Brevet FR2729940A1 — publié le 19960802

La présente invention concerne un dispositif destiné à raccorder deux éléments de fils monobrin en matière de synthèse. On sait qu'à l'heure actuelle l'opération d'ourdissage, c'est-à-dire la préparation d'une chaîne, entraîne la formation d'un nombre important de fonds de bobine qui sont considérés comme des déchets, car la quantité de matière restante est trop faible pour assurer une marche correcte du métier à tisser. De tels déchets représentent une perte, fonction de l'importance de l'unité de production, pouvant se chiffrer à plusieurs tonnes au cours d'une même année. Par ailleurs, on sait que dans certaines opérations de tissage, on raboute au moyen de noeuds la fin des bobines avec le début des bobines suivantes afin d'éviter les arrêts du métier à tisser à la fin de chaque bobine. Or, dans certains domaines particuliers, tels que notamment le tissage de tissus destinés à constituer des filtres, il n'est pas possible de faire des noeuds car ceux-ci créent dans le produit tissé des irrégularités sources de passages préférentiels, si bien que de tels moyens de raboutage ne peuvent pas alors être utilisés. On a proposé de raccorder des fils monobrins à l'aide d'appareils de soudure à ultrasons. Cependant, les raccordements ainsi constitués sont d'une part peu résistants et présentent d'autre part un volume important qui les rendent inutilisables pour certaines applications qui nécessitent la constitution d'une trame régulière, comme c'est le cas notamment dans le domaine du filtrage. On sait également que les moyens de raccordement forment de chaque côté de la zone de jonction, des brins libres qui constituent des amorces de pelage, créant dans le tissu en cours de tissage une zone de perturbation lorsque ces brins libres sortent du tissu où lorsqu'ils écartent les fils de chaîne. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de raccordement pour fils monobrin qui permet de réaliser une jonction régulière et peu volumineuse des fils et qui, de ce fait, ne génère aucune irrégularité dans le produit une fois tissé. La présente invention a également pour but de proposer un tel dispositif qui permette de réaliser le raccordement de fils dont les diamètres peuvent s'échelonner entre de larges limites de l'ordre du simple au quadruple. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de raccordement de deux fils monobrin de section sensiblement circulaire en matériau polymère, du type dans lequel on dispose un premier et un second brin à raccorder entre une enclume et une sonotrode soumise à des vibrations ultrasonores, caractérisé en ce que - l'enclume est creusée d'une goulotte, de forme globale cylindrique, destinée à recevoir les deux brins, - cette goulotte est formée d'au moins deux parois latérales opposées, ou parois principales, réunies par un fond, qui sont symétriques par rapport à un plan et inclinées par rapport à celui-ci, de façon que la concavité de la goulotte soit orientée vers la sonotrode, ces deux parois étant destinées à recevoir le premier brin, - la sonotrode est de forme globale cylindrique et sa face inférieure a une section droite courbe dont la concavité est orientée vers l'intérieur de la goulotte, - la sonotrode est en mesure d'occuper deux positions principales, à savoir une position de repos dans laquelle elle dégage le volume interne de la goulotte et une position active dans laquelle elle applique le second brin sur le premier brin. Dans un mode de mise en oeuvre particulièrement intéressant de l'invention le fond de la goulotte a une section droite en forme d'arc de cercle. Dans une variante de ce mode de mise en oeuvre le rayon dudit arc de cercle est au plus égal au rayon du premier brin. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention les deux parois principales de la goulotte sont prolongées à leur partie supérieure par deux parois secondaires inclinées par rapport audit plan de symétrie, cette inclinaison étant de plus faible valeur que celle des parois principales. Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention, en position active de la sonotrode, le volume interne compris entre les parois de la goulotte et la face interne de la sonotrode est inférieur au volume global des deux brins à souder engagés dans la goulotte. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, la sonotrode présente en sa partie extrême située du côté où se trouve l'extrémité du second brin, ou brin supérieur, une partie rectiligne transversale perpendiculaire au plan de symétrie qui forme un premier ciseau, et en ce que, d'autre part, le fond de la goulotte possède un profil sensiblement symétrique de celui du fond de la sonotrode et comporte ainsi, du côté où se trouve l'extrémité du premier brin, ou brin inférieur, une partie rectiligne transversale qui forme un second ciseau, les premier et second ciseaux étant respectivement appliqués contre les premier et seconds brins afin de les découper lorsque la sonotrode passe de la position de repos à la position active. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif de raccordement suivant l'invention. La figure 2 est une vue de détail en coupe partielle transversale agrandie d'un dispositif de raccordement de fils monobrin suivant l'invention, représenté en position de soudage, La figure 3 est une vue en coupe partielle longitudinale agrandie du dispositif de raccordement représenté sur la figure 2 suivant la ligne III-III et à plus petite échelle que celle-ci. La figure 4 est une vue en coupe partielle longitudinale d'une variante de mise en oeuvre d'un dispositif de raccordement suivant l'invention. La figure 5 est une courbe représentant la variation de la résistance à la traction d'un raccordement de deux fils monobrin effectué au moyen d'un dispositif suivant l'invention, en fonction de l'angle formé par les parois inclinées principales de la goulotte avec le plan de symétrie de celle-ci. La figure 6 est une vue en coupe partielle longitudinale d'une variante de mise en oeuvre d'un dispositif de raccordement suivant l'invention. La figure 7 est une vue en plan transversale de la sonotrode utilisée dans le dispositif représenté sur la figure 6. Ainsi que représenté sur les figures 1 à 3 le dispositif suivant l'invention est destiné à raccorder deux fils monobrin 2 et 4. Il se compose essentiellement d'une platine 1 comportant une enclume 3, et d'un statif 5 supportant une sonotrode 7, alimentée par un générateur de courants haute fréquence, non représenté sur le dessin, de façon qu'elle soit animée de vibrations à des fréquences ultrasonores. Le statif 5 permet de maintenir et déplacer dans le sens vertical la sonotrode 7 par rapport à l'enclume 3. L'enclume 3 forme une goulotte 9 de forme globale cylindrique, essentiellement constituée de deux parois 11, dites parois principales, symétriques par rapport à un plan P longitudinal et qui sont inclinées d'un angle a par rapport à celui-ci. La base de la goulotte 9 est fermée par un fond plan 13 perpendiculaire au plan P. Le positionnement du fond plan 13 par rapport aux parois 11 est fonction du diamètre D des brins 2 et 4 que l'on souhaite raccorder. Ainsi le fond 13 sera préférablement positionné de façon que le brin 2 qui prend place au fond de la goulotte 9 ne vienne pas en appui sur lui tant que la sonotrode 7 n'est pas en position active, ce qui permet aux parois 11 d'assurer son guidage et son centrage par rapport au plan P. Les parois principales 11 se prolongent vers le haut par des parois verticales 17, ou parois secondaires, qui débouchent dans la face supérieure la de la platine 1. La sonotrode 7 est montée à coulissement dans la partie supérieure de la goulotte 9 comprise entre les deux parois verticales 17 de celle-ci. Sa base 19 se termine par une surface cylindrique dont la section droite est en forme d'arc de cercle, et dont le rayon R est de préférence supérieur au rayon D/2 du brin supérieur 4. L'opération de raccordement des deux monobrins 2 et 4 comprend notamment une première étape dans laquelle on introduit un premier brin 2 dans la goulotte 9. Ce brin 2 est positionné au centre de celle-ci par les deux parois principales 11 qui assurent par ailleurs son maintien. On introduit ensuite, au cours d'une seconde étape, le second brin 4 dans la goulotte 9 au-dessus du premier. Au cours d'une troisième étape on amène la sonotrode 7 en contact avec le brin supérieur 4 puis on met en vibrations la sonotrode 7 et on la descend dans la goulotte 9 en appliquant le brin supérieur 4 contre le brin inférieur 2.Au cours de cette action la vibration provoquée par la sonotrode 7 provoque le ramollissement du brin supérieur 4 et la forme incurvée de sa base 19 permet à la partie ramollie de se répartir uniformément sur le brin inférieur 2, en même temps que ce dernier se ramollit lui même et que le raccordement des deux brins 2 et 4 se réalise. Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention, représentée sur la figure 4, le fond de la goulotte 9 est constitué d'un arrondi 13' et notamment d'un arc de cercle, dont le rayon r est de préférence inférieur au rayon D/2 du brin inférieur 2. Cette disposition permet d'améliorer la régularité et l'homogénéité de la zone de raccordement des deux brins 2 et 4. La demanderesse a constaté que l'angle a jouait un rôle important quant à la qualité du raccordement réalisé. On a représenté sur la courbe de la figure 5 la variation de la résistance à la traction F d'un raccordement réalisé au moyen d'un dispositif suivant l'invention en fonction de l'angle a formé par les parois principales 11 avec le plan de symétrie P, pour des brins de polypropylène d'un diamètre de 0,20 mm. La résistance maximale à la traction obtenue Fm est de 10,2 N, et que celle-ci est obtenue pour un angle a d'environ 30". La résistance à la traction obtenue représente ainsi 80% de celle des brins (12,7 N), alors que les dispositifs de raccordement par soudure de l'état antérieur de la technique atteignent habituellement environ 25%. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention également représenté sur la figure 4, les parois principales 11 sont prolongées vers l'entrée de la goulotte 9 par des parois secondaires 17' qui sont elles-mêmes inclinées d'un angle ss par rapport au plan de symétrie P, cet angle ss étant inférieur à l'angle a. L'inclinaison des parois secondaires latérales 17' de la goulotte 9 d'une part permet d'améliorer le guidage des fils 2 et 4 dans celle-ci et d'autre part permet que la fin de course inférieure de la sonotrode 7 se réalise de façon précise lorsqu'elle vient en butée contre la paroi inclinée 17'. Cette disposition présente également l'avantage de créer une étanchéité entre la sonotrode 7 et les parois internes de la goulotte 9 qui empêche le fluage entre ces deux éléments du matériau constituant le brin supérieur 4. La demanderesse a constaté que le dispositif de raccordement suivant l'invention permettait de joindre facilement par soudure à ultrasons des brins constitués de matériaux de réputation difficile à souder tels que le polyester. La présente invention, ainsi que représenté sur les figures 6 et 7, permet également de réaliser la coupe des extrémités 2a et 4a des brins qui existent de chaque côté de la zone de raccordement. Pour ce faire, la sonotrode 7 possède un profil longitudinal présentant, du côté où se trouve l'extrémité 4a du brin supérieur 4, une partie 18 formant ciseau, constituée de deux flancs, à savoir un flanc externe 23 qui est vertical, et un flan interne 25 qui est incliné d'environ 30 par rapport au flanc externe 23.Le fond 13' de la goulotte 9 est formé longitudinalement d'un profil symétrique et comporte ainsi, du côté où se trouve l'extrémité 2a du brin inférieur 2, une partie rectiligne 23' perpendiculaire au plan P qui forme un ciseau 18' constitué de deux flancs, à savoir un flanc externe vertical 23' et un flanc interne 25' qui est incliné d'environ 300 par rapport au flanc externe 23'. Lorsque les brins inférieur 2 et supérieur 4 sont en place dans la goulotte 9 et que l'on abaisse la sonotrode 7 pour l'amener en contact avec le brin supérieur 4 et que l'on applique celui-ci contre le brin inférieur 2, chacun des ciseaux 18, 18' assure alors la coupe de l'extrémité 2a et 4a avec laquelle il est mis en contact. La sonotrode 7 étant en vibration lors de ce mouvement, ces vibrations assurent lors de la découpe des extrémités 2a et 4a une "cautérisation" de celles-ci qui évite leur effilochage ultérieur. Les réalisations décrites précédemment ont été effectuées avec des monobrins dont les diamètres sont compris entre sensiblement 0,3 mm et 0,1 mm. Les caractéristiques techniques de la goulotte 9 et de la sonotrode 7 étaient les suivantes: - Rayon de courbure R de l'arc du fond 19 de la sonotrode 7 : 0,16 mm - Rayon de courbure r de l'arc du fond 13'de la goulotte 9 : 0,10 mm - Angle a de la goulotte 9 : 30 - Angle ss de la goulotte 9 : 9,50 - Hauteur de la goulotte 9 entre le fond 13' et la position de descente maximale de la sonotrode: 0,25 mm - Fréquence de vibration : 70 KHz - Nature des brins Polypropylène Il est bien entendu que les valeurs des différents paramètres de construction ne sont donnés ci-dessus qu'à titre indicatif et pourront être ajustés, notamment en fonction du diamètre et de la nature des brins à raccorder. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de raccordement de deux fils monobrin de section sensiblement circulaire en matériau polymère, du type dans lequel on dispose un premier (2) et un second brin (4) à raccorder entre une enclume (3) et une sonotrode (7) soumise à des vibrations ultrasonores, caractérisé en ce que - l'enclume (3) est creusée d'une goulotte (9), de forme globale cylindrique, destinée à recevoir les deux brins (2,4), - cette goulotte (9) est formée d'au moins deux parois latérales opposées (11), ou parois principales, réunies par un fond (13,13'), qui sont symétriques par rapport à un plan (P) et inclinées par rapport à celui-ci, de façon que la concavité de la goulotte (9) soit orientée vers la sonotrode (7), ces deux parois (11) étant destinées à recevoir le premier brin (2), - la sonotrode est de forme globale cylindrique et sa face inférieure (19) a une section droite courbe dont la concavité est orientée vers l'intérieur de la goulotte (9), - la sonotrode (7) est en mesure d'occuper deux positions principales, à savoir une position de repos dans laquelle elle dégage le volume interne de la goulotte (9) et une position active dans laquelle elle applique le second brin (4) sur le premier brin (2). 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le fond (13) de la goulotte (9) est de forme plane. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le fond (13) de la goulotte (9) a la forme d'un cylindre dont la base est constituée d'un arc de cercle (13'). 4.- Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le rayon (r) dudit arc de cercle (13') est au plus égal au rayon du premier brin (2). 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les deux parois principales (11) de la goulotte (9) sont prolongées, à leur partie supérieure, par deux parois secondaires (17,17') inclinées par rapport audit plan de symétrie (P), cette inclinaison (ss) étant de plus faible valeur que celle (a) des parois principales (11). 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, en position active de la sonotrode (7), le volume interne compris entre les parois (11,17,17') de la goulotte (9) et la face interne (19) de la sonotrode (7) est inférieur au volume global des deux brins à souder (2,4) engagés dans la goulotte (9). 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que d'une part la sonotrode (7) présente en sa partie extrême située du côté où se trouve l'extrémité (4a) du second brin, ou brin supérieur (4), une partie rectiligne transversale perpendiculaire au plan de symétrie (P) qui forme un premier ciseau (18), et en ce que, d'autre part, le fond de la goulotte (9) possède un profil sensiblement symétrique de celui du fond de la sonotrode (7) et comporte ainsi, du côté où se trouve l'extrémité (2a) du premier brin, ou brin inférieur (2), une partie rectiligne transversale (18,18') qui forme un second ciseau (18'), les premier et second ciseaux étant respectivement appliqués contre les premier et seconds brins (2,4) afin de les découper lorsque la sonotrode (7) passe de la position de repos à la position active. 8.- Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce que chacune desdites parties rectilignes transversales formant les ciseaux (18,18') est constituée de deux flancs, à savoir un flanc externe (23,23') qui est vertical et un flan interne (25,25') qui est incliné d'environ 30 par rapport au flanc externe (23,23').