Brevet FR2729976A1 — publié le 19960802

L'invention concerne les procédés et les dispositifs permettant d'appliquer des fils sur des supports, notamment des supports en matières plastiques ou en caoutchouc, ces procédés et ces dispositifs permettant par exemple la réalisation de nappes de renfort, notamment de nappes de renfort pour enveloppes de pneumatiques. L'invention concerne en particulier les procédés et les dispositifs qui permettent d'appliquer des fils sur un support en leur donnant une forme sinueuse. Des dispositifs permettant d'appliquer des fils sur un support en leur donnant une forme sinueuse sont décrits par exemple dans les brevets ou demandes de brevets suivants: FR-A-2 042 859, FR-A-2 325 497, US-A-1 800 179, US-A-5 002 621, US-A-4 820 143. Ces dispositifs présentent au moins un des inconvénients suivants: complexité donnant lieu à des pannes fréquentes, ou nécessitant un entretien coûteux et fréquent; - manque de précision dans la pose des fils, de telle sorte que les nappes obtenues ont une géométrie hétérogène et présentent de ce fait des caractéristiques physiques qui varient suivant leur longueur; - vitesse lente. Le brevet US-A-4 981 542 décrit un dispositif permettant d'appliquer des fils sur un support en utilisant deux pinces. Ce dispositif permet de déposer les fils avec une grande précision, mais la vitesse de pose est relativement lente par suite de la succession complexe des mouvements des pinces qui nécessitent des arrêts du support lors des mouvements transversaux des fils, avant qu'ils soient appliqués sur le support, et lors de l'application des fils sur le support. Le brevet US-A-5 242 520 décrit un dispositif permettant d'appliquer des fils sur un support à l'aide d'un tambour comportant des dents fixes et des dents mobiles et la demande internationale de brevet WO 92/12001 décrit un dispositifpermettant d'appliquer des fils sur un support en faisant arriver les fils avec une vitesse maîtrisée sur un tambour, la forme sinueuse étant obtenue à l'aide de dents que l'on déplace les unes par rapport aux autres, parallèlement à l'axe de rotation, au moins une partie de ces dents étant flexibles entre une extrémité libre au contact d'un fil et une zone d'ancrage. Ces dispositifs permettent de déposer les fils avec une grande -2- précision et avec une vitesse importante, mais ils sont relativement complexes et coûteux. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients ou de les atténuer dans une large mesure. En conséquence, le procédé conforme à l'invention pour appliquer au moins un fil sur au moins un support, de façon à obtenir au moins une nappe, en donnant au fil une forme sinueuse, est caractérisé par les points suivants: a) on délivre le fil avec une vitesse linéaire contrôlée de valeur V1; b) on déplace le fil transversalement à sa direction de progression; c) on l'applique sur le support, le fil ayant la forme sinueuse par suite du déplacement transversal, le fil et le support ainsi au contact étant entraînés de telle sorte que la vitesse linéaire du support ait une valeur V2 différente de V1; d) le taux de conformation du fil ainsi appliqué sur le support est ainsi défini par le rapport Vi/V2. L'invention concerne également un dispositif pour appliquer au moins un fil sur au moins un support, de façon à obtenir au moins une nappe, en donnant au fil une forme sinueuse, ce dispositif étant caractérisé par les points suivants: a) il comporte des moyens permettant de délivrer le fil avec une vitesse linéaire contrôlée de valeur V1; b) il comporte des moyens permettant de déplacer le fil transversalement à sa direction de progression; c) il comporte des moyens permettant d'appliquer le fil sur le support, le fil ayant la forme sinueuse grâce aux moyens permettant de le déplacer transversalement, et des moyens permettant d'entraîner le fil et le support ainsi au contact, de telle sorte que la vitesse linéaire du support ait une valeur V2 différente de V1; d) le taux de conformation du fil ainsi appliqué sur le support est ainsi défini par le rapport V1/V2- L'invention concerne également les nappes obtenues avec le procédé et le dispositif conformes à l'invention, ces nappes étant notamment des nappes de renfort. -3- L'invention concerne également les articles comportant de telles nappes de renfort, ces articles étant par exemple des tuyaux, des articles manufacturés en caoutchouc, en particulier des enveloppes de pneumatiques. Le terme "fil" doit être pris dans un sens très général. Un fil peut être un "fil simple" constitué par exemple par un ou plusieurs filaments. Lorsque le fil simple est constitué d'un seul filament il est appelé "monofilament" et lorsque le fil simple est constitué de plusieurs filaments il est appelé "multifilament". Un fil peut être d'autre part lui-même un ensemble de fils simples. A titre d'exemple, un tel ensemble est appelé "retors" lorsqu'il est constitué de plusieurs fils simples réunis par une seule opération de torsion, et un tel ensemble est appelé "câblé" lorsqu'il est constitué de plusieurs fils, dont au moins un est un retors, réunis par une ou plusieurs opérations de torsion. Le terme "forme sinueuse" est très général et s'applique par exemple au cas o les fils ont une forme ondulée, en particulier une forme pratiquement sinusioïdale, et au cas o les filaments comportent des segments pratiquement rectilignes reliés par des parties courbes. Les fils sont de préférence des fils textiles, par exemple des fils de polyamides aromatiques ou non aromatiques, des fils de rayonne, de polyester, ou des fils constitués de matières différentes, et leur diamètre varie de préférence entre 0,2 et 4 mm, mais l'invention s'applique aussi à des fils non textiles, par exemple des fils métalliques, en particulier des fils en acier, des fils en carbone, en fibres de verre, en bore, et de façon générale à des fils dont le diamètre est éventuellement inférieur à 0,2 mm ou supérieur à 4 mm. L'invention sera illustrée au moyen des exemples non limitatifs qui suivent, en faisant le cas échéant référence au dessin. Sur le dessin: - la figure 1 représente, vu de profil, un dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 représente, vu de dessus, le dispositif représenté à la figure 1 - la figure 3 représente plus en détail en coupe un système de freinage utilisé dans le dispositif représenté aux figures 1 et 2; -4- - la figure 4 représente vue de dessus une nappe conforme à l'invention obtenue avec le dispositif conforme à l'invention; - la figure 5 représente, vue de dessus, une partie d'un autre dispositif conforme à l'invention; - la figure 6 représente, vue de profil, une partie d'un autre dispositif conforme à l'invention. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif 1 conforme à l'invention. Ce dispositif comporte plusieurs bobines 2 sur chacune desquelles est enroulé un fil 3. Pour la clarté du dessin, seules trois bobines 2 sont représentées sur les figures 1 et 2. Les fils 3, entraînés par le cabestan 5, passent dans des moyens 4 de freinage qui donnent aux fils 3, à la sortie du système 4, une légère tension avant leur arrivée sur le cabestan 5. Les moyens 4 représentés partiellement plus en détail à la figure 3, comportent par exemple autant de paires 40 de ressorts imbriqués 41 qu'il y a de fils 3, chaque fil passant dans une de ces paires 40. la force appliquée sur le fil 3 par la paire 40 correspondante varie en fonction du poids P4 du cylindre 42 qui est au contact d'un des ressorts 41 et qui le tire vers le bas. Les fils 3 sont entraînés sans glissement par le cabestan 5 qui leur donne une vitesse linéaire déterminée (la même pour tous les fils) représentée sur les figures 1 et 2 par le vecteur V1, orienté selon la direction longitudinale, par exemple horizontale. La figure 1 est une vue de profil du dispositif 1, la figure 2 est une vue de dessus du dispositif 1, et la figure 3 est une coupe des moyens 4 dans un plan vertical passant par un fil 3. Le cabestan 5 est formé de sept rouleaux 50 d'axes 51 horizontaux et parallèles, ces axes 51 étant décalés les uns par rapport aux autres dans le sens de progression des fils 3 schématisée par la flèche horizontale V1 à la figure 1. Les rouleaux 50, de même diamètre, sont entraînés en rotation par la courroie 52 qui s'enroule autour des moyeux 53 des rouleaux 50 et autour des galets 54, dans le sens de la flèche F52 Les rouleaux 50 comportent quatre rouleaux 501 dont les axe 51 sont sensiblement disposés sur un plan horizontal et trois rouleaux 502 dont les axes 51 sont sensiblement disposés sur un autre plan horizontal placé au-dessous du plan -5- précédent. Sous l'action de la courroie 52, les rouleaux 501 tournent avec la même vitesse angulaire schématisée par la flèche 501 et les trois rouleaux 502 tournent avec la même vitesse angulaire schématisée par la flèche s502, les flèches 1501 et Q502 étant opposées et ayant la même valeur absolue (figure 1). Les moyens permettant l'entraînement de la courroie 52 sont connus et comportent le moteur 55 qui actionne un des rouleaux 50. A la sortie du cabestan 5, la longueur de chaque fil 3 délivrée est donc constante, égale par seconde à la vitesse linéaire V 1, c'est-à-dire la valeur absolue du vecteur VI. Les fils 3 délivrés par le cabestan 5 arrivent aux moyens 6 permettant de rapprocher les fils 3 pour les disposer sensiblement dans un plan horizontal dans lequel ils sont pratiquement parallèles entre eux. Ces moyens 6 ne sont pas absolument nécessaires mais ils facilitent la mise en oeuvre ultérieure des fils 3 et ils comportent par exemple un peigne fixe traversé par les fils 3. Les fils 3 passent ensuite dans des moyens 7 qui permettent de donner aux fils 3 des mouvements alternatifs transversaux, schématisés sur la figure 2 par les flèches opposées F1 et F2 perpendiculaires à la direction générale de progression des fils 3, schématisée par la flèche V1 sur les figures 1 et 2. Ces moyens 7 sont par exemple une filière dont les mouvements transversaux schématisés par les flèches F1 et F2 sont obtenus grâce au système 8 qui comporte un moteur 80 actionnant une bielle 81. Le support 9, par exemple un film en matière plastique sur lequel est appliqué une couche de caoutchouc, est initialement enroulé sur la bobine 10. Il est entraîné par la calandre 12 en passant dans le système 11 qui permet de règler sa tension. Ce système 11, connu, comporte par exemple un rouleau horizontal 110. La position verticale de l'axe 111 du rouleau 110 permet de régler la vitesse du moteur 100 qui provoque le déroulage du support 9 à partir de la bobine 10, et la tension du support 9 est donnée par le poids du rouleau 110. Le support 9 arrive ainsi à la calandre 12 avec une tension constante et les fils 3, par suite de l'action de la filière 7, sont appliqués contre le caoutchouc du support 9 avec une forme ondulée, à l'entrée de la calandre 12, le contact définitif des fils 3 et du support 9 étant obtenu par le pressage dû aux tambours 120 et 121 de la calandre -6- 12. Les tambours 120, 121 ont le même diamètre et tournent selon les vitesses angulaires opposées représentées respectivement par les flèches n 120, 121 avec la même valeur absolue (figure 1). La calandre 12 entraîne ainsi le support 9 et les fils 3 au contact selon une vitesse longitudinale constante représentée par le vecteur V2 sur la figure 1, la vitesse linéaire V2, qui est la valeur absolue du vecteur V2, étant différente de la vitesse linéaire V1. Le dispositif 1 est dépourvu de moyens permettant un réglage de la tension entre le cabestan 5 et la calandre 12, les fils 3, avant l'entrée dans le peigne 6, pouvant être éventuellement lâches par intermittences en formant un arc ou une portion de boucle. La nappe 13, constituée du support 9 et des fils 3 au contact du support 9, passe sur le système 14 de réglage de tension, et elle est ensuite enroulée sur la bobine 15, entraînée en rotation par le moteur 16. Le système 14 est par exemple semblable au système 11 décrit précédemment et il donne de préférence au support 9 la même tension que le système 11. La figure 4 représente, vu de dessus, une partie de la nappe 13 ainsi obtenue à la sortie de la calandre 12. Pour un fil 3 donné, 'T"1" représente la longueur rectiligne entre les points A et B qui sont les extrémités successives d'une ondulation donnée et L représente la longueur effective du fil 3 ondulé entre les points A et B. Par définition, le taux de conformation T du fil 3 est donné par la relation T = L/1. Ce taux T est égal au rapport R donné par la relation R = V1/V2 c'est-àdire qu'il est donné par le rapport des vitesses linéaires V1 (vitesse linéaire des fils 3 à la sortie du cabestan 5, et donc à l'entrée de la calandre 12) et V2 (vitesse linéaire du support 9 par suite de l'action de la calandre 12). La période de l'ondulation des fils sur la nappe 13, c'est-à-dire, pour un fil 3 donné, le nombre d'ondulations pour une longueur donnée de nappe 13, est défini en réglant le rapport entre la fréquence des déplacements alternatifs de la filière 7 et la vitesse de rotation des rouleaux de la calandre. Dans l'exemple décrit, le film en matière plastique assure la tenue du support 9 et évite un allongement du caoutchouc de ce support lors de la réalisation de la nappe 13. -7- Le dispositif 1 conforme à l'invention permet les avantages suivants: - il peut être dépourvu de moyens permettant de régler la tension des fils 3 entre le cabestan 5 et la calandre 12, cette réalisation préférentielle, conforme à l'exemple décrit, permettant une réalisation simple; - le taux de conformation des fils 3 est réglé de façon simple et précise par le réglage des vitesses du cabestan 5 et de la calandre 12 et l'amplitude des mouvements transversaux alternatifs de la filière 7 n'a pas à être réglée de façon précise, car toute variation de cette amplitude est corrigée par le fait que les fils 3 sont posés avec une longueur constante sur le support 9, il se produit alors un glissement des fils 3 sur le support 9, avant le passage entre les rouleaux 120, 121 de la calandre 12, ce qui corrige automatiquement cette variation, les fils 3 étant alors toujours posés avec le taux T donné de façon précise, et indépendante de la filière 7, par le rapport des vitesses linéaires V1 et V2, comme précédemment indiqué; - la nappe 13 peut être réalisée avec une grande vitesse, par exemple de l'ordre de 10 m/minute, cette vitesse pouvant atteindre ou même dépasser 20 m/minute. A titre d'exemple, les détails de réalisation sont les suivants: - support 9: feuille de polyéthylène sur laquelle est appliquée une couche de coutchouc, la largeur du support 9 étant de 100 mm; - les fils 3 sont des retors de nylon dont le diamètre est environ de 1,2 mm, le nombre de bobines 2 étant égal à 40 (un fil 3 par bobine 2); - la vitesse linéaire V1 est égale à 13 m/minute et la vitesse linéaire V2 est égale à 10 m/minute, le rapport t étant donc égal à 1,3; - la période "1" de chacun des fils sur la nappe est égale à 15 mm et la densité de la nappe en fils 3 est de 40 fils/dm, cette densité étant mesurée perpendiculairement à la direction longitudinale de la nappe, c'est-à-dire perpendiculairement à la flèche V2; - la tension donnée par les moyens 4 est de 2 N/fil et la tension donnée par les moyens 11 et 14 est de 10 N pour l'ensemble du support 9 ou de la nappe 13, la tension étant donc la même pour le support 9 et pour la nappe 13. Il va de soi que ces chiffres ne sont en aucune façon limitatifs, c'est ainsi par exemple que le nombre de bobines 2 pourrait être augmenté pour atteindre ou même -8- dépasser 60 et que la largeur de la nappe pourrait atteindre ou même dépasser 60 cm. L'invention s'applique aussi au cas o l'on n'utilise qu'un fil 3. La valeur de t peut varier dans de larges limites, par exemple de 1,01 à 3. De même, la période de l'ondulation des fils 3 peut varier dans de larges limites, par exemple de 5 à 50 mm. La densité de la nappe 13 en fils 3 peut varier dans de larges limites, par exemple de 1/dm à 60/dm. L'invention n'est pas limitée aux moyens précédemment décrits. c'est ainsi par exemple que le cabestan 5 pourrait être remplacé par deux tapis entre lesquels passeraient les fils 3 et que le peigne 6 pourrait être remplacé par une filière comportant autant de trous qu'il y a de fils 3. Dans l'exemple précédemment décrit les fils 3 avaient tous la même vitesse à la sortie du cabestan 5, mais l'invention s'applique par exemple aussi aux cas o les fils 3 ont des vitesses différentes à la sortie des moyens 5, comme représenté à la figure 5. Dans le dispositif lA représenté en partie, vu de dessus, sur cette figure 5, les moyens 5A sont constitués par un cabestan comportant trois séries de cylindres A. Chacune de ces séries est formée de trois cylindres 50A1, 50A2, 50A3, de même axe et de diamètres différents sur chacun desquels passe un fil 3. Les trois cylindres 50A1, 50A2, 50A3 d'une même série 50A tournent à la même vitesse angulaire et donc la vitesse linéaire des trois fils 3 varie d'un fil à l'autre par exemple en diminuant du cylindre 50A1 au cylindre 50A3, de telle sorte que le taux X varie d'un fil à l'autre sur la nappe 13A, en augmentant d'un côté de la nappe à l'autre, comme représenté à la figure 5. Pour éviter un glissement excessif des fils 3 sur le support 9A, il est alors préférable que, pour chaque fil, la distance entre la calandre 12A et les moyens 7A, animés de mouvements alternatifs, soit d'autant plus grande que la vitesse linéaire du fil à l'entrée de ces moyens, est plus faible. C'est ainsi par exemple que lorsque ces moyens 7A sont constitués d'une filière, la longueur des trous o passent les fils varie de la façon précédemment décrite (les trous correspondant aux fils animés de la vitesse la plus grande étant les plus longs, l'entrée de tous ces trous o pénètrent les fils étant située à la même distance de la calandre 12A). -9- L'invention s'applique aux cas o on utilise plusieurs supports pour réaliser une nappe, comme représenté à la figure 6. Sur cette figure on voit, en coupe verticale, une partie d'un dispositif lB avec une calandre 12B comportant deux rouleaux B, 121B sur lesquels arrivent deux supports 9B, par exemple identiques au support 9 précédemment décrit pour le dispositif 1. Les fils 3 passent à travers les moyens 7B animés de mouvements alternatifs, par exemple identiques aux moyens 7 précédemnment décrits, et ils sont pris en sandwich entre les supports 9B lorsqu'ils prennent leur forme sinueuse pour donner la nappe 13B comportant les fils 3 disposés entre les deux supports 9B. Les nappes conformes à l'invention peuvent être utilisées par exemple pour renforcer des enveloppes de pneumatiques, notamment en les appliquant au-dessus des nappes de renfort sommet de ces enveloppes. Lors de la conformation et/ou de la cuisson, les fils de ces nappes perdent leur forme sinueuse et sont orientés dans la direction circonférentielle de ces enveloppes, c'est-à-dire sensiblement dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation des enveloppes, pour fretter ces nappes de renfort afin par exemple de résister aux forces centrifuges. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits. - 10- Revendications 1. Procédé pour appliquer au moins un fil sur au moins un support, de façon à obtenir au moins une nappe, en donnant au fil une forme sinueuse, caractérisé par les points suivants: a) on délivre le fil avec une vitesse linéaire contrôlée de valeur V1; b) on déplace le fil transversalement à sa direction de progression; c) on l'applique sur le support, le fil ayant la forme sinueuse par suite du déplacement transversal, le fil et le support ainsi au contact étant entraînés de telle sorte que la vitesse linéaire du support ait une valeur V2 différente de V1; d) le taux de conformation du fil ainsi appliqué sur le support est ainsi défini par le rapport V1 /V2- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' on délivre le fil avec une vitesse linéaire contrôlée sans contrôler ensuite la tension du fil avant de l'appliquer sur le support. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on contrôle la tension du fil avant de le délivrer. 4. Dispositif pour appliquer au moins un fil sur au moins un support, de façon à obtenir au moins une nappe, en donnant au fil une forme sinueuse, ce dispositif étant caractérisé par les points suivants: a) il comporte des moyens permettant de délivrer le fil avec une vitesse linéaire contrôlée de valeur V1; b) il comporte des moyens permettant de déplacer le fil transversalement à sa direction de progression; c) il comporte des moyens permettant d'appliquer le fil sur le support, le fil ayant la forme sinueuse grâce aux moyens permettant de le déplacer transversalement, et des moyens permettant d'entraîner le fil et le support ainsi au contact, de telle sorte que la vitesse linéaire du support ait une valeur V2 différente de V 1; d) le taux de conformation du fil ainsi appliqué sur le support est ainsi défini par le rapport V1/V2. - Il - 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est dépourvu de moyens permettant de contrôler la tension du fil entre les moyens permettant de délivrer le fil et les moyens permettant d'appliquer le fil sur le support. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de contrôler la tension du fil avant les moyens permettant de délivrer le fil. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens pour délivrer le fil sont constitués au moins en partie par un cabestan. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les moyens pour déplacer transversalement le fil sont constitués au moins en partie par une filière. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'on utilise plusieurs fils et des moyens pour rassembler les fils avant les moyens permettant de les déplacer transversalement. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour rassembler les fils sont constitués au moins en partie par un peigne ou une filière. 1. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que les moyens pour appliquer les fils et les moyens pour entraîner les fils et le support au contact sont constitués au moins en partie par une calandre. 12. Nappe obtenue selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications I à 3 et/ou avec le dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 11. 13 Article renforcé avec au moins une nappe conforme à la revendication 12. 14. Article selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est une enveloppe de pneumatique.