Brevet FR2730246A1 — publié le 19960809

PROCEDE POUR LA FABRICAT10N D'UNE NAPPE TEXTILE NON TISSEE PAR WFS S D'EAU SOUS PRESSION ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE Domaine Technique L'invention concerne un procédé perfectionné pour la fabrication d'une nappe textile non tissée, légère, par la technique connue sous le nom de "jets d'eau" sous pression ; l'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Techniques antérieures Dans les documents USA.3 214 819, 3 485 706, 3 508 308 et 4 190 695, on a décrit un procédé pour la fabrication de nappes textiles non tissées dans lequel la cohésion et l'entrelacement des fibres élémentaires entre elles est obtenue, non plus par voie mécanique, mais par une pluralité de jets d'eau sous haute pression traversant un voile ou une nappe en déplacement. A l'instar des aiguilles, les jets d'eau à une pression habituelle d'au moins 30 bars, parfois 100 bars et plus, provoquent l'entremêlement des fibres élémentaires entre elles, ce qui donne la cohésion à la nappe non tissée obtenue. Ces nappes non tissées sont connues dans la littérature sous le terme américain "nappe spunlace" ou de "spunlace". n n'est donc pas utile de décrire ici en détail cette technique d'entrelacement hydraulique. Pour l'essentiel, cette technique consiste à réaliser tout d'abord une nappe de base formée de fibres élémentaires, naturelles, synthétiques, ou formée d'un mélange de ces fibres, notamment à la carde ou au nappeur pour obtenir une nappe fortement aérée de plusieurs centimètres, voire dix centimètres d'épaisseur, et pesant seulement quelques dizaines de grammes au mètre carré, par exemple cent grammes pour 80 mm d'épaisseur. On emmêle ensuite les fibres élémentaires de cette nappe au moyen d'une rampe de jets contigus d'eau sous haute pression (50 à 200 bars) pour amener la nappe aérée de base à une épaisseur de l'ordre de un à plusieurs millimètres. Pour palier cet inconvénient, on a alors proposé de faire passer la nappe aérée de base en mouvement sur une rampe de mouillage ou dans un bac de trempage. Toutefois, avant de soumettre la nappe aérée aux jets d'eau sous haute pression, il importe de la comprimer pour en réduire le volume. On a ainsi suggéré de comprimer la nappe en la passant entre deux rouleaux. Malheureusement, ce moyen est peu efficace, notamment du fait de l'élasticité de la nappe qui a alors tendance à revenir en partie à son volume initial. L'invention pallie ces inconvénients. Description sommaire de l'invention Elle vise un procédé perfectionné du type en question pour la fabrication d'une nappe textile non tissée par jets d'eau, dans lequel: . on fait avancer une nappe aérée de base formée de fibres élémentaires; . on comprime cette nappe de base; . on entremêle les fibres au moyen d'au moins une rampe de jets contigus d'eau sous haute pression agissant sur la nappe de base; et on réceptionne la nappe fibreuse entremêlée mouillée obtenue. Selon l'invention, ce procédé se caractérise en ce que, en continu: - on fait avancer positivement la nappe de base sur un support poreux sans fin - on amène cette nappe de base sur le support poreux en mouvement au voisinage d'un tambour cylindrique rotatif perforé, à l'intérieur duquel on applique un vide partiel; - on comprime mécaniquement la nappe de base entre le support poreux et le tambour rotatif qui avancent tous deux sensiblement à la même vitesse; - puis, lorsque la nappe de base est comprimée, on dirige sur ceile-ci un rideau d'eau traversant successivement le support poreux, la nappe comprimée, le tambour perforé, de manière à aspirer l'eau en excès par le vide partiel; - et enfin, on entremêle les fibres élémentaires en dirigeant sur la nappe comprimée mouillée obtenue, la rampe de jets d'eau sous haute pression. En d'autres termes, l'invention consiste, en continu, tout d'abord à faire avancer positivement la nappe de base sur un support poreux sans fin, puis à comprimer la nappe lorsqu'elle est en place sur ce support poreux par un tambour perforé avançant à la même vitesse que le support poreux, et enfin à mouiller la nappe comprimée par un rideau d'eau sous légère pression agissant au travers de l'ensemble : support poreux, nappe comprimée, tambour rotatif, de sorte que la nappe comprimée mouillée obtenue adhère à la périphérie du tambour rotatif perforé, avant de subir sur ce tambour qui tourne l'action d'entremêlement d'au moins une rampe de jets d'eau contigus sous haute pression. En d'autres termes, la nappe sèche en sortie de carde ou de nappeur est comprimée entre une toile support poreuse et un tambour cylindrique rotatif perforé, puis après avoir été préalablement mouillée, est soumise à un emmêlement par voie hydraulique à l'état comprimé mouillé, sur le même tambour. En pratique, le vide à l'intérieur du tambour rotatif perforé est comprise entre cent et mille millimètres de colonne d'eau; en effet, on a observé que si ce vide partiel est inférieur à 100 mm d'eau, la nappe est trop mouillée pour être efficacement emmêlé; de même, s'il s'agit d'un vide partiel supérieur à 1000 mm d'eau, on n'observe aucune amélioration proportionnelle et on dépense inutilement de l'énergie. Avantageusement, le support poreux sans fin en mouvement, supportant la nappe aérée de base, prend appui sur un secteur du tambour rotatif pour comprimer la nappe juste avant le mouillage. n s'ensuit un léger entremêlement des fibres élémentaires, favorable pour donner une cohésion de manipulation à la nappe comprimée mouillée avant l'action des jets d'eau sous haute pression, qui provoquent l'entremêlement principal. Comme déjà dit, l'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cette installation se caractér & en ce qu'elle comprend: - un convoyeur support poreux sans fin, destiné à recevoir une nappe fibreuse aérée de base formée de fibres élémentaires; - des moyens d'entraînement de ce support poreux; - un tambour cylindrique rotatif perforé, comprenant des moyens d'entraînement, en synchronisme avec la vitesse d'avancée du support poreux, disposé tangentiellement par une de ses génératrices au support poreux; - un tambour cylindrique fixe creux coaxial au tambour cylindrique rotatif, relié à une source à vide et présentant sur l'une de ses génératrices une première fente destinée à être positionnée au voisinage du point de tangence du tambour rotatif avec le support poreux; ; - une première rampe de jets d'eau disposée de l'autre côté du support poreux par rapport au tambour rotatif et en alignement avec la première fente; - au moins une seconde rampe de jets d'eau sous haute pression disposée au voisinage du tambour rotatif, en regard d'une seconde fente disposée sur une génératrice du tambour fixe, pour entremêler les fibres élémentaires; - et des moyens de réception de la nappe comprimée mouillée entremêlée obtenue. En pratique, le support poreux sans fin est une toile en monofilament synthétique, notamment en polyester, présentant une porosité comprise entre 30 et 60 %, c'est-à-dire un rapport entre les surfaces pleines et les surfaces vides compris entre 30 et 60 %, de préférence voisine de 50 %. 1l importe donc que le support soit fortement ajouré pour bien laisser passer l'eau de mouillage sous légère pression et permettre au rideau d'eau non seulement de mouiller la nappe comprimée, mais de procéder à un premier entremêlement léger, favorable pour la suite immédiate du processus. On a observé que si la porosité de la toile est inférieure à 30 %, on perd en efficacité de mouillage, car l'eau issue de la rampe rencontre trop fréquemment les monofilaments. Si cette porosité est supérieure à 60 %, il devient difficile de comprimer efficacement la nappe aérée de base, car les fibres élémentaires ont tendance à vouloir passer au travers du réseau de la toile. La première rampe de jets d'eau, destinée à former le rideau d'eau continu sous légère pression, est disposée en regard de la toile poreuse support à une distance comprise entre 10 et 100 mm dudit support poreux. La pression de l'eau issue de ces jets est comprise entre 3 et 15 bars, de préférence voisin de 5 à 8 bars. En deça de 3 bars, le rideau se disperse trop rapidement, et au-delà de 15 bars, le surcoût n'est plus justifié. Il importe que le rideau d'eau issu de cette première rampe frappe perpendiculairement la nappe de base en mouvement qui avance et se comprime, de manière à la mouiller dans des conditions optimales. Le tambour rotatif perforé destiné à venir au contact de la toile en mouvement est avantageusement recouvert d'une toile en monofilaments d'acier ou de matière plastique, présentant une porosité comprise entre 10 et 20 %, de façon à permettre l'évacuation de l'eau, tout en restant compatible avec le liage emmêlement hydraulique. En pratique, le tambour rotatif a un diamètre compris entre 300 et 1000 mm, pour ne pas augmenter inutilement le coût d'investissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tambour cylindrique rotatif perforé entoure un second tambour cylindrique coaxial fixe creux, relié à une source de vide partiel pour former caisse aspirante. Ce tambour creux fixe présente un vide de cent à mille millimètres de colonne d'eau, de manière à bien évacuer l'eau non retenue par la nappe, issue soit de la rampe de prémouillage, soit des injecteurs d'emmêlage. La première fente, disposée sur la génératrice du tambour interne fixe en regard de la rampe d'eau, a une largeur comprise entre 10 et 20 mm, pour bien récupérer toute l'eau en excès issue de la rampe et non retenue par la nappe comprimée. Cette rampe de mouillage est formée d'injecteurs classiques contigus disposés à des distances prédéterminées pour assurer la formation d'un rideau continu et fin. Comme déjà dit, il importe que les vitesses linéaires du support poreux et du tambour rotatif soient sensiblement égales pour éviter les cisaillements et glissements des fibres élémentaires dans la nappe. Comme pendant tout le processus, la nappe aérée de base est tenue positivement et que le rideau d'eau de mouillage exerce son action orthogonalement sur une nappe comprimée et au travers d'un support poreux, et que l'eau de prémouillage traverse intégralement la nappe pour non seulement provoquer un premier léger emmêlement, mais surtout être éliminée en totalité par le vide partiel de la caisse aspirante, il s'ensuit que non seulement on élimine les défauts de surface dus à l'action des premiers jets à basse pression, mais également on facilite le transfert de la nappe depuis le support poreux d'amenée jusque sur la périphérie du tambour rotatif perforé, avant l'action des jets d'eau d'entremêlage sous haute pression. Grâce à la compression effectuée entre deux surfaces poreuses, on facilite l'élimination de l'air de la nappe aérée de base sans perturber l'organisation des fibres élémentaires. Par ailleurs, le léger vide partiel du tambour fixe formant caisse aspirante assure un bon maintien de la nappe mouillée contre la périphérie du tambour rotatif et par là assure le transfert vers les jets d'eau sous haute pression d'emmêlement. De même, le mouillage effectué sous légère pression traversante, permet de mouiller et de traiter avec succès des fibres hydrophobes, telles que les fibres de polyester ou de polypropylène, qui présentent des difficultés notables de mise en oeuvre par les techniques de l'art antérieur. Il importe que la nappe de base soit comprimée avant d'être mouillée. Il s'ensuit qu'en pratique le point d'impact du rideau de mouillage doit être disposé de suite après le point de tangence de compression du tambour rotatif perforé avec le support poreux en mouvement. Ainsi, le pré-mouillage caractéristique de l'invention est effectué sur une nappe comprimée et fermement maintenue. La nappe comprimée mouillée qui avance sur le tambour rotatif est ensuite emmêlé de manière classique par un ou plusieurs rampes parallèles de jets d'eau sous haute pression, alternées ou non, selon les résultats recherchés. Chaque rampe disposée au voisinage du tambour rotatif est parallèle à la rampe de prémouillage et est également disposée en regard d'une fente ménagée à cet effet sur une génératrice du tambour fixe formant caisse aspirante. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, à l'appui de la figure unique annexée. Brève description des figures La figure unique annexée est une représentation schématique d'une installation conforme à l'invention. Manière de réaliser Invention L'installation conforme à l'invention comprend un convoyeur (1) poreux sans fin, formé par une toile en monofilaments de polyester présentant une porosité voisine de 50 %, c'est-à-dire ayant un rapport entre les surfaces pleines et les surfaces vides voisin de la moitié. Cette toile (1) sans fin est entraînée en mouvement par un rouleau entraîneur (2), actionné par exemple par un moteur asynchro, et passe sur des rouleaux guides (3,4,5) de renvoi. De manière classique, la mise sous tension de la toile (1) est effectuée par un vérin tendeur non représenté. Sur cette toile (1) en mouvement, on dépose une nappe de base référencée (10) issue d'une carde ou d'un nappeur classiques non représenté. Cette nappe (10), qui avance dans le sens indiqué par la flèche (FI), par exemple en fibres de polyester de 60 mm de longueur, présente à ce stade une épaisseur moyenne de huit centimètres, pour un poids moyen de cent grammes au mètre carré. Selon une caractéristique de l'invention, l'installation comprend un tambour cylindrique rotatif perforé (20) disposé au voisinage immédiat et au contact de la toile (1) sur la portion descendante, disposée entre le rouleau entraîneur (2) et le rouleau guide (3). Ce tambour rotatif perforé (20) est entraîné en rotation par un moteur asynchrone non représenté, à la même vitesse périphérique linéaire que la vitesse de déplacement de la toile (1). Ce tambour (20) rotatif est recouvert d'une toile en monofilaments d'acier qui présente une porosité de 15 %. Comme on le voit sur la figure, le tambour rotatif perforé (20) est au contact de la toile (1) qui défile sur une portion d'arc de cerde. En d'autres termes, il y a un contact étroit entre le tambour rotatif perforé (20) et le support poreux (1) sur une portion d'arc de cercle désignée par la référence (A) de 10 à 20 par exemple. Ce contact étroit assure une compression progressive de la nappe (10). Selon une autre caractéristique de l'invention, ce tambour cylindrique perforé rotatif (20) présente à l'intérieur un second tambour cylindrique fixe creux coaxial (25) relié à une source à vide non représentée, de manière à former caisse aspirante. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comprend une première rampe (30) de jets d'eau, disposée à gauche de la toile (1) par rapport à la zone (A), de manière à former un rideau d'eau (31) dirigé orthogonalement à (A). L'eau sort de la rampe (30) sous une pression de 5 bars. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tambour creux fixe (25) formant caisse aspirante, présente dans l'alignement du rideau d'eau (31), une fenêtre (32) de quinze millimètres de largeur disposée sur toute la génératrice du cylindre (25), de manière à aspirer l'eau en excès issue du rideau d'eau (31). ll s'ensuit que la nappe (10) qui avance sur le support poreux (1) est progressivement comprimé par pincement entre le support (1) poreux et le tambour perforé rotatif (20), qui avancent tous deux à la même vitesse linéaire, puis est mouillé par le rideau d'eau (31) et l'excès d'eau non retenu par la nappe de base comprimée, est aspiré dans le caisson central (25). La nappe comprimée mouillée obtenue (40) est maintenue sur la périphérie du rouleau rotatif perforé (20) grâce à la dépression dans (25). Cette nappe (40) qui avance dans le sens de la flèche F2 est ensuite soumise à l'action de trois rampes d'injecteurs, respectivement (41,42,43), dirigeant sur cette nappe (40) une pluralité de jets d'eau contigus à une pression de 100 bars. En regard de chacune des rampes de jets haute pression (41,42,43), le cylindre central fixe creux (25) présente des fentes (45,46,47) analogues à (32) et disposées également sur des génératrices, pour aspirer et éliminer l'eau d'entremêlage. La nappe emmêlée spunlace obtenue (50) est détachée du cylindre rotatif (20) en passant sur un rouleau de détour (51), puis de là est acheminée en (52) vers la suite de l'installation usuelle d'entrelacement. On obtient de la sorte une nappe spunlace (50) en fibres de polyester ayant une densité de 0,14 g/cm3. Le procédé et l'installation selon l'invention permettent de traiter avec succès des fibres hydrophobes ou des mélanges de ces fibres avec d'autres fibres hydrophiles ou même des nappes entièrement en fibres naturelles. REVENDICATIONS 1/ Procédé perfectionné pour la fabrication d'une nappe textile non tissée par jets d'eau sous pression, dans lequel: . on fait avancer une nappe aérée de base formée de fibres élémentaires; . on comprime cette nappe de base; . on entremêle les fibres au moyen d'au moins une rampe de jets contigus d'eau sous haute pression agissant sur la nappe de base; . et on réceptionne la nappe fibreuse entremêlée mouillée obtenue, cara rise en ce que:: - on fait avancer positivement la nappe de base (10) sur un support poreux sans fin (1); - on amène cette nappe de base (10) sur le support poreux (1) en mouvement au voisinage d'un tambour cylindrique rotatif perforé (20), à l'intérieur duquel on applique un vide partiel; - on comprime mécaniquement la nappe de base (10) entre le support poreux (1) et le tambour rotatif (20) qui avancent tous deux sensiblement à la même vitesse - puis, lorsque la nappe de base est comprimée, on dirige sur celle-ci un rideau d'eau (31) traversant successivement le support poreux (1), la nappe de base comprimée (10), le tambour perforé (20), de manière à aspirer l'eau en excès par le vide partiel;; - et enfin, on entremêle les fibres élémentaires en dirigeant sur la nappe comprimée mouillée obtenue (40), la rampe de jets d'eau (42,43,44) sous haute pression. 2/ Procédé perfectionné selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression de vide à l'intérieur du tambour (20) est comprise entre cent et mille millimètres de colonne d'eau. 3/ Procédé perfectionné selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support poreux sans fin (1) en mouvement prend appui sur un secteur (A) du tambour rotatif (20) pour comprimer la nappe (10) juste en avant du mouillage. 4/ Installation pour la fabrication d'une nappe textile non tissée par jets d'eau, seacteris & en ce qu'elle comprend: - un convoyeur-support poreux sans fin (1), destiné à recevoir une nappe fibreuse aérée de base (10) formée de fibres élémentaires; - des moyens d'entraînement (2) de ce support poreux (1); - un tambour cylindrique rotatif perforé (20), comprenant des moyens d'entraînement en synchronisme avec la vitesse d'avancée du support poreux (10) disposé tangentiellement par une des ses génératrices au support poreux (1); - un tambour cylindrique fixe (25) creux coaxial au tambour cylindrique (20) rotatif, relié à une source à vide et présentant sur l'une de ses génératrices une première fente (32) destinée à être positionnée au voisinage du point de tangence (A) du tambour rotatif (20) avec le support poreux (1);; - une première rampe (30) de jets d'eau disposée de l'autre côté du support poreux (1) par rapport au tambour rotatif (2) et en alignement avec la fente (32), de manière à former un rideau d'eau (31) de mouillage; - au moins une seconde rampe de jets d'eau (41,42,43) sous pression disposée au voisinage du tambour rotatif (20), en regard d'une seconde fente (45,46,47) disposée sur une génératrice du tambour fixe pour entremêler les fibres élémentaires; - et des moyens de réception (52) de la nappe comprimée mouillée entremêlée obtenue. 5/ Installation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support poreux (1) sans fin est une toile en monofilaments synthétiques et présente une porosité comprise entre 30 et 60 %. 6/ Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tambour rotatif perforé (20) est recouvert d'une toile (21) en monofilaments d'acier, présentant une porosité comprise entre 10 et 20 %. 7/ Installation selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le tambour rotatif (20) a un diamètre compris entre 300 et 1000 nun. 8/ Installation selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que la première fente (32) a une largeur comprise entre 10 et 20 mm, en ce que la première rampe (30) de jets d'eau est disposée en regard à une distance comprise entre 10 et 100 mm du support poreux (1), et en ce que la pression de l'eau (31) issue de cette rampe (30) est comprise entre 5 et 10 bars.