Brevet FR2660942A1 — publié le 19911018

PROCEDE D'IMPREGNATION EN CONTINU D'UNE NAPPE TEXTILE L'invention concerne un procédé d 'imprégnation en continu d'une nappe fibreuse, telle qu'un tissu, un tricot ou un nontissé, constituée de fibres naturelles, synthétiques, ou artificielles, pures ou en mélange, non liées ou liées, avec un liquide aqueux notamment du type contenant un agent de traitement, latex, apprêt, colorant, etc. et vise en particulier l'imprégnation d'une nappe en coton écru en vue d'un traitement par exemple de débouillissage et/ou de blanchiment. Le traitement chimique des fibres de coton écru commence par le débouillissage qui consiste, après ouverture et nettoyage mécanique, à ôter la gaine de matières cireuses et grasses qui les enveloppe, de manière à les rendre hydrophile. Après rinçage et exprimage, on achève en général le traitement chimique par une opération de blanchiment. Alors que jusqu a une date récente, le traitement du coton était effectué par lots, de manière discontinue, on cherche maintenant à réaliser toutes les opérations en continu, c'est-à-dire, à former une nappe continue et à convoyer le coton sur un tapis à travers une succession de postes dans lesquels il est soumis, l'une après l'autre, à toutes les étapes constituant son traitement. Une des difficultés rencontrées avec ce type de procédé réside dans la réalisation de l'imprégnation de la nappe par les diverses liqueurs. De la qualité de l'imprégnation dépend la qualité du produit fini. Tout d'abord, il s'agit d'incorporer à la nappe une certaine quantité d'agent de débouillissage, soude par exemple, que l'on met ensuite à réagir par chauffage dans le vaporiseur. Afin que le débouillissage soit d'une efficacité maximale, il est souhaitable que la nappe soit imprégnée de manière homogène d'une quantité contrôlée de liqueur. En effet, le temps de réaction, l'efficacité et les propriétés finales en dépendent. Par ailleurs, pour que l'ensemble des fibres composant la nappe soit traité de manière uniforme, il faut que l'imprégnation soit elle-même homogène. Enfin il est souhaitable que le moyen d'application du liquide perturbe le moins possible l'organisation des fibres, afin d'obtenir en fin de traitement, un produit pouvant le cas échéant être utilisé tel quel sans avoir à retravailler la nappe. Les moyens connus de la demanderesse ne permettent pas la réalisation de ces objectifs. Ainsi par exemple il est possible de pulvériser le liquide de traitement sur la nappe en mouvement, au moyen de rampes de jets fluides. Cependant, à moins d'une pression élevée des jets qui modifient alors la structure de la nappe, cette solution présente, l'inconvénient de ne pas permettre un mouillage satisfaisant de la nappe si les fibres ne sont pas hydrophiles - ce qui est le cas du coton écru - car le liquide pénètre alors difficilement et ne la traverse pas. En outre, il n'est pas aisé de réaliser une pulvérisation uniforme sur toute la largeur de la nappe, celle-ci pouvant être plus abondante dans les zones de recouvrement des jets ou bien au contraire plus pauvre dans les intervalles entre les impacts des jets. Pour pallier ces inconvénients, il est nécessaire de multiplier le nombre des rampes, ce qui rend le dispositif complexe. Un autre moyen connu consiste à imprégner la nappe dans un bac contenant la liqueur d'imprégnation, assurer le mouillage des fibres et enfin à éliminer l'excès de liquide par passage dans un foulard. On assure par cette technique une imprégnation satisfaisante, cependant lorsque la nappe textile n'a pas de cohésion, on a tendance à la déformer par l'action mécanique exercée sur les fibres, et à produire des irrégularités, des occlusions d'air, qui au final ne permettent pas son emploi tel quel. L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et propose un procédé d'imprégnation d'une nappe textile avec un liquide aqueux notamment du type contenant un agent de traitement caractérisé en ce qu'il consiste à - déposer la nappe sur un tapis support sans fin perméable aux liquides - déverser ledit liquide par gravité sur la nappe sous la forme d'une lame liquide transversale à la direction de déplacement de celle-ci - créer, au moyen d'une fente d'aspiration disposée sous la toile, une dépression suffisante pour permettre à au moins une partie dudit liquide de traverser la nappe. Le procédé présente les avantages suivants: - I1 permet une imprégnation uniforme sur toute la largeur à traiter par l'application du liquide sous la forme d'une lame ou d'un rideau continu qui apporte la même quantité de liquide sur toute la largeur. - La masse liquide, par son inertie, chasse de façon très efficace l'air emprisonné entre les fibres. Elle est assistée à cet effet par l'aspiration produite sous la toile. On assure ainsi le mouillage des fibres dans toute l'épaisseur. - La fente d'aspiration remplit la fonction d'exprimage du liquide en excès de la nappe. Cet exprimage étant, contrairement au foulard classique, effectué sans pincement ni contact de pièces mécaniques, n'engendre aucun déplacement notable des fibres et ne perturbe pas leur organisation. Les risques de déformation de la nappe sont faibles. - La fente, par sa disposition de préférence au droit de la lame liquide, exerce une force d'aspiration sur celui-ci et contribue à stabiliser son écoulement, et à garantir une répartition du flux sur toute la largeur de la nappe. - Le flux liquide par son inertie, communique enfin une certaine énergie à la nappe, ce qui se traduit par un accroissement de la cohésion de cette dernière. On constate en effet, avec surprise, qu'une nappe constituée de fibres de coton initialement non liées peut subir sans dommages les manipulations accompagnant son traitement ultérieur. Elle ne se casse ni ne se déforme. L'aspect de la nappe et sa résistance mécanique à l'issue du traitement hydrophile et de blanchiment, sont tels qu'il est possible de l'utiliser comme produit fini ou semi-fini. Le procédé vise essentiellement l'imprégnation d'une nappe textile composée de fibres non liées, de grammage compris entre 50 et 1000 g/m. Les fibres peuvent être de toutes natures : naturelles, synthétiques ou artificielles, seules ou en mélange. La nappe peut être formée par tout moyen convenable, mécanique ou pneumatique. La nappe peut éventuellement être composite et obtenue à partir de deux ou plusieurs voiles de carde associés ou non à des voiles formés pneumatiquement. Outre les nappes fibreuses non liées, le procédé convient également à l'imprégnation de textiles liés : tissus, tricots ou autres. Un autre objet de l'invention est de contrôler le taux d'emport de liquide par la nappe, appelé également taux d'exprimage. On rappelle que le taux d'exprimage est égal au taux de liquide résiduel après essorage par rapport au poids de la nappe. On réalise cet objectif en déversant sur la nappe une quantité de liquide telle que le taux du liquide déversé par rapport au poids de la nappe est supérieur à un taux déterminé au-delà duquel le taux d'exprimage est fonction de la dépression créée par la fente d'aspiration et indépendant de la quantité déversée. On a constaté en effet avec surprise qu'au-delà d'une certaine quantité de liquide déversée sur la nappe, le taux d'exprimage ne dépendait plus de la quantité de liquide apportée mais uniquement de la dépression. En réglant le débit de liquide au-delà de ce seuil, on maîtrise ainsi de façon très satisfaisante l'imprégnation et la régularité du traitement qui s'ensuit. En pratique, ce seuil est déterminé expérimentalement. Par exemple, pour une nappe de coton écru imprégnée avec une solution aqueuse de débouillissage, il correspond à un taux de l'ordre de 500 r. Un autre objet de l'invention est de réaliser un dispositif de distribution de liquide assurant la formation d'une lame continue et aussi régulière que possible. On parvient à ce but avec un organe distributeur de liquide pourvu d'un déversoir avec une portion de surface d'écoulement orientée vers la nappe, de largeur au moins égale à celle de la zone à imprégner. Selon un mode de réalisation préféré, le déversoir est constitué d'une tôle à profil cylindrique convexe dont le bord aval est dentelé afin de faciliter le décollement de la lame liquide. En particulier on améliore l'écoulement laminaire en prévoyant des rainures dans la région des bords latéraux. Un autre objet de l'invention est d'améliorer l'imprégnation d'une nappe constituée de fibres non liées, déposée sur un tapis poreux, par des moyens mécaniques ou pneumatiques. On parvient à ce but en comprimant la nappe, notamment par un moyen mécanique, de façon à en réduire l'épaisseur avant son passage sous la lame liquide. Selon un mode de réalisation particulier, ledit moyen de compactage est constitué par un rouleau presseur. On améliore encore le compactage de la nappe en disposant une fente à vide immédiatement en aval de l'organe de compactage de façon à éviter le relaxation de la nappe avant son passage à travers le moyen d'imprégnation. Un autre objet de l'invention est de concevoir un procédé de débouillissage et de blanchiment de fibres de coton écru, en continu, permettant d'obtenir une nappe de coton traitée, présentant une résistance mécanique et une régularité d'aspect suffisantes pour que la nappe puisse être utilisée telle quelle, sans autre traitement mécanique que le découpage ou autre opération de transformation en produit fini. On parvient à ce but en réalisant au moins l'une des opérations d' imprégnation selon la technique conforme à l'invention. En particulier, on prévoit de réaliser selon cette technique, au moins la première imprégnation prévue dans le traitement avec une liqueur contenant un agent de débouillissage. Grâce au procédé de l'invention, on assure en effet non seulement une imprégnation homogène à taux d'exprimage contrôlé mais également on consolide, avant tout autre traitement, la nappe par l'action de la lame sur les fibres, comme cela a été rapporté plus haut, sans perturber la qualité du nappage réalisé par le formeur en amont. Par cette consolidation, la nappe peut être manipulée, transférée, traitée, rincée, exprimée sans risque de rupture ni de déformation. En outre, grâce à la qualité de son aspect, il est possible de la transformer directement en produit fini sans qu'il soit nécessaire de la carder à nouveau ou de la retravailler. D'autres caractéristiques et avantages, apparaitront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre non limitatif de l'invention, en référence aux dessins sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un procédé d'imprégnation d'une nappe de coton - la figure 2 est une représentation en perspective d'un dispositif de distribution de liquide - la figure 3 représente schématiquement une installation de débouillissage et de blanchiment de fibres de coton écru. Sur le schéma de la figure 1, on a représenté une installation d'imprégnation conforme à l'invention, appliquée au traitement d'une nappe de fibres non liées de coton écru, par exemple. Un système formeur schématisé par le bloc (2) dépose les fibres ouvertes et individualisées sur un tapis (4) sans fin, entraîné dans un mouvement de translation plan selon la flèche. Le tapis est poreux; il peut s'agir d'un matériau imperméable convenablement perforé ou bien d'une toile. Le tapis est tendu entre des rouleaux horizontaux dont l'un est moteur. La nappe (6) issue du formeur est relativement épaisse et uniforme. En aval, un rouleau presseur (7) monté à rotation autour d'un axe horizontal, transversal au sens de déplacement, coopérant avec un contre-rouleau (8) placé sur la toile, a pour fonction de chasser en partie l'air de la nappe en réduisant son épaisseur. Il est important de chasser cet air, car il forme des poches s'opposant à la pénétration ultérieure du liquide. Immédiatement en aval du moyen de compactage, on a prévu la mise en oeuvre d'une dépression sous la nappe par le moyen d'une première fente d'aspiration (9), pour éviter qu'elle ne regonfle naturellement sous l'effet des forces de rappel élastiques exercées par les fibres elles-mêmes. En outre, la dépression plaque les fibres contre la toile et favorise l'action du liquide par après. La fente (9) est en communication avec une source de vide non représentée. La nappe issue de ce moyen de compactage n'a subi aucune autre déformation qu'une réduction de hauteur. Son homogénéité n'est pas rompue. Par exemple, une nappe de coton écru, ayant initialement, selon le grammage et le mode de formage, une épaisseur comprise entre 40 et 150 mm, est compactée ainsi jusqu'à une hauteur comprise entre 10 et 30 mm. Pour le compactage, au lieu d'un moyen mécanique on peut utiliser également l'effet d'une dépression créée sous la nappe. Ensuite, la nappe passe dans le dispositif d'imprégnation proprement dit (10). Celui-ci (10) est composé de deux éléments un distributeur (11) du liquide et un organe d'aspiration (13). L'organe distributeur (10) est conçu pour délivrer le liquide sous la forme d'un rideau, ou lame, transversal au sens de déplacement de la nappe, le liquide étant mis en mouvement par l'action de la simple gravité. Par lame ou rideau, on comprend une répartition uniforme du liquide sens travers, sans solution de continuité.A l'aplomb de la zone d'impact du liquide, on a prévu un organe d'aspiration (13) constitué par une fente d'aspiration de largeur déterminée, et dont la hauteur de vide est choisi de façon à pouvoir contrôler le taux d'exprimage du liquide dans la nappe En se reportant à la figure (2), qui est une représentation en perspective cavalière du dispositif (10) coupé dans le sens du déplacement du tapis (4), on note que le distributeur (11) comprend une zone d'accumulation de liquide, séparée en deux compartiments (113, 114) par une cloison transversale (112) percée d'orifices mettant en communication les 2 compartiments (113,114). Le premier compartiment est alimenté en liquide par une canalisation et alimente lui-même le compartiment (114). Cette disposition permet de réduire les turbulences à l'intérieur de ce dernier compartiment.Sur sa paroi extérieure, on a prévu un déversoir (115) de forme cylindrique convexe, dont les génératrices sont horizontales et orientées perpendiculairement au sens de défilement de la nappe. Le bord libre du déversoir est dentelé, c'est-à-dire qu'il est pourvu de saillies pointues (115') dans le prolongement de sa surface, dans le but de faciliter le décollement du liquide de la surface du déversoir. Le courbure du déversoir est choisie de façon que le liquide s'écoulant par trop-plein depuis le compartiment (114) forme un flux laminaire à filets de courant aussi parallèles que possible. La tangente du déversoir à son bord libre est de préférence sensiblement verticale. L'état de surface est également un facteur à prendre en considération; il est choisi lisse pour réduire les perturbations. Le flux issu du déversoir forme ainsi un rideau, ou lame, liquide continu dans sa direction transversale et sensiblement plan. Afin de réduire le rétrécissement de la lame liquide entre le déversoir et son impact sur la nappe, on peut prévoir de ménager, près des bords latéraux, de fines rainures en surface du déversoir, orientées dans le sens des filets fluides, ou bien des lamelles de guidage le long desquelles les filets fluides restent collés. A l'aplomb du déversoir (115), sous le tapis (4) on a prévu une fente d'aspiration (13) qui lui est parallèle, communiquant avec une source de vide. La taille de l'ouverture de la fente est déterminée de façon à exercer une aspiration d'une durée suffisante quand la nappe passe à son niveau. Elle s'étend donc en aval du déversoir sur une distance déterminée. La dépression engendrée par la fente est choisie de façon à être suffisante pour essorer la nappe. Par ailleurs, on a constaté que l'on pouvait contrôler le taux d'exprimage de la nappe en réglant uniquement le niveau de dépression, quand le débit de liquide excédait un seuil. Cette propriété est illustrée par l'exemple suivant: On a préparé une nappe de coton dont le grammage était de 2 250-260 g/m , et déposé sur un tapis se déplaçant à 25 m/min. On a déversé avec le dispositif décrit de l'eau légèrement colorée. La fente d'aspiration avait une largeur de 30 mm et la dépression était de 90 mb. On a fait varier progressivement le débit de l'eau déversée. On constate qu'à partir d'un seuil de taux déversé (12001/h sur une largeur de 50 cm), le taux d'exprimage, ou d'emport, varie très peu. I I I I I Debit Débit 5501/h 12001/h 15701/h 18001/h I I I I Taux déversé I 260% g 570X 1 750a 1 860% (250g/m2) Taux d'exprimage 215% 275% 290% 285% Les exemples suivants illustrent comment on peut contrôler le taux d'emport (en %) en fonction de la dépression (ôP) créée sous la nappe, pour 3 types différents de nappe. Solution : Eau + agent mouillant (5 g/l) Débit : 1200 l/h, largeur 0.5 m Vitesse : 3 m/min Fente : 30 mm soit un temps d'aspiration de 0.6 s. TOILE DE 115 g/m2 dP(mb) | 44 50 69 80 88 Taux d'emport 100 94 87 | 76 73 TRICOT DE 140 g/m2 ôP(mb) 38 42 55 64 76 84 Taux d'emport 119 i 117 104 87 i 77 70 NAPPE DE COTON ECRU DE 275 g/m2 ôP(mb) 42 50 65 78 85 92 Taux d'emport 400 315 255 210 180 160 On décrit ci-après une installation complète de blanchiment des fibres de coton écru mettant en oeuvre le procédé d'imprégnation de l'invention, en relation avec la figure 3. Le procédé de blanchiment consiste à ouvrir, nettoyer, effectuer le cas échéant le mélange de coton de différentes origines et qualités, et à former en (21) une nappe comprise entre 50 et 1000g/m, de préférence entre 100 et 600 g/m2 par tout moyen convenable, mécanique (carde) et/ou pneumatique. Cette nappe est supportée et entraînée par un tapis à travers les différents postes de traitement. On l'imprègne en (22) selon le moyen de l'invention avec une solution de débouillissage (soude avec mouillant) tout en contrôlant le taux d'exprimage par le vide créé au niveau de la fente aspirante. Le vide est de l'ordre de 100 mbars. On introduit la nappe dans un vaporiseur (23) chauffé à une température voisine de 1000C dans lequel elle séjourne, tout en restant continue grâce à un moyen de stockage approprié, pendant une durée déterminée fonction de la liqueur et du taux d'emport. On la rince ensuite et on extrait le jus de débouillissage au moyen d'une deuxième lame liquide (24) et d'une fente à vide associée à un vide moyen (100 à 350 mbars). On imprègne la nappe débouillie hydrophile, avec une solution de blanchiment (eau oxygénée avec de la soude essentiellement) au moyen d'un troisième dispositif à lame liquide et fente à vide (25). On introduit à nouveau la nappe dans un vaporiseur (26) chauffé à une température voisine de 1000C dans lequel elle séjourne grâce à un moyen de stockage approprié, durant un temps suffisant long pour que le blanchiment soit effectif. Ensuite on rince la nappe au moyen d'une succession de lames liquides associées à des fentes aspirantes (27). Enfin on extrait en (28) le maximum d'eau contenu dans la nappe, et on la sèche dans un four (29) qui est de préférence à air traversant. La nappe peut être utilisée directement pour la fabrication de coton hydrophile paqueté ou bien être transformée en fibres après déchiquetage pour la réalisation de produits non tissés. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés. Elle englobe tous les équivalents et toutes les applications à la portée de l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé d'imprégnation d'une nappe fibreuse, tissée, tricotée, non-tissée avec un liquide aqueux notamment du type contenant un agent de traitement caractérisé en ce qu'il consiste a: - déposer la nappe sur une toile sans fin perméable aux liquides, - déverser le liquide par gravité sur la nappe sous la forme d'un rideau, ou lame, liquide transversal au sens de déplacement de celle-ci, - créer au moyen d'une fente à vide disposée sous la toile une dépression suffisante pour permettre à au moins une partie dudit liquide de traverser la nappe. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le taux de liquide déversé par rapport au poids de la nappe est dans un rapport supérieur à un rapport déterminé à partir duquel le taux d'emport est fonction de ladite dépression et indépendant de la quantité déversée. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rideau liquide est obtenu par le moyen d'un organe distributeur de liquide pourvu d'un déversoir de largeur au moins égale à la largeur de la nappe à imprégner, par lequel le liquide est étalé en forme de lame continue. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit déversoir est constitué d'une tôle à profil cylindrique convexe dont le bord aval est dentelé afin de faciliter le décollement de la lame liquide. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que le déversoir est pourvu de rainures orientées dans le sens de l'écoulement du liquide, ménagées près des bords latéraux. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour l'imprégnation d'une nappe fibreuse non liée telle qu'une nappe de coton écru caractérisé en ce qu'il consiste, avant d'assurer ladite imprégnation, à - former une nappe par des moyens mécaniques et/ou aérauliques à partir des fibres en vrac et la déposer sur ledit convoyeur à toile sans fin, - réduire l'épaisseur de la nappe par un moyen de compactage notamment mécanique ou par l'effet d'une dépression créée sous la nappe. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la nappe est de grammage compris entre 50 et 1000 g/m2. 8. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le compactage est effectué par application d'un cylindre presseur. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 8 caractérisé en ce qu'une dépression est créée sous la nappe dans l'intervalle compris entre le moyen de compactage et le moyen d'imprégnation. 10. Procédé de traitement en continu de fibres de coton écru comprenant notamment les étapes de - ouverture et nettoyage mécanique des fibres - formation d'une nappe et son convoyage par tapis sans fin - imprégnation avec une solution de débouillissage - débouillissage - rinçage, exprimage - imprégnation avec une solution de blanchiment - blanchiment - rinçage, exprimage - séchage caractérisé en ce qu'au moins une des opérations d'imprégnation et de rinçage est effectuée selon l'une des revendications 1 à 9.