Brevet FR2582296A1 — publié le 19861128

PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION DE PRODUITS EN FIBRES DE VERRE, TELS QUE NAPPES, MATS, FILES ET MECHES. Dans la technique de fabrication des fibres de verre en fils de verre et de leur transformation en corps plats, tels que nappes et mats, ou en corps en forme d'éche- veaux, tels que mèches et filés, à partir d'une réserve de masse de verre liquide, on tire sous forme de fils de verre des filets sortant par des filières, on les étire en même temps à l'épaisseur désirée et on les décompose ensuite en fibres coupées de longueurs inégales. Pour la traction des fils, on a proposé, éprouvé et utilisé, les méthodes les plus diverses, par exemple des jets d'air et de vapeur, des éjecteurs, des disques centri- fuges placés transversalement au sens de sortie des fils et analogues. Lorsqu'il s'agit d'étirer les fils avant leur décomposition en fibres afin de les amener tout d'abord à une faible épaisseur constante, c'est le procédé de traction à tambour qui s'est avéré le plus sûr. Dans ce procédé, les fils tirés des filières d'une cuve contenant le verre liquide montent sur un tambour de traction par lequel ils sont entraînés par une partie de sa périphérie. Avant d'arriver à un tour d'enroulement complet, ils sont alors enlevés au moyen d'un séparateur et décomposés en fibres coupées. Par un rapport exact entre le diamètre du tambour et sa vitesse de rotation, on peut régler et maintenir la vitesse périphérique qui garantit le maintien d'une épaisseur de fil donnée dans des tolérances très étroites. Des dia- mètres de 1000 mm et des longueurs de 1000 mm du tambour, de même que, mais cela, somme toute, depuis moins longtemps, des vitesses de traction d'environ 50 m/sec sont devenus pratique courante depuis des dizaines d'années. Si, au moyen d'un séparateur, on enlève les fils tirés avant l'achèvement d'un tour d'enroulement complet, si on les décompose en fibres et si, par l'intermédiaire d'un dispositif directeur, toutes les autres méthodes connues, comme par exemple les têles-chicanes, les buses d'éjection et analogues. Au sépa- rateur incombe la tâche, non seulement d'enlever les fils sans encombre, mais aussi celle d'écarter de la surface du tambour la circulation d'air produite par sa rotation et transportant les fibres données. Le brevet allemand 1 285 114 décrit les problèmes liés à l'emploi d'un séparateur. L'aban- don des râcloirs épais utilisés auparavant et l'adoption décrite dans cette communication de séparateurs extrêmement fins et élastiques a représenté un grand progrès en son temps. Les problèmes assortis à l'utilisation d'un séparateur interfèrent avec ceux des tambours de traction ou de filage et à ceux-ci s'ajoutent ceux de ladite "compression des fils". Cette dernière a pu être énormément augmentée au cours de ces dix dernières années et il est devenu de plus en plus difficile d'adapter la méthode de traction par tambour à cette énorme augmentation. Tandis qu'à l'origine, on partait de 100 à 150 fils que l'on produisait par fusion des extré- mités de barreaux disposés en une rangée, que l'on tirait par un tambour de 1000 mm de largeur et que l'on enlevait de celui-ci, on arrive de nos jours à des cuves comportant 1500 filières et plus. Cela signifie que les fils de quelques p d'épaisseur sur la même largeur de tambour se trouvent beaucoup plus serrés, c'est-à-dire disposent de moins de 1 mm par rapport à environ 1 cm auparavant. C'est pourquoi leur guidage sur la surface du tambour doit être plus précis, c'est-à-dire qu'ils ne doivent pas se déplacer latéralement pendant l'enroulement partiel. Le séparateur doit alors lui aussi enlever et transporter fiablement en même temps un plus grand nombre de fils et la surface du tambour doit être partout parfaitement lisse, attendu que les stries et les rainures qu'elle présente sont beaucoup plus préjudiciables qu'en cas d'un plus petit nombre de fils. Cela signifie, toutefois, à son tour que les séparateurs doivent être remplacés à des intervalles plus courts et que on dirige les fibres ainsi obtenues sur une bande transpor- teuse à l'aide de la circulation d'air produite par la rota- tion du tambour, on parle alors de "procédé pour voie sèche". A l'opposé, se situe le "procédé par voie humide" dans lequel, des fils de verre coupés en fibres de longueur égale mais relativement courte, sont suspendus dans l'eau et se déposent sur une bande perforée en formant une nappe après évacuation de l'eau. L'avantage de ce procédé par voie humide et la raison de son utilisation croissante résident dans sa grande capacité de production par rapport au procédé par voie sèche. Cette capacité de production repose, entre autres, sur le fait que, dans ce procédé, on peut fabriquer à un autre endroit des écheveaux de verre en grands nombres, par exemple par enroulement sur des tambours de traction, enlever les couches enroulées sous forme de "bande", les découper en fibres, puis les déverser dans des bacs d'eau (brevet améri- cain 3 766 003). Le marché demande cependant toujours des nappes de grande longueur de fibres, car celles-ci ne néces- sitent pas un liage aussi fort avec des liants liquides, ce qui aboutit ici aussi à des nappes plus douces et plus flexibles. Par suite de leur faible liage, celles-ci se caractérisent également par une grande porosite correspon- dante, ce qui garantit une pénétration ou imprégnation totale et rapide. C'est précisément la raison pour laquelle ces nappes sont appréciées dans l'industrie travaillant avec des matières plastiques renforcées de fibres de verre. Dans le procédé par voie sèche, des difficultés surgissent entre autres du fait que la bonne rotation du tambour d'un poids élevé nécessite un montage précis et que la surface du tambour doit être maintenue propre et lisse au prix de gros efforts. La difficulté majeure est, toute- fois, constituée par le séparateur, en particulier parce que, en dépit des problèmes qu'il pose, il s'avère toujours comme le meilleur et le plus sûr moyen d'enlèvement des fils, et c'est la raison pour laquelle on le préfère à les tambours doivent aussi être nettoyés plus souvent qu'auparavant et éventuellement changés. Même si les sépara- teurs ne sont appliqués qu'avec une légère pression ou sans pression contre la surface du tambour, il se produit, cepen- dant, dans la pratique une chaleur de frottement considé- rable qui sollicite en particulier l'arête du séparateur et rend nécessaire un changement et un réaffutage plus fréquent. Mais, non seulement les problèmes posés par la compression accrue des fils sur le séparateur, mais aussi, dans une large mesure, ceux de la dépose à va-et-vient, utilisée dans les installations de fabrication correspon- dantes de nappes par voie sèche selon les brevets allemands 976 682 et 1 270 456 fonctionnant d'après le procédé à tambour et mondialement éprouvée depuis longtemps, ont prin- cipalement mis des limites mécaniques à une fabrication économique des nappes de fibres de verre, si bien qu'un procédé, analogue au procédé par voie humide en usage dans l'industrie du papier, s'est imposé de plus en plus. L'objet de l'invention est par conséquent de pouvoir également mettre à profit pour le procédé par voie sèche les progrès de ladite compression des fils et, pour ce faire, d'éliminer les problèmes liés à l'emploi de sépa- rateurs, ou tout au moins d'en réduire considérablement leur importance, en particulier de prolonger la durée de vie des séparateurs et des surfaces de traction des tambours de filage. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait qu'on réunit les fibres de différents groupes de façon lâche et sans liant en écheveaux de fils et qu'on les tire individuellement parallèlement les uns aux autres au moyen de surfaces tournantes respectivement associées à chaque écheveau et situées parallèlement à distance les unes des autres. Les surfaces de traction peuvent en pareil cas tourner à des vitesses différentes et les écheveaux peuvent être constitués à partir d'un nombre différent de fils. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre dudit procédé est caractérisé par le fait qu'il comprend des formeurs d'écheveaux qui réunissent en écheveaux de façon lâche et sans liant les groupes de fils et auxquels sont respectivement associées des poulies de traction à surface lisse qui, au niveau de leurs points de montée des fils, sont disposés alignés parallèlement à chaque séparateur et alimentent en commun le dispositif directeur. Selon l'in- vention, à l'extrémité du dispositif directeur se raccorde avantageusement un dispositif de soufflage décomposant en fibres les fils non encore fractionnés en fibres par les séparateurs. Selon une particularité avantageuse de l'invention, le dispositif de soufflage est réalisé sous la forme d'un dispositif de dépose. Ce dispositif de dépose comprend avan- tageusement un faisceau de tubes dont chacun est associé à une poulie de traction et qui débouchent en commun, par leurs extrémités opposées, dans une tubulure de distribution se déplaçant en un mouvement alternatif ou pendulaire sur la largeur de la surface de dépose. Selon une autre caractéristique de l'invention, les formeurs d'écheveaux sont constitués par des galets comportant une entaille ou une rainure annulaire dans leur surface latérale. - Par le brevet anglais 785 935, on connait, certes, une méthode dans laquelle les différents fils sont amenés à un disque entaillé sur sa périphérie et les réunissant en un écheveau après qu'ils ont été préalablement aspergés d'un liant dans ladite "harpe à fils". Les fils arrivent à peu près perpendiculairement à partir du haut dans l'entaille de la surface latérale du disque, la quittent horizontalement sous forme d'écheveau et passent donc sur environ 90 du disque formant l'écheveau. L'écheveau est enlevé de celui-ci par plusieurs éjecteurs qui sont placés les uns derrière les autres et qui doivent étirer à l'épaisseur désirée les différents films de l'écheveau, et ce, malgré le liant déjà appliqué par aspersion. Entre deux éjecteurs est installé un dispositif de coupe décomposant l'écheveau en morceaux, et le dernier éjecteur les dépose pour finir sur une paroi perforée. Selon le brevet américain 3 318 746, il est connu de réunir en écheveaux les fils d'un moufle à l'aide de plusieurs rouleaux entaillés disposés à distance les uns des autres et de les munir d'un liant juste avant leur passage sur le premier rouleau formant environ six écheveaux. Après le deuxième rouleau, les écheveaux arrivent par l'intermé- diaire d'un galet tendeur à une poulie de traction. Celle-ci n'exerce alors qu'un effort de traction sur les écheveaux et aucun effet d'étirage sur les fils individuels, c'est-à-dire aucun étirage de ceux-ci à l'épaisseur désirée. Les écheveaux formant respectivement dans leur ensemble un produit à décharger en forme de boucle sont transférés sur une bande transporteuse située en-dessous de la poulie qui renferme à cet effet une roue à rayons dont les rayons passent à travers des ouvertures aménagées dans la surface latérale. Par contre, dans le procédé par voie sèche, dont l'amélio- ration est l'objet de l'invention, les fils réunis en éche- veaux par groupes lâches et sans liant, non seulement sont tirés des filières d'un récipient contenant la masse de verre liquide, mais sont aussi étirés à l'épaisseur désirée par une surface de traction tournante, puis sont décomposés en fibres individuelles qui sont déposées sous forme de voile de carde formant nappe par la circulation d'air produite par la surface tournante ou sont réunis en formant des filés ou des mèches. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente une vue frontale et à échelle sensiblement réduite du schéma de la fabrication de fibres selon l'invention; 7 2582296 la figure 2 est une vue latérale du schéma de la figure 1; la figure 3 est une vue latérale représentant un dispositif selon l'invention pour la fabrication d'une nappe de fibres ou d'un mat de fibres; la figure 4 est une vue en plan du dispositif de la figure 3; la figure 5 est une vue latérale représentant schématiquement un dispositif selon l'invention pour la fabrication de mèches ou de filés; la figure 6 est une vue en plan du dispositif de la figure 5. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne un corps de filière représentatif de tous les dispositifs possibles de fabrication de fibres et comportant un fond muni de filières à partir desquelles un grand nombre de fils de verre 2 sont tirés en même temps. Ces fils de verre 2, divisés en groupes 3, sont réunis par des formeurs d'éche- veaux, par exemple des galets de guidage entaillés 4, en écheveaux 5 dont chacun arrive sur la face arrière d'une poulie de traction 6 à surface lisse. Dans le schéma repré- senté, toutes les poulies de traction 6 se situent sur un axe commun 7. Cela n'est cependant pas absolument nécessaire comme décrit ci-après. Avant l'achèvement d'un enroulement complet, les écheveaux 5 sont enlevés de la périphérie de la poulie par des séparateurs 8 et amenés à un tambour perforé 10 par un dispositif directeur 9. Comme formeurs d'écheveaux, on peut aussi utiliser des galets rainurés, des oeillets, des fourches ou analogues. Comme les fils 2 réunis en groupes.3 sont seule- ment assembles lâche et sans liant au sein des écheveaux 5-, ils ne sont pas seulement étirés sûrement à l'épaisseur désirée par la poulie de traction, mais tous, ou tout au moins un grand nombre d'entre eux, sont déjà décomposés en fibres individuelles de différentes longueurs lors de leur enlèvement par le séparateur 8. Un dispositif de soufflage 12 monté dans le trajet fils-fibres 1 peu avant la dépose sur le tambour perforé 10 peut être prévu pour décomposer en fibres 13 les fils non encore subdivisés par le séparateur. Le dispo- sitif de soufflage 12, par exemple un éjecteur, peut renforcer également le courant d'air produit par la rotation des poulies 6 et transportant les fibres et les fils 11 dans le dispositif directeur 9. En pareil cas, on peut aussi en même temps ajou- ter un produit de traitement, par exemple un liant ou un produit antistatique. Le tambour perforé 10 est divisé en une zone d'aspiration () et une zone de surpression (+). Tandis que la zone d'aspiration favorise la dépose des fibres formant nappe, la zone de surpression favorise l'enlèvement de la nappe. Par souci de clarté, les éléments 9 à 12 ont été supprimés à la figure 1. Du fait de la division des fils en groupes, de la réunion lâche de ceuxci en écheveaux et de la traction exercée par la poulie associée à chaque écheveau, on peut traiter un grand nombre (par exemple 1500 et plus) de fibres tirées en même temps. Les séparateurs de faible longueur peuvent être maîtrisés beaucoup plus aisément que ceux de grande longueur, c'està-dire peuvent être appliqués sur toute la surface ou être régulièrement appliqués sur toute la largeur d'une poulie de traction. Par ailleurs, les petites surfaces de traction sont plus simples à maintenir propres et, au cas o elles deviendraient inutilisables, sont beaucoup plus faciles à remplacer isolément en raison de leur faible poids, si bien que, même de ce point de vue, le grand nombre de fils ne pose plus aucun problème. Il y a lieu de préciser que les figures 1 et 2 n'illustrent que schématiquement le principe de l'invention et que, pour des raisons de simplification du dessin, on n'a représenté que cinq groupes de fils 3 et d'écheveaux 5, et, par conséquent, que 5 poulies de traction 6 avec leurs séparateurs 8. Sur la largeur standard de 1000 mm actuellement adoptée, on peut en fait disposer un nombre beaucoup plus grand de poulies en traction, par exemple environ 15, c'est- à-dire par exemple 1500 fils individuels répartis en 15 groupes de chacun 100 fils. Selon les figures 3 et 4 représentant schématique- ment la fabrication d'une nappe ou d'un mat de fibres, les écheveaux de fils 5, après traction exercée par les poulies 6 et enlèvement par les séparateurs 8, arrivent en grande partie déjà sous forme de fibres et sont introduits par un dispositif directeur 9 dans des tubes de Venturi 14 dans lesquels les fils, non encore préalablement divisés, sont décomposés en fibres. Les tubes 14 débouchent tous dans une tubulure de distribution 15. Celle-ci se déplace en un mouve- ment pendulaire ou alternatif sur toute la largeur d'un tam- bour perforé 10 et procède ainsi à la dépose des fibres. Au tambour perforé 10 est raccordé par bride un canal d'aéra- tion 16 qui maintient la zone d'aspiration (-) en dépression et, par l'intermédiaire d'une dérivation 17, règle la sur- pression (+) qui peut être ajustée au moyen d'une vanne papillon 18. Au niveau de la zone de surpression, la couche de fibres 19 en forme de nappe ou de mat est enlevée, déposée sur une bande transporteuse 20 à la fin de laquelle elle est revêtue d'un liant dans un dispositif d'application 21. Dans un autre dispositif approprié 22, la couche de fibres peut encore être enduite ou imprégnée. Les éléments 8 et 9 de la figure 3 sont supprimés à la figure 4. Les figures 5 et 6 représentent schématiquement l'utilisation du principe de l'invention pour la fabrication de mèches ou de filés. La production d'une couche de fibres sur un tambour perforé 10 s'effectue ici de la même façon que pour la fabrication des nappes ou des mats. Toutefois, cette couche de fibres dans la zone de surpression n'est pas enle- vée sous forme de nappe, mais pénètre serrée dans un tube de torsion 24. Dans celui-ci, les fibres, selon la vitesse de rotation et le diamètre, sont fermées en une mèche ou filé, pour être ensuite amenées de façon connue par des galets de guidage et des galets tendeurs 25, 26 à un dispositif d'en- roulement 27. Dans le cas de la fabrication de filés, et en particulier de mèches, le tambour perforé peut être supprimé et le tube de torsion 8tre directement raccordé à la tubu- lure 15 alors stationnaire. L'exemple de fabrication d'une nappe ou d'un mat selon les figures 3 et 4 ou de la fabrication de filés selon les figures 5 et 6 ne représentent respectivement qu'un des modes de réalisation possibles dans le cadre de la présente invention. On peut aussi, selon les figures 1 et 2, renoncer à réunir les fibres produites dans une tubulure de distri- bution 15 à va-et-vient et amener les fibres formées par les différents écheveaux directement à une surface de dépose, par exemple un tambour perforé, par l'intermédiaire des poulies de traction 6 et du dispositif directeur 9. Les différentes poulies de traction engendrent alors sur la surface de dépose des couches de fibres en forme de bandes qui, en se chevauchant réciproquement, forment une nappe. Dans ce cas, une partie des poulies 6, normalement entraînées à la même vitesse de rotation par un arbre commun 23 et par conséquent tirant avec la même vitesse périphérique, peut être entrainée avec une autre vitesse de rotation que les autres, ce qui produit différentes épaisseurs de fils. Ainsi, par exemple, les deux poulies de traction extérieures 6' et 6" peuvent tourner plus lentement que les autres poulies 6, de sorte que les fils 2 des groupes de fils intéressés 3 de ces deux poulies extérieures sont plus épais, ce qui peut être utilisé pour renforcer les parties marginales d'une nappe formée. Si les poulies de traction 6 sont situées sur un axe commun, cela ne signifie donc pas qu'elles doivent toutes être entraînées à la même vitesse par un seul arbre. Le même effet peut également être obtenu en uti- lisant des poulies de différents diamètres tournant à une même vitesse de rotation. Dans ce cas, on peut se dispenser ill d'un axe commun pour toutes les poulies de traction et ajuster ces dernières de manière qu'elles forment toutes un plan d'application commun pour les écheveaux. Une autre possibilité consiste à réunir un nombre différent de fils. 2 en un groupe 3, la quantité de fibres délivrée par la poulie de traction étant plus grande que celle délivrée par une autre poulie. Pour le renforcement mentionné des parties marginales d'une nappe de fibres, on pourrait donc par exemple amener aux deux poulies extérieures 6' et 6" des écheveaux 5' et 5" qui se composent d'un plus grand nombre de fils que les autres écheveaux 5. Les légères différences d'épaisseurs en résultant dans la couche de fibres déposée peuvent être compensées dans la nappe formée par passage à travers une paire de rouleaux. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de produits en fibres de verre, tels que nappes, mats, filés et mèches, dans lequel on tire avec une surface tournante un certain nombre de fils à partir de filets de verre liquide, on les étire à l'épais- seur désirée et, après achèvement d'un tour d'enroulement unique, on les enlève de la surface tournante et, ce faisant, on les décompose en tout ou partie en fibres individuelles et, en utilisant la circulation d'air produite par la rota- tion de la surface de traction et à l'aide d'un dispositif directeur, on les dépose sous la forme d'un produit en nappe sur une surface mobile ou on les tire réunis en un produit en forme d'écheveau, caractérisé par le fait qu'on réunit les fils de différents groupes de façon lâche et sans liant en écheveaux de fils et qu'on les tire individuellement parallèlement les uns aux autres au moyen de surfaces tournantes, respectivement associées à chaque écheveau et situées parallèlement à distance les unes des autres. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que Ies surfaces de traction tournent à des vitesses différentes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on constitue les écheveaux à partir d'un nombre différent de fils. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un dispositif de fusion (1) produisant simultanément un certain nombre de minces filets de verre liquide et une surface de traction tournante qui tire les filets refroidis sous forme de fils de verre (2), les étire à l'épaisseur désirée, après quoi on les enlève avant l'achèvement d'un tour d'enroulement complet en utilisant un séparateur et, à l'aide de la circu- lation d'air produite par la surface de traction tournante et par l'intermédiaire d'un dispositif ditecteur (9) on les dépose sur une surface mobile (10) perméable à l'air, caractérisé par le fait qu'il comprend des formeurs d'éche- veaux (4) qui réunissent en écheveaux de façon lâche et sans S liant les groupes (3) de fils (2) et auxquels sont respecti- vement associées des poulies de traction (6) à surface lisse qui, au niveau de leurs points de montée des fils, sont disposés alignés parallèlement à chaque séparateur (8) et alimentent en commun le dispositif directeur (9). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'à l'extrémité du dispositif directeur (9) se raccorde un dispositif de soufflage (12) décomposant en fibres les fils non encore fractionnés en fibres par les séparateurs. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dispositif de soufflage est réalisé sous la forme d'un dispositif de dépose. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le dispositif de dépose comprend un faisceau de tubes (14) dont chacun est associé à une poulie de traction (6) et qui débouchent en commun, par leurs extré- mités opposées, dans une tubulure de distribution (15) se déplaçant en un mouvement alternatif ou pendulaire sur la largeur de la surface de dépose. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les formeurs d'écheveaux (4) sont constitués par des galets comportant une entaille ou une rainure annu- laire dans leur surface latérale.