Brevet FR2736940A1 — publié le 19970124

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FORMATION D'UN FEUTRE DE FIBRES MINERALES DE QUALITE AMELIOREE L'invention concerne les techniques de fabrication de feutres de fibres minérales et plus particulièrement la réception des fibres sur un tapis transporteur perforé. Elle concerne plus spécialement la fabrication de fibres minérales dans laquelle les fibres quittent le dispositif de fibrage, entraînées par un fort courant gazeux dans une direction sensiblement horizontale. II s'agit des procédés qui dispersent des filaments de verre figé ou bien un filet de verre liquide à l'aide d'un chalumeau à axe sensiblement horizontal ou bien encore du fibrage centrifuge sur roues à axe horizontal avec courant d'air circulaire à la périphérie des roues. Dans toutes ces techniques, les fibres minérales, immédiatement après leur élaboration sont revêtues d'un liquide qui, une fois séché et/ou polymérisé, servira de liant de manière à solidariser les fibres pour constituer un feutre. Pour constituer ce feutre, on recueille les fibres, dès leur formation sur un tapis transporteur perforé au travers duquel les gaz sont aspirés. L'enceinte au sein de laquelle ces opérations se déroulent est la chambre de réception. L'invention concerne les techniques où le tapis transporteur perforé supportant le feutre en formation est plus ou moins incliné éventuellement jusqu'à la verticale, il entraîne le feutre vers le haut. Un tel dispositif est utilisé en particulier lorsque la fabrication d'un feutre épais se fait en deux étapes, d'abord la fabrication - grâce à un déplacement rapide du tapis transporteur perforé incliné précédent - d'un feutre mince puis, le dépôt en zig zag en plusieurs épaisseurs de celui-ci, perpendiculairement au déplacement d'un second tapis, en général horizontal, qui reçoit le matelas avec son épaisseur définitive. Un tel procédé en deux étapes est décrit par exemple comme art antérieur connu dans la demande de brevet DE-A-35 01 897. Les techniques de l'invention s'appliquent également dans le cas de la fabrication directe d'un feutre épais sur un tapis transporteur perforé incliné au travers duquel se fait l'aspiration des gaz véhiculant les fibres issues d'une fileuse dont l'axe d'éjection est sensiblement horizontal. L'invention concerne les techniques d'amélioration de la qualité des feutres obtenus sur les tapis inclinés. Le document EP-B-439 385 décrit un dispositif de fabrication de fibres minérales qui comprend comme fileuse, un système dans lequel un filet d'une matière vitreuse fondue coule sur un premier tambour à axe horizontal tournant à grande vitesse d'où le liquide est projeté sur une deuxième roue dont l'axe est parallèle à celui de la première et qui forme des fibres par centrifugation puis éventuellement sur une troisième et même une quatrième roue qui engendrent elles aussi des fibres.Des courants de gaz parallèles à l'axe des roues, à leur périphérie, avec en plus un courant gazeux auxiliaire qui est créé avec sensiblement la même direction que le courant gazeux principal, mais qui, lui, a son origine à distance des roues de centrifugation, entraînent les fibres discontinues dans une sorte de cône de section irrégulière mais dont l'axe, comme celui des tambours, est sensiblement horizontal. Le cône des fibres est situé dans une chambre fermée dont une des parois est constituée par un tapis transporteur, horizontal ici. Un système d'aspiration au travers du tapis attire les fibres qui s'accumulent progressivement sur le tapis en translation. Le document US 3 045 279 décrit également une fileuse dite à centrifugation libre du même type que précédemment dans laquelle le tapis récepteur est incliné, il transporte les fibres vers le haut, les courants gazeux et l'aspiration qui traverse le tapis collecteur incliné créent dans la chambre un mouvement gazeux général qui entraîne les fibres dans le cône dont il a été question plus haut dont le contour d'origine est le périmètre extérieur de la fileuse et qui s'élargit en se dirigeant vers le tapis récepteur. Son intersection avec le tapis constitue la zone principale de rassemblement des fibres. En dehors de cette zone se rassemblent quelques fibres égarées et notamment, en-dessous, des fibres lourdes mal centrifugées. Les particules infibrées tombent, elles, directement sous la fileuse sans rejoindre le tapis collecteur. Le document US 4 433 992 qui concerne également une fileuse à centrifugation libre du type le plus courant, c'est-à-dire avec un tapis de réception horizontal, possède sous celui-ci deux dispositifs d'aspiration séparés qui permettent d'avoir sur deux zones du tapis deux débits de gaz différents. Des dispositifs du type à tapis récepteur incliné sont bien connus et, dans leur majorité, ils donnent satisfaction à une exception près, le matelas une fois constitué, à sa sortie de la zone principale de formation du matelas, zone qui se trouve à l'intersection du cône avec le tapis transporteur, se détériore, des langues de fibres sont arrachées du feutre et s'enroulent sur elles-mêmes pour former des sortes de rouleaux qui ressemblent à des cigares. L'invention se donne pour tâche d'améliorer les techniques connues et, en particulier, d'éviter ce phénomène de constitution de cigares . L'invention propose une installation pour fabriquer un matelas de fibres minérales discontinues comportant notamment un dispositif de fibrage où les fibres sont projetées en nappe conique d'axe sensiblement horizontal et comportant un tapis transporteur perforé incliné et un dispositif d'aspiration de gaz au travers du tapis, le tapis transporteur constituant l'une des parois d'une chambre de réception, dispositif dans lequel la paroi supérieure de ladite chambre possède une partie tangente à la nappe conique des fibres projetées et une partie sensiblement parallèle au tapis transporteur. Cette conception du plafond de la chambre de réception permet d'obtenir des courants gazeux qui évitent l'arrachement de langues de fibres de la surface du matelas en aval de la zone de formation du matelas. De préférence, la distance entre la partie de la paroi supérieure de la chambre parallèle au tapis et celui-ci est comprise entre 150 et 400 mm. De même, le dispositif comporte en aval du tapis transporteur, de préférence à l'extrémité de la zone limitée par le tapis et la partie de la paroi supérieure de la chambre parallèle au tapis, un orifice d'entrée d'air. Pour compléter l'installation de l'invention, il est prévu que le dispositif d'aspiration des gaz au travers du tapis comporte au moins deux domaines d'aspiration séparés dont l'un agit principalement en aval de la zone d'impact des fibres. De préférence, il s'agit de trois domaines dont l'un concerne essentiellement la zone d'impact des fibres et dont les deux autres sont respectivement, I'un en amont et l'autre en aval de celle-ci. L'installation de l'invention est de réalisation très simple, elle permet, en particulier lorsque les trois dispositifs sont présents simultanément, d'obtenir un matelas d'épaisseur régulière et qui ne comporte pas en surface, de défauts du type cigares . Les figures et la description permettront de comprendre le fonctionnement de l'invention et d'en apprécier les avantages. - la figure 1 représente une chambre de réception de l'art antérieur, - la figure 2 un mode de réalisation de l'invention. Les techniques de l'invention concernent la réception de fibres minérales juste après leur élaboration, leur éjection et, en général, leur enduction par un liquide destiné à les associer définitivement pour constituer un feutre ou un matelas. C'est dire que plusieurs modes d'élaboration- des fibres peuvent être utilisés dans le cadre de l'invention. On a plus précisément représenté sur les figures et décrit dans le texte, la technique dite à centrifugation libre mais tous les procédés qui se terminent par la réalisation d'un flux de fibres discontinues en forme de cône plus ou moins régulier avec son axe dans une direction voisine de l'horizontale et avec collecte des fibres sur un tapis transporteur perforé incliné conviennent à la mise en oeuvre du dispositif de l'invention. Sur la figure 1, on voit, schématisée, une installation traditionnelle de fabrication de fibres minérales avec projection des fibres discontinues avec une direction d'origine sensiblement horizontale. Ici la machine de fibrage 1 est à centrifugation libre . On voit en 2 le galet à axe horizontal qui reçoit le filet de matière en fusion (non représenté). Ce premier galet renvoie la matière sur le second galet 3 où elle est centrifugée, le reste étant projeté sur le galet 4 où la centrifugation se poursuit. Les fibres discontinues 5 sont projetées sur le tapis transporteur perforé incliné 6. Celui-ci entraîne les fibres vers le haut, direction dans laquelle l'épaisseur du matelas 7 s'accroît. Un caisson 8 placé sous le tapis permet d'aspirer les gaz au travers de ce dernier grâce à des ventilateurs non représentés. La conception de la chambre de réception 10 de la figure 1, avec son plafond plat 9 et son unique caisson 8 ne permet pas d'éviter la formation de cigares , c'est-à-dire, des langues de fibres extraites du matelas et enroulées sur elles-mêmes. La figure 2 montre une installation réunissant les dispositifs de l'invention. Sur la figure, on a représenté la section d'une chambre de réception qui regroupe les moyens de réaliser l'invention. Une machine de fibrage 31, ici, également à centrifugation libre, avec ses galets, produit des fibres qui sont projetées sous forme d'une nappe conique 32 d'axe voisin de l'horizontale tandis que les particules infibrées 33, moins faciles à entraîner dans le courant gazeux tombent dans une fosse. Les fibres sont projetées sur le tapis transporteur perforé 34. Celui-ci comporte trois zones, une zone amont 35, la plus basse qui reçoit les fibres les plus lourdes et celles qui se sont égarées loin du cône 32, une zone médiane 36 où se rassemblent la majorité des fibres et, enfin, une zone aval 37, là où, avant l'invention, se formait le défaut des cigares , enroulements de langues de fibres arrachées à la surface du matelas. L'aspiration est faite indépendamment sur chacune des trois zones 35, 36, 37 grâce à trois hottes d'aspiration séparées, respectivement 38, 39, 40 et à trois ventilateurs 41, 42, 43 agissant chacun sur une des trois zones. Cette configuration, la plus élaborée des moyens de l'invention comporte trois zones. Cette conception permet d'adopter facilement les réglages convenables quelles que soient les conditions de production. En particulier, lorsque la tirée varie, il est utile de pouvoir régler séparément chacune des trois zones. Ce qui est très important pour l'invention c'est de pouvoir ajuster indépendamment l'aspiration dans la zone supérieure, en aval de la zone de collecte des fibres pour que l'aspiration y soit suffisante de manière à donner aux gaz à la surface du tapis déjà formé la direction et la vitesse qui évite l'extraction des langues de fibres. Un deuxième élément du dispositif de l'invention est le toit 44 qui est ici, beaucoup plus bas qu'habituellement. En effet, d'ordinaire il est horizontal, au niveau de l'extrémité aval du tapis transporteur, là où est le dernier rouleau 45. Le toit 44 comporte essentiellement deux parties, une partie sensiblement horizontale 46 qui vient tangenter le flux conique 32 des fibres et une deuxième partie 47, déterminante qui est sensiblement parallèle au tapis transporteur. Son rôle est de dévier vers la zone aval, celle qui suit la zone de formation du matelas, une partie des gaz prise au courant principal, celui du cône des fibres 32. Un troisième élément qui améliore sensiblement les résultats est très surprenant, il s'agit d'un orifice d'entrée d'air 48 à l'extrémité du couloir que constitue l'espace compris entre la surface du matelas de fibres 49 et le toit 47. Le rôle du courant d'air qui entre par l'orifice 48 pour être immédiatement aspiré au travers du matelas 49 par le ventilateur 43 est difficile à comprendre. Peut-être s'agit-il d'une sorte de verrou qui empêche tout passage de gaz au-delà du couloir de la zone 37. 11 apparaît en tout cas que cette entrée d'air favorise grandement la bonne orientation de l'air dans cette zone 37. De nombreux essais ont été menés pour dimensionner le dispositif de l'invention et pour trouver les limites du procédé. Avec une installation de fibrage à centrifugation libre capable de produire 6 tonnes de fibres de roche à l'heure, on a installé un tapis perforé d'une largeur de 2,60 m incliné de 450 et qui possède une longueur utile de 7 m. La distance entre les centrifugeurs et le tapis, mesurée sur l'axe du cône de fibres est de 4 à 5 m. Pour déterminer les conditions nécessaires au procédé de l'invention, on a évalué les débits de gaz au travers des différentes zones à partir des conditions à l'origine mesurées (débit et vitesses des gaz) et des surfaces concernées (fileuse, sections du cône des fibres). La zone 36 (impact des fibres), recueille les gaz d'origine et l'air entraîné par eux. Lorsqu'on fabrique un matelas de 30 mm d'épaisseur avec une masse volumique de 10 kg/m3, on a obtenu d'excellents résultats avec un rapport entre les débits de gaz qui est le suivant * zone 36: 100 % * zone 35 : 25-35 % du précédent * zone 37 : 25-35 % du même. D'une manière générale, il a été constaté, dans les conditions de la figure 2 avec trois zones d'aspiration que les résultats sont excellents lorsque le débit des gaz aspirés dans la zone en aval de la zone de réception 37 est compris entre 16 % et 22 % du débit total aspiré. L'orifice d'entrée d'air 48 quant à lui laissait passer lors des essais cidessus un débit d'environ 5 à 10 % du débit de la zone 36 qui sont inclus dans les 25 à 35 %. Le couloir situé entre le matelas 49 et le toit 47 a une longueur inférieure à 2,50 m, 1 750 mm a donné d'excellents résultats. Son épaisseur est comprise entre 150 et 400 mm, en général, elle décroît de bas en haut. Les produits obtenus avec les techniques de l'invention sont d'excellente qualité. Non seulement, on ne constate aucun enroulement superficiel de fibres (absence de cigares ) mais l'homogénéité du produit dans l'épaisseur et dans la largeur ainsi que la répartition des masses surfaciques - et donc des épaisseurs - sur la largeur sont excellentes et bien meilleures qu'en absence des moyens de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation pour fabriquer un matelas de fibres minérales discontinues issues d'un dispositif de fibrage dans une chambre de réception, les fibres étant projetées en nappe conique d'axe sensiblement horizontal et étant reçues sur un tapis transporteur perforé incliné, l'installation comportant un dispositif d'aspiration de gaz au travers du tapis et le tapis transporteur constituant l'une des parois de la chambre de réception, caractérisée en ce que la paroi supérieure de ladite chambre possède une partie sensiblement tangente à la nappe conique des fibres projetées et une partie sensiblement parallèle au tapis transporteur. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la distance entre la partie de la paroi supérieure de la chambre parallèle au tapis et celui-ci est comprise entre 150 et 400 mm. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en aval du tapis transporteur, de préférence à l'extrémité du canal constitué par le tapis et la partie de la paroi supérieure de la chambre parallèle au tapis, un orifice d'entrée d'air extérieur. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif d'aspiration des gaz au travers du tapis comporte au moins deux domaines d'aspiration séparés dont l'un agit principalement en aval de la zone d'impact des fibres. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif d'aspiration des gaz au travers du tapis est séparé en trois domaines dont l'un concerne essentiellement la zone d'impact des fibres et dont les deux autres sont respectivement, l'un en amont et l'autre en aval de celle-ci.