le matériau est transporté au travers de cette plaque sous l'effet de la chute de pression produite. Des fibres uniques sont séparées d'agrégats plus importants de fibres et également de particules, par suite de la chute de pression qui se produit au- dessus de la plaque filtrante. La force du tourbillon ainsi produit peut être contrôlée par le réglage de la position des tuyères 23, 24 par rapport à la surface intérieure de l'unité de formation, par le choix de la dimension des mailles de la plaque filtrante et respectivement des mailles de la toile métal- lique et la relation mutuelle des tuyères, et la chute de pression audessus de la toile métallique est contrôlée de façon à obtenir la capacité et le degré de séparation désirés. L'unité de formation et la plaque filtrante sont conçues et réalisées de manière à appliquer une énergie de turbulence utile la plus faible possible. Par exemple, la surface de la plaque filtrante est polie et les perfo- rations sont soigneusement meulées. Le tourbillon est créé en réalisant un positionnement relatif des tuyères 23, Z4, l'une par rapport à l'autre, qui per- met d'empêcher toute création de tourbillons et des turbulences secondaires indésirables. Les fibres ou particules, qui ne passent pas au travers de la plaque fil- trante, sont transportées au travers de l'unité de formation, dans la direction axiale et elles sont évacuées de l'unité par l'intermédiaire d'une turbine 15. On peut contrôler le débit de la dispersion de fibres/particules au travers de l'unité de formation, dans la direction axiale, à l'aide d'une vanne placée à la sortie de l'unité de formation. Le tourbillon obtenu joue un triple rôle 1 - amener la dispersion de fibres/particules à se déplacer selon une trajec- toire circulaire afin d'obtenir une concentration de fibres/particules sur le côté intérieur- de la surface extérieure, en raison des forces de cisaillement et de la force centrifuge, la dispersion étant transportée vers la plaque fil- trante. 2 - provoquer la séparation fibres/particules en fibres uniques et respective- ment en particules, en utilisant les forces de cisaillement qui se produisent contre la plaque filtrante et la zone ouverte de celle-ci. 3 - assurer le transport des fibres et des particules uniques au travers de la toile filtrante, d'une tôle perforée, grâce à la différence de pression entre le côté intérieur et le côté extérieur de la toile filtrante ou de la tôle perforée. L'unité de formation n'est pas sensible à la concentration. Lorsqu'une quantité variable de fibres est amenée dans l'unité de formation, dans laquelle le tourbillon stable est formé et o la teneur en énergie et l'influx du milieu est constant, on a découvert que la quantité de fibres traversant la plaque fil- trante est sensiblement constante malgré des variations des quantités délivrées 6 2557157 à l'unité de formation. On peut obtenir différentes fonctions, en reliant en série plusieurs unités de formation ayant des perforations de plaques filtrantes variables, par exem- ple différentes couches de particules et/ou de fibres, à partir d'un même débit, en fonction des caractéristiques aérodynamiques des particules et des fibres. Comme on l'a précisé ci-dessus, l'unité de formation fonctionne avec une dépression. Ceci implique que l'unité de formation puisse être positionnée sur n'importe quel niveau, dépendant seulement de la façon selon laquelle la toile métallique de formation circule par rapport au bâti de la machine. Une unité de formation, par exemple, peut être positionnée de manière que les fibres, ou les particules, soient transportées vers la toile métallique à partir du dessous, du côté ou du dessus. I1 en résulte que l'on peut réaliser un sys- tème de formation qui comprend une toile métallique, des boites d'aspiration et une pluralité d'unités de formation connectées en série ou en parallèle, occu- pant le faible espace possible et pouvant être facilement adapté selon les dif- férentes directions de circulation du produit traité. On peut également placer l'unité de formation contre un rouleau de formation constitué d'une tôle per- forée ce qui permet d'obtenir une capacité et une souplesse élevées. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les varia- tions. 7 2557157 REVENDICATIONS 1. - Procédé pour la production d'une ou de plusieurs couches d'un maté- riau fibreux et/ou en particules, sensiblement sec, sur une surface de forma- tion (1) perméable à l'air, selon lequel ledit matériau de fibres ou de particules est distribué dans un gaz, par exemple de l'air, et est dirigé selon un courant réglable et selon une concentration réglable, vers une enceinte (2) d'une unité de formation (25) comportant une paroi de forme sensiblement cylindrique et un dispositif filtrant (14), ce procédé étant caractérisé en ce que l'on introduit le matériau en fibres et/ou en particules dans l'enceinte (2) selon une direction axiale et on amène ledit gaz, par exemple de l'air, à circuler dans ladite en- ceinte au travers de tuyères (23, 24) disposées le long des parois de l'enceinte, selon une direction sensiblement transversale au courant fibres/particules, afin d'obtenir une turbulence de forte intensité. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tuyères (23, 24) sont alimentées en air à l'aide de deux tubes (22), appelés tubes de turbulence, placés longitudinalement dans l'enceinte (2) et dont la position est réglable par rapport à ladite enceinte. 3. -Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'intensité est régulée par un réglage de la position des tuyères l'une par rapport à l'autre et par rapport aux parois de l'enceinte. 4. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le courant d'air émis par les tuyères est dirigé partiellement vers la surface extérieure de l'enceinte pour réaliser un transport du matériau vers un dispositif filtrant (14), disposé dans la paroi de l'enceinte (2) et partiellement vers le dispositif filtrant lui-même, afin d'augmenter les forces de cisaillement contre le dispo- sitif filtrant et, par conséquent, d'éviter un engorgement, et pour produire une chute locale de pression au travers du dispositif filtrant. 5. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant de fibres et/ou de particules est introduit axialement dans l'enceinte sensible- ment horizontale (2). 6. - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vitesse d'écoulement et par conséquent le temps de maintien du matériau dans l'enceinte est réglée à l'aide d'une valve placée dans un orifice de sortie (21). 8 2557157 7. - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau de rebut est évacué de l'enceinte par l'intermédiaire dudit orifice de sortie (21). 8. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient une surpression dans l'enceinte, de préférence une surpression d'au moins 6,65 mb. 9. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce qu'on forme une bande contenant des couches de matériau de fibres ou de particules sur la surface de formation (1) en prévoyant deux ou plus, unités de formation, disposées en série. 10. - Dispositif pour produire une ou plusieurs couches d'un matériau en fibres et/ou en particules, sensiblement sec, sur une unité de formation (1) perméable à l'air, qui comprend une unité de formation (25), à laquelle le maté- riau en fibres et/ou en particules est délivré à l'aide d'un gaz, par exemple de l'air et un dispositif filtrant (14) pour transférer le matériau vers une surface de formation (1), l'unité de formation comprenant une enceinte (2) ayant un orifice d'admission (20) pour le matériau et un orifice d'évacuation (17) pour le matériau de rebut et, des tuyères (23, 24), placées de façon réglable sur la paroi de ladite enceinte (2) afin de souffler de l'air, ou un autre gaz, transver- salement à l'écoulement du matériau, ce dispositif étant caractérisé en ce que la surface extérieure de ladite enceinte (2) est de forme sensiblement cylindri- que et en ce que les orifices d'admission (20) et d'évacuation (17) sont placés dans les parois d'extrémité du cylindre et en ce que les tuyères (23, 2.4) déli- vrent de l'air à partir de deux tubes (22), appelés tubes de turbulence, disposés longitudinalement dans ladite enceinte (2). 11. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'orifice de sortie (17) est relié au côté d'aspiration d'un système de transport (15), par exemple une turbine, et en ce qu'il comporte un dispositif (16) pour la régula- tion du débit d'écoulement, par exemple une vanne qui règle le temps de séjour du matériau dans l'enceinte (2). 12. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif filtrant (14), pouvant être constitué par une plaque perforée ou un treillis, qui constitue une partie de la surface extérieure de l'enceinte (2) et qui est plat ou présente une forme concave par rapport à la surface extérieure. 9 2557157 13. - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un dispo- sitif filtrant (14) est fixé, de façon amovible à ladite enceinte (2). 14. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les tuyères (23, 24) sont positionnées en liaison avec le dispositif filtrant (14). 15. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la surface de formation (1) pour la réception du matériau comprend un cylindre ayant une surface extérieure perforée sur laquelle circule une toile métallique (13), une boîte d'aspiration (3) au moins, étant disposée dans ledit cylindre, de manière connue. 16. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'unité de formation (25) est rotative de manière à permettre un réglage du dispositif filtrant (-14) dans tout plan voulu. 17. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il com- prend au moins deux unités de formation (25) qui sont disposées en série de 1 5 manière à permettre le transfert de types différents de matériaux en fibres et/ou en particules.