Brevet FR2663961A1 — publié le 19920103

La présente invention concerne un procédé pour l'aiguilletage, en particulier l'aiguilletage de fibres inorganiques courtes et cassantes. La présente invention concerne également une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans les aiguilleteuses connues, une tête d'aiguilletage ou planche porte-aiguilles, est animée d'un mouvement alternatif orthogonal à une nappe continue d'un produit fibreux non tissé défilant à travers la machine de manière que les aiguilles pénètrent périodiquement dans la nappe, à cadence rapide, ce qui entraine un effet de liaison des fibres de la nappe et augmente considérablement la cohésion de celle-ci.La forme des extrémités d'aiguille (en fourche, avec des barbes dirigées vers la pointe de l'aiguille, ...) joue un rôle dans la cohésion obtenue et également dans l'aspect extérieur du produit final : aspect bouclé, aspect "plat", L'effet de cohésion est amélioré en utilisant deux planches porte-aiguilles, au lieu d'une, ces planches étant disposées de part et d'autre d'une région du trajet de la nappe à traiter, et étant animées de mouvements alternatifs symétriques par rapport à la nappe. Les aiguilleteuses actuelles sont généralement conçues selon ce dernier principe, les deux planches porte-aiguilles fonctionnant simultanément. L'expérience montre que les aiguilleteuses connues ne permettent pass d'aiguilleter convenablement certains produits fibreux tels que ceux contenant des fibres inorganiques courtes et/ou cassantes tels que laine de roche (formée de pierre fondue avec des additifs), fibres d'alumine, cendres volantes (fibres récupérées à partir de coke brûlé),... En d'autres termes, il est impossible d'améliorer suffisamment la cohésion de ces produits par un aiguilletage pratiqué selon la technique connue. L'invention est basée sur la découverte surprenante que l'aiguilletage effectif de tels produits était rendu possible par un procédé selon lequel on réalise un aiguilletage incomplet de chaque face de la nappe l'une après l'autre. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé pour aiguilleter une nappe continue de fibres dans lequel - on met en mouvement la nappe de fibres selon sa direction longitudinale - lors du mouvement précité de la nappe, on fait pénétrer de manière brève et répétée dans chaque région successive de la nappe, à travers chacune de ses faces, les aiguilles de l'une respective de deux têtes d'aiguilletage par un mouvement alternatif desdites têtes dirigé transversalement à ladite nappe, caractérisé en ce que dans chaque région de la nappe - on fait d'abord pénétrer les aiguilles de l'une des têtes d'aiguilletage à travers une première face de la nappe sur une profondeur inférieure à l'épaisseur de la nappe, pendant que la deuxième face de la nappe est soutenue par une première surface d'appui ;; - puis, on fait pénétrer l'autre tête d'aiguilletage à travers la deuxième face de la nappe sur une profondeur au plus égale à l'épaisseur de la nappe, alors que la première face de la nappe est soutenue par une deuxième surface d'appui. La présente invention a également pour objet une machine à aiguilleter permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, comprenant - des moyens pour mettre la nappe de fibres en mouvement selon sa direction longitudinale - deux têtes d'aiguilletage, disposées de part et d'autre de la nappe, portant des aiguilles dirigées transversalement à la nappe - des moyens pour communiquer aux têtes d'aiguilletage un mouvement alternatif dirigé transversalement à la nappe en vue de faire pénétrer périodiquement les aiguilles dans la nappe, caractérisé en ce que - les moyens pour communiquer aux têtes d'aiguilletage un mouvement alternatif sont tels que la profondeur de pénétration des aiguilles dans la nappe est au plus égale à cette épaisseur - les deux têtes d'aiguilletage sont décalées longitudinalement par rapport à la nappe ; et - face à chaque tête d'aiguilletage, la machine comporte une surface d'appui propre à soutenir la face de la nappe opposée à la tête. Grâce à l'invention, il est désormais possible de réaliser l'aiguilletage de nappes non tissées (encore appelées "matts") de fibres courtes, ces fibres pouvant être aussi courtes que 25 mm. Le fait que ces fibres soient cassantes n'est pas non plus un obstacle à un aiguilletage conforme à l'invention. Les fibres inorganiques citées plus haut, et notamment la laine de roche, peuvent donc être avantageusement aiguilletées par une machine conforme à l'invention. L'invention permet ainsi, en particulier, de réaliser une nappe en fibres inorganiques réfractaires utilisable comme garniture thermiquement isolante pour chaudières, tuyauteries diverses,.... La machine selon l'invention peut également traiter des nappes de fibres de composition et de longueur habituelles, ce qui présente de l'intérêt tant du point de vue de la polyvalence de la machine que de la possibilité de traiter des produits "mixtes". D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation non limitatif, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématque en coupe par le plan vertical médian d'une machine à aiguilleter conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 montrant les aiguilles des têtes d'aiguilletage en position de pénétration dans la nappe à traiter ; et - la figure 3 est une vue en élévation d'une aiguille utilisable dans la machine à aiguilleter de la figure 1. Sur les figures 1 et 2, un bâti 1 en forme de tunnel d'axe horizontal parallèle au plan de la figure 1 supporte les différents organes de la machine à aiguilleter, qui comprend essentiellement deux ensembles d'aiguilletage 2a, 2b décalés selon la direction du trajet d'une nappe à traiter 3, cette direction étant indiquée par la flèche D et étant parallèle à l'axe du tunnel. Chaque ensemble 2a, 2b comprend une tête d'aiguilletage ou planche porte-aiguilles 6a, 6b connue en elle-même, comprenant une monture 7a, 7b portant un certain nombre d'aiguilles 8, dont quelques unes seulement sont représentées sur chaque tête à la figure 1, l'une d'entre elles étant représentée plus en détail à la figure 3. Les aiguilles 8 sont dirigées perpendiculairement au trajet plan P de la nappe, trajet qui s'étend dans le tunnel constitué par le bâti. La tête 6a est disposée audessus du trajet P de la nappe et ses aiguilles 8 sont dirigées vers le bas. La tête 6b est disposée sous le trajet de la nappe et ses aiguilles sont dirigées vers le haut. Les têtes 6a, 6b sont assujeties chacune à un cadre mobile 9a, 9b. Les cadres 9a, 9b sont animés d'un mouvement alternatif selon la direction orthogonale au plan P, c'est-à-dire ici verticalement. A cet effet, chaque cadre mobile 9a, 9b est mû, de manière connue, par un système d'entrainement partiellement représenté en 13a, 13b. Chaque système 13a, 13b comprend notamment une bielle 16 articulée d'une part au sommet du cadre mobile 9a ou 9b associé et d'autre part en un point excentré d'une roue démultiplicatrice 18 respective, elle-même entrainée par une roue motrice 21 par l'intermédiaire d'une courroie 23. Un dispositif 26 permet de régler l'excentration du point de la roue 18 où est fixée l'extrémité supérieure de la bielle 16, et par là-même l'amplitude verticale du mouvement du cadre mobile 9a ou 9b concerné.Le système d'entrainement 13a ou 13b comprend également un contrepoids oscillant 28 monté à l'articulation d'une genouillère dont les extrémités sont articulées l'une au bâti 1 et l'autre en un point de la roue 18 diamétralement opposé au point de fixation de la bielle 16. Ce contrepoids oscillant 28 a pour fonction d'équilibrer les principaux efforts vibratoires de l'ensemble 2a ou 2b correspondant. En outre, la position en hauteur du débattement vertical de la tête 6a ou 6b est réglable au moyen d'un système vis-écrou respectif 11. Face à chaque tête d'aiguilletage 6a, 6b, se trouve une table 31 munie d'un plateau 33 permettant le passage des aiguilles de la tête 6a ou 6b, grâce par exemple à une construction à claire-voie. Ce plateau a pour fonction de retenir la nappe en cours d'aiguilletage, lorsque le mouvement des aiguilles de la tête 6a ou 6b est orienté repectivement vers le haut ou vers le bas. Chaque plateau 33 est légèrement incliné vers le plan P et vers l'aval. Compte tenu du fait que l'épaisseur du produit décroît de l'entrée vers la sortie de la machine, l'opération d'aiguilletage a également un effet de compactage. En outre, les parties des plateaux 33 venant en contact avec la nappe présentent une surface lisse favorisant le glissement de la nappe. Conformément à l'invention, il est disposé en regard de chaque tête d'aiguilletage 6a, 6b, de l'autre côté du trajet P de la nappe par rapport à cette tête, une structure d'appui 41a, 53a et respectivement 41b, 53b de la nappe. Les structures d'appui sont sensiblement rigides à l'égard des efforts transversaux au plan P. Dans l'exemple représenté chaque structure rigide comprend un tapis roulant 41a, 41b qui, en regard de la tête 6a ou 6b associée, a une face en contact avec la nappe du côté opposé aux aiguilles 8 de cette tête 6a ou 6b, et une autre face, opposée à la première, qui glisse sur une surface d'appui 53a ou 53b fixe relativement aux cylindres respectifs 43a, 44a, et 43b, 44b. La surface 53a, 53b est définie par une table à l'intérieur de la boucle formée par le tapis 41a ou 41b. Chaque surface d'appui 53a, 53b a pour rôle de soutenir la nappe et le tapis associés en direction verticale lorsque les aiguilles 8 pénètrent la nappe. En service, le dispositif de réglage d'excentration 26 et le dispositif de réglage par visécrou 11 de la hauteur de chaque tête 6a ou 6b pour une position donnée de la roue 18 correspondante sont réglés de manière telle que les aiguilles 8 ne traversent jamais complètement la nappe, c'est-à-dire ne heurtent jamais le tapis 41a ou 41b, même lorque les têtes 6a ou 6b sont dans leur position de point mort la plus proche du tapis 41a ou 41b. Le mouvement de la nappe à aiguilleter se fait selon la direction D, dans le plan P, qui est un plan horizontal dans l'exemple représenté. Ce mouvement est assuré, de manière connue en soi, par des dispositifs d'introduction et d'extraction, par exemple des couples de rouleaux en amont et respectivement en aval de la machine. Ce mouvement est également obtenu au moyen des deux tapis roulants 41 tournant chacun autour de deux cylindres d'axes parallèles 43a, 44a, et 43b, 44b. Les tapis 41a, 41b sont entrainés à vitesse convenable, correspondant à celle des dispositifs d'introduction et d'extraction précités, par des moteurs 49a et 49b et des courroies 61 à 64. La surface extérieure de chaque tapis 41a, 41b qui vient en contact avec la nappe présente des aspérités de forme choisie pour ne pas être agressive visà-vis de la nappe, et en particulier, pour ne pas retenir des fibres de la nappe après séparation d'avec celle-ci audelà du cylindre aval. Par exemple, la surface extérieure des tapis 41a, 41b venant en contact avec la nappe, peut être constituée par un matériau souple et peut comporter des alvéoles ayant un certain effet de ventouse. Les supports des axes des cylindres 43a, 44a 43b, 44b supportant les tapis 41a et 41b sont reliés au bâti 1 par l'intermédiaire de systèmes vis-écrous 48, permettant de régler la position de chaque tapis en direction perpendiculaire au plan P, c'est-à-dire en direction verticale dans l'exemple. Le trajet P de la nappe est plan et continu à travers les deux ensembles 2a et 2b, les vitesses d'avancement des deux tapis étant égales. Autrement dit, la face active de chaque tapis 41a, 41b est sensiblement dans le prolongement de la face de glissement des fibres sur la plaque 33 de l'autre ensemble d'aiguilletage. Le décalage des deux têtes 6a, 6b l'une par rapport à l'autre selon la direction D est supérieur à la longueur L d'aiguilletage de chaque tête. Chaque région de la nappe effectue donc un trajet supérieur à L pour passer d'une tête 6a à l'autre tête 6b. L'axe du cylindre aval 43a de l'ensemble 2a et l'axe du cylindre amont 44b de l'ensemble 2b sont sensiblement dans un même plan perpendiculaire au plan P. Ainsi, les tapis 41a et 41b pincent entre eux la nappe dans son trajet de passage de l'un à l'autre des sousensembles 2a, 2b, et la nappe est entrainée par adhérence au moins sur une face pendant toute sa traversée de la machine. La machine comporte un rouleau supplémentaire 66 dont l'axe est dans le même plan perpendiculaire au plan P que l'axe du rouleau aval 43b de l'ensemble aval 2b. A sa sortie de la machine, la nappe est entrainée entre le tapis 41b, situé au-dessus d'elle, et le rouleau supplémentaire 66 entrainé en sens contraire du rouleau 43b. La figure 3 montre une aiguille 8 utilisable dans la machine précédemment décrite. Cette aiguille présente, à sa périphérie, dans une zone de pénétration 56, des petites pointes ou barbes 57, dirigées vers la base de l'aiguille. Le procédé selon l'invention va être décrit à l'occasion de la description du fonctionnement de la machine ci-dessus en référence aux figures 1 et 2. Pour préciser les idées, on suppose que l'on doive aiguilleter une nappe de fibres non tissées, appelée également matt, d'épaisseur déterminée, par exemple de 50 mm, ces fibres étant constituées de laine de roche, c'està-dire de fibres inorganiques courtes et cassantes. On commence par régler les positions relatives des différents organes de la machine. On peut par exemple opérer comme suit. On règle la position en hauteur des tapis 41a et 41b et celle des plateaux 33 au moyen respectivement des systèmes de réglage 48 et 38, de telle sorte que la distance verticale entre les surfaces se faisant vis-à-vis du tapis 41a, 41b et de la plaque associée 33 corresponde à l'épaisseur du matt le long de son trajet dans la machine. On règle ensuite l'amplitude du débattement vertical des cadres mobiles 9a et 9b à une valeur qui doit être sensiblement supérieure à la pénétration voulue dans le matt augmentée d'une distance correspondant à l'épaisseur du plateau 33, afin que les aiguilles soient dégagées de la nappe pendant la majeure partie du temps, ce qui permet à la nappe d'avancer entre deux frappes par les aiguilles 8. Pour ce réglage, on agit sur l'excentration du point d'attache supérieur de la bielle 16 au moyen du dispositif de réglage 26. Enfin, on règle le point mort des têtes d'aiguilletage 6a, 6b le plus proche du plan P au moyen du système de réglage 11, de façon que les aiguilles 8 pénètrent de la profondeur voulue dans la nappe, par exemple de 40 mm. I1 ne reste plus qu'à régler la vitesse d'avancement du matt et la fréquence du mouvement alternatif des têtes, ces deux grandeurs étant liées l'une à l'autre, le plus souvent de façon proportionnelle, ce qui est le cas du mode de réalisation décrit. Le système de réglage correspondant, bien connu en lui-même et non représenté au dessin, permet de régler simultanément les deux grandeurs. A titre d'exemple, on peut retenir une fréquence de 300 coups/minute, correspondant à une vitesse d'avancement du matt proche de 1 mètre/minute. Les différents réglages de la machine à aiguilleter étant réalisés, on introduit le matt dans l'ensemble 2a selon la direction D et on actionne les organes moteurs mettant en mouvement les tapis 41a, 41b et les têtes d'aiguilletage 6a et 6b. Une première région du matt est d'abord aiguilletée par la tête 6a dont les aiguilles pénètrent, au cours du mouvement de la tête vers le plan P, dans la surface supérieure du matt, lequel est soutenu par le tapis 41a et la surface d'appui 53a. Puis, sans avoir traversé le matt, les aiguilles prennent un mouvement dirigé à l'écart du plan P et ressortent du matt. Lorsque la région du matt ainsi aiguilletée du côté supérieur parvient entre le plateau 33 et le tapis roulant 41b du deuxième ensemble d'aiguilletage 2b, les aiguilles 8 de la deuxième tête 6b pénètrent de même, de façon non traversante, dans la surface inférieure du matt, puis en ressortent, parachevant l'aiguilletage de la région du matt considérée. La figure 2 représente la phase du procédé dans laquelle les aiguilles des têtes d'aiguilletage 6a, 6b sont au maximum de leur pénétration dans le matt, c'est-àdire que les points d'extrémité des aiguilles sont très proches de la surface extérieure du matt sans toutefois l'atteindre. Du fait de la forme des aiguilles 8, le mouvement de sortie des aiguilles ramène des portions de fibres vers la face du matt appuyée contre la plaque 33, ce qui accroit la cohésion du matt. Dans ce qui précède, on a considéré que les profondeurs de pénétration des aiguilles étaient identiques dans chacune des deux surfaces du matt, ce qui permet des simplifications constructives et de réglage. Mais ceci n'est pas une obligation absolue et les deux profondeurs pourraient être différentes. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé, la profondeur de pénétration doit être comprise entre 50 % et 98 % de l'épaisseur du matt. La fréquence du mouvement alternatif des têtes, peut varier, selon que les fibres sont plus ou moins cassantes, entre 100 et 700 cycles par minute approximativement. La forme des aiguilles 8 peut être assez variée. Toutefois, lorsqu'il s'agit d'aiguilleter des matts de fibres relativement cassantes, il est préférable d'utiliser, dans la gamme des aiguilles d'aiguilletage conventionnelles, des aiguilles fines ou moyennes, car l'expérience montre que des aiguilles relativement grosses peuvent provoquer de nombreuses cassures de fibres. L'invention permet l'aiguilletage de matts composés de fibres inorganiques réfractaires très variées pouvant être, outre la laine de roche, des fibres de carbone, des fibres de quartz, des fibres de silice, des fibres d'alumine, des cendres volantes,... Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire, et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de cette invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour aiguilleter une nappe continue de fibres (3), dans lequel - on met en mouvement la nappe de fibres, selon sa direction longitudinale - lors du mouvement précité de la nappe (3), on fait pénétrer de manière brève et répétée dans chaque région successive de la nappe, à travers chacune de ses faces, les aiguilles (8) de l'une respective de deux têtes d'aiguilletage (6a, 6b) par un mouvement alternatif desdites têtes dirigé transversalement à ladite nappe (3), caractérisé en ce que, dans chaque région de la nappe - on fait d'abord pénétrer les aiguilles (8) de l'une des têtes d'aiguilletage (6a) à travers une première face de la nappe sur une profondeur au plus égale à l'épaisseur de la nappe, pendant que la deuxième face de la nappe est soutenue par une première surface d'appui (41a) - puis, on fait pénétrer l'autre tête d'aiguilletage (6b) à travers la deuxième face de la nappe sur une profondeur au plus égale à l'épaisseur de la nappe, alors que la première face de la nappe est soutenue par une deuxième surface d' appui (41b). 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre le moment où l'on fait pénétrer l'une des têtes à travers une première face d'une région de la nappe et le moment où l'on fait pénétrer l'autre tête dans la seconde face de la même région de la nappe, on décale longitudinalement la nappe d'une distance au moins égale à la dimension longitudinale (L) de la première tête d'aiguilletage (6a). 3. Procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on fait pénétrer chaque tête d'aiguilletage (6a, 6b) dans au moins la moitié de l'épaisseur de la nappe. 4. Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'on fait pénétrer chaque tête d'aiguilletage d'une profondeur comprise entre 50 % et 98 % de l'épaisseur de la nappe. 5. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la fréquence du mouvement alternatif des têtes d'aiguilletage est comprise entre 100 et 700 cycles par minute. 6. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on déplace les surfaces d'appui (41a, 41b) dans le sens du mouvement de la nappe. 7. Procédé conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise les surfaces d'appui (41a, 41b) comme moyen d'entraînement de la nappe par adhérence. 8. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on pince chaque région de la nappe entre les deux surfaces d'appui (41a, 41b) dans son trajet depuis la première tête (6a) vers la deuxième tête (6b). 9. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on aiguillette un matt de fibres relativement courtes et/ou cassantes, en particulier de fibres inorganiques réfractaires telles que : laine de roche, fibres de carbone, fibres de quartz, fibres de silice, fibres d'alumine, cendres volantes. 10. Machine à aiguilleter une nappe ou un matt de fibres non tissées comprenant - des moyens pour mettre la nappe de fibres en mouvement selon sa direction longitudinale - deux têtes d'aiguilletage (6a, 6b), disposées de part et d'autre de la nappe, portant des aiguilles (8) dirigées transversalement à la nappe - des moyens pour communiquer aux têtes d'aiguilletage un mouvement alternatif dirigé transversalement à la nappe en vue de faire pénétrer périodiquement les aiguilles (8) dans la nappe, caractérisé en ce que - les moyens pour communiquer aux têtes d'aiguilletage (6a, 6b) un mouvement alternatif sont tels que la profondeur de pénétration des aiguilles dans la nappe est au plus égale à l'épaisseur de cette dernière - les deux têtes d'aiguilletage (6a, 6b) sont décalées l'une par rapport à l'autre selon la direction longitudinale de la nappe, et - face à chaque tête d'aiguilletage (6a, 6b) la machine comporte une surface d'appui (41a, 41b) propre à soutenir la face de la nappe opposée à la tête. 11. Machine conforme à la revendication 10, caractérisée en ce que les aiguilles (8) des têtes d'aiguilletage (6a, 6b) comportent des barbes (57) dirigées vers la base des aiguilles. 12. Machine conforme à l'une des revendications 10 et 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (11,26) de réglage de la profondeur de pénétration des aiguilles (8) dans la nappe. 13. Machine à aiguilleter une nappe de fibres conforme à l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que la surface d'appui face à chaque tête est constituée par une surface d'un tapis (41a, 41b) participant à l'entraînement de la nappe. 14. Machine conforme à la revendication 13, caractérisée en ce que ladite surface du tapis présente des aspérités. 15. Machine conforme à la revendication 13, caractérisée en ce que ladite surface de chaque tapis d'entraînement (41a, 41b) est définie par un matériau souple comportant des alvéoles. 16. Machine conforme à l'une des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que les deux tapis (41a, 41b) se chevauchent partiellement de manière à pincer la nappe dans une région située entre les deux têtes d'aiguilletage (6a, 6b) relativement à la direction d'avancement de la nappe. 17. Machine selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisée en ce que chaque tapis (41a, 41b) dans la région active de son trajet glisse sur une surface rigide de soutien (53a, 53b) qui est en regard de la tête d'aiguilletage correspondante (6a, 6b).