Brevet FR2847249A1 — publié le 20040521

" Installation permettant de valoriser des déchets de fabrication de fils de verre " La présente invention est relative à une installation permettant de valoriser des déchets de fabrication de fils de verre. La fabrication de fils de verre de renforcement résulte d'un processus industriel complexe qui consiste à obtenir des fils à partir de filets de verre fondu s'écoulant au travers des orifices de filières. Ces filets sont étirés sous forme de filaments continus, puis ces filaments sont rassemblés en fils de base, lesquels fils sont ensuite collectés sous forme d'enroulements. Avant leur rassemblement sous forme de fils, les filaments sont habituellement revêtus d'une composition d'ensimage par passage sur un organe ensimeur. Ce dépôt d'ensimage est très important: d'une part, il permet 1 5 l'obtention des fils, d'autre part, il permet à ces fils d'être utilisés efficacement dans la réalisation de composites. L'ensimage a en effet les fonctions habituelles suivantes: il protège les fils de l'abrasion et évite ainsi leur casse pendant leur fabrication et, éventuellement, pendant leur utilisation, il permet l'association avec des matières organiques et/ou inorganiques à renforcer, en facilitant, notamment, le mouillage et/ou l'imprégnation des fils par ces matières. Dans la plupart des cas, L'ensimage favorise également l'adhésion entre le verre et ta matière à renforcer et permet l'obtention de composites présentant des propriétés mécaniques améliorées. La mise sous forme d'enroulement est réalisée à l'aide de bobinoirs, qui comme leur nom l'indique, sont chargés d'enrouler à très haute vitesse les fils de verre ensimés. Compte tenu des vitesses de rotation et de déplacement atteintes et en tant que conséquence de la force centrifuge, il se crée des migrations de l'ensimage vers la surface de l'enroulement, ces migrations se présentant sous forme d'excédents d'ensimage en certains endroits et/ou des manques à d'autres. Ces migrations modifient les propriétés des fils de verre, rendant difficile la commercialisation des enroulements en l'état. D'autre part, à la fin du bobinage de chaque enroulement, le fil est cassé et son extrémité forme quelques spires embrouillées les unes dans les autres: cette partie de fil est inapte à l'utilisation et doit donc être éliminée. 2 2847249 Afin de rendre le produit conforme aux critères de qualité et aux exigences de l'utilisateur, il est connu de procéder à une opération dite " d'épluchage " des enroulements. Cette opération consiste à débobiner partiellement les enroulements et à enlever une certaine longueur de fil de verre, et ce à la fois à partir de l'extrémité interne et/ou de l'extrémité externe de l'enroulement. Actuellement, les déchets de fil de verre, et particulièrement ceux issus de l'épluchage des enroulements, sont ensachés puis ces sacs contenant les amas de fil sont évacués par camion vers l'extérieur o ils sont, par exemple, stockés en carrière ou insérés au sein de tapis routiers. Compte tenu des dernières dispositions réglementaires en la matière, cette solution coteuse n'est pas pérenne. Une solution permettant de valoriser ces déchets a récemment vu le jour. Il s'agit de former avec des morceaux de fil de verre d'une longueur comprise entre 60 mm et 115 mm une sorte de feutre qui sera utilisé comme élément de filtration ou d'insonorisation, ou encore comme sous-couche de moquette, ou bien sera ultérieurement imprégné d'une matrice de matière organique, lors de la fabrication de panneaux d'habillage intérieur ou de tablettes pour véhicules par exemple, ces fils de verre se substituant à des fibres végétales. Ces morceaux de fils de verre pourront aussi être mélangés avec de la matière minérale pour renforcer des carreaux ou des moulures de plâtre par exemple. La demande en fil de verre ainsi coupé est estimée à environ 5000 T/an. On comprend aisément que la production d'une telle quantité de fils coupés ne peut être envisagée qu'à partir d'un procédé continu de coupe qui est intégré dans le procédé précédemment décrit. En effet, pour des raisons d'optimisation de la ligne de production, il n'est pas possible d'envisager des modifications substantielles sur le procédé existant, et toute modification ne peut être opérée que si elle garantit à l'utilisateur le maintien des vitesses habituelles d'épluchage des enroulements, et ce quel que soit leur titre exprimé en tex (le tex étant le poids en grammes de 1000 mètres de fibres ou fils) . Plusieurs types de dispositifs de coupe pour fil de verre sont connus. On distingue ainsi les machines de coupe pour fil de renforcement. En général, il s'agit de machine à couteaux rotatifs qui sont adaptés pour couper des brins de fil avec des vitesses de coupe très élevées. Néanmoins, ces machines et leurs 3 2847249 couteaux rotatifs ne permettent d'atteindre ces vitesses de coupe élevées que sur une gamme réduite de tex et toute variation, même très réduite, entraîne une modification des paramètres de coupe, voire une modification de l'organe de coupe. Pour des fils de verre d'un tex plus important, on utilise des dispositifs de coupe pourvus de couteaux à guillotine ou couperet. Ces organes peuvent accepter des variations dans la gamme de tex, mais sont très limités dans la plage de vitesse de coupe. Compte tenu de l'inertie du système de coupe, les vitesses de coupe atteintes sont très nettement inférieures à celles obtenues avec les machines de coupe à couteaux rotatifs. Les systèmes de coupe précédents sont dédiés à une valeur de tex donnée; or, dans le cadre de la valorisation des déchets issus notamment de l'épluchage d'enroulements, l'utilisateur dispose d'un grand nombre d'enroulements dont les valeurs de tex peuvent différer d'un enroulement à l'autre et il n'est pas possible d'envisager l'épluchage d'une première famille d'enroulements selon une valeur donnée de tex, puis d'une seconde famille d'enroulements selon une valeur de tex différente (plus petite ou plus grande), le système de coupe doit donc être adapté à ces plages de valeurs de tex quel que soit le type d'alimentation en fil de verre. La présente invention à pour but de proposer une installation de production de fil de verre coupé qui s'intègre au sein d'une ligne de production existante et qui soit adaptée à couper des brins de fil dans une plage de tex étendue et selon des vitesses de coupe élevées. L'installation de production de brins de fil de verre selon l'invention comportant une unité de coupe formée d'un dispositif de coupe à lames rotatives et d'une contre lame positionnée en regard dudit dispositif de coupe, l'unité de coupe étant adaptée pour couper les fils de verre lorsque ces derniers cheminent au travers de ladite unité, caractérisée en ce que l'installation comporte: - un premier dispositif d'engagement des fils de verre adapté pour recevoir lesdits fils de verre issus d'au moins une unité d'alimentation, - un dispositif d'entraînement situé en aval dudit premier dispositif d'engagement, le dispositif d'entraînement étant adapté pour entraîner 4 2847249 les fils de verre vers l'unité de coupe positionnée en aval dudit dispositif d'entraînement, - un dispositif d'évacuation des brins de fils de verre coupés en aval de l'unité de coupe. Grâce à ces dispositions, il est possible d'obtenir des brins de fil de verre dans une plage de tex étendue et selon des vitesses de coupe élevées. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le premier dispositif d'engagement comporte un organe d'aspiration de type venturi, - le dispositif d'entraînement comporte au moins deux organes de guidage positionnés en regard l'un de l'autre, lesdits organes de guidage étant entraînés en rotation selon des sens opposés et sans glissement par un organe d'entraînement, Lesdits organes délimitant entre-eux un espace variable adapté pour le passage des fils de verre, - les organes de guidage sont pourvus d'un dispositif d'échange thermique permettant le contrôle de la température desdits organes de guidage, - l'un au moins des organes de guidage comporte un dispositif de réglage de l'intensité de la force de pressage exercée par ledit organe de guidage sur les fils de verre cheminant au travers de l'espace délimité entre les organes, - elle est munie d'un second dispositif d'engagement positionné entre l'unité de coupe et le dispositif d'entraînement, - le second dispositif d'engagement comporte un organe d'aspiration de type venturi, - le dispositif d'évacuation comporte une unité de conditionnement adaptée pour recueillir les brins de fil de verre, ladite unité de conditionnement étant pourvue d'un sas adapté pour vidanger une quantité déterminée de brins de fil de verre, - l'unité de conditionnement est pourvue d'un dispositif de décolmatage Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci vise également un procédé de valorisation des déchets résultant de l'épluchage d'enroulements au sein de L'installation précédemment décrite qui se caractérise en ce que: 2847249 - on introduit au moins un fil de verre issu de l'une au moins des extrémités interne et/ou externe d'un enroulement au sein du premier dispositif d'engagement, - on procède à la coupe du fil de verre en une pluralité de brins au sein de l'unité de coupe, - on extrait les brins de fit de verre par séparation gravitaire. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à t'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - entre la phase d'introduction du fil de verre au sein du premier dispositif d'engagement et la phase de coupe du fit, on procède au réglage de la vitesse de circulation du fit de verre cheminant dans l'espace délimité entre les deux organes de guidage du dispositif d'entraînement et on extrait le fil de verre en aval du dispositif d'entraînement, - on détermine le débit de brins de fils coupés en ajustant d'une part, les paramètres de réglage du dispositif d'entraînement et d'autre part, les paramètres de réglage de l'unité de coupe, notamment en fonction de sa vitesse de rotation et du nombre d'organes de coupe, - le premier dispositif d'engagement véhicule le fil de verre par aspiration vers le dispositif d'entraînement, - on guide le fils de verre en aval du dispositif d'entraînement à l'aide du - deuxième dispositif d'engagement, - on procède à une mise en dépression de l'unité de conditionnement, - la mise en dépression de l'unité de conditionnement est renversée lors des opérations décolmatage. Selon encore un autre aspect de l'invention, celte-ci vise également l'utilisation des brins de fil de verre en tant qu'élément de filtration ou d'insonorisation, ou encore comme sous-couche de moquette, ou bien encore en tant que renfort mécanique associé à une matrice de fibres organiques pour la fabrication de tablettes, de panneaux d'habillage intérieur ou similaires. Selon encore un autre aspect de l'invention, celle-ci vise également l'utilisation des brins de fit de verre en tant que renfort mécanique associé à des matières minérales pour la fabrication de carreaux ou de moulures de plâtre ou similaires. 6 2847249 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins: - la figure 1 est une vue schématique de l'installation objet de l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective du dispositif d'entraînement dans une première position des organes de guidage, - la figure 3 est une vue en perspective du dispositif d'entraînement dans une seconde position des organes de guidage, - la figure 4 est une vue en perspective et à plus grande échelle des organes de guidage. Sur la figure 1, on a représenté le schéma d'une installation destinée à être intégrée au sein d'une installation d'épluchage d'enroulements fonctionnant de manière continue. Dans ce type d'installation, les enroulements prennent le nom de " roving ", mais on peut considérer que l'installation illustrée en figure 1 pourrait sans modification substantielle être intégrée dans une installation fonctionnant de manière discontinue, cette installation étant simplement considérée comme une unité d'alimentation en fils de verre. Ainsi, une pluralité de fils de verre issus d'une unité d'alimentation en fil (enroulement, gâteau, roving...) présentant des valeurs de tex dispersées est acheminée vers un premier dispositif d'engagement 1 conformé en venturi. Un " gâteau " est un enroulement de fibres de verre issues d'une opération de fibrage, ce gâteau ne présentant pas, par une ailleurs, une forme cylindrique. Grâce à la dépression formée par le venturi, les fils de verre sont dirigés vers le dispositif d'entraînement 2. Ce dispositif d'entraînement 2 est particulièrement adapté lorsqu'il s'agit d'intégrer l'installation objet de l'installation dans un procédé continu. Le dispositif d'engagement 1 est fixé sur un châssis métallique (non représenté sur les figures) et dispose d'une mise en dépression à l'aide d'un flux d'air comprimé qui assure l'aspiration au niveau du col du venturi. Sur ce châssis est monté le dispositif d'entraînement 2 qui est représenté en détail aux niveaux des figures 2 et 3. 7 2847249 Ce dispositif d'entraînement 2 comporte principalement deux organes de guidage 3, 4 positionnés en regard l'un de l'autre et formant une mâchoire. Chacune des parties de cette mâchoire est réalisée par un organe de guidage 3, 4, l'une des parties de cette dernière étant solidaire du châssis, l'autre partie étant articulée par rapport au châssis de manière à réaliser un mouvement angulaire par rapport à la première partie fixe. L'amplitude et l'intensité de ce mouvement angulaire entre les deux organes de guidage 3, 4 sont réglées par un actionneur 5 du type vérin pneumatique ou hydraulique, la tige du vérin étant reliée à la partie mobile de la mâchoire, le corps du vérin à une partie fixe solidaire du châssis. On comprend que les fils de verre issus du premier dispositif d'engagement 1 (positionné en aval de l'unité de l'alimentation) sont destinés à cheminer au sein de l'espace délimité par les deux parties 3, 4 de la mâchoire. Les fils de verre sont enserrés entre deux génératrices appartenant chacune à un organe de guidage 3, 4. Ces organes de guidage 3, 4 représentés en perspective au niveau de la figure 4 sont formés par un train de rouleaux, notamment cylindriques, motorisés, l'un des rouleaux est relié à un moteur, l'autre est mené par le précédent selon un sens de rotation contraire. On peut prévoir également que l'un au moins des organes de guidage 3, 4 est pourvu d'un organe de refroidissement qui par conduction thermique avec les fils de verre dissipe des calories issues du frottement. En variante, les organes de guidage sont constitués par des rouleaux comportant une surface périphérique comportant une pluralité de zones en relief. En fonction de la vitesse de rotation du train de rouleaux 3, 4, il est possible d'adapter la vitesse de passage, et donc le débit en fil de verre. On revient maintenant à la figure 1. Dans la continuité du cheminement des fils de verre et en aval du dispositif d'entraînement 2 est disposé un deuxième dispositif d'engagement 6, également fixé sur le châssis de l'installation. Ce deuxième dispositif 6 est similaire au premier et comporte un système venturi permettant d'assurer par aspiration la reprise des fils de verre en sortie du dispositif d'entraînement 2 en direction de l'unité de coupe 7. En fonction de la configuration de l'installation, et en particulier dans le cas o l'unité de coupe 7 serait très proche de la sortie du dispositif d'entraînement 2, on supprimera le deuxième dispositif d'engagement 6. L'unité de coupe 7 est de type connu, il s'agit de l'association d'un rotor à lames 8 et d'une contre lame 9, les fils de verre passant entre la lame 8 et la contre lame 9. L'unité de coupe 7 constitue une seconde unité permettant de régler le débit de l'installation. En effet, en fonction du nombre de lames, de leur vitesse de rotation, la vitesse de coupe sera adaptée à cetle du dispositif d'entraînement 2. Les autres unités représentées en figure 1 peuvent être dissociées de l'installation principale. Il s'agit notamment de l'unité de conditionnement 10 formée principalement par une trémie qui collecte les brins de fil de verre qui ont été préalablement aspirés de l'unité de coupe 7. Par séparation gravitaire, les brins de fils tombent dans une écluse 11 située en partie basse de la trémie, 1 5 cette écluse 11 assure à intervalles réguliers le déchargement des brins vers un convoyeur 12 qui assure leur transport vers une unité d'ensachage 13. Pour éviter le colmatage de la trémie on utilise un circuit de fluide sous pression (air comprimé par exemple), ce fluide provoquant une agitation de la trémie et donc le décollement des brins éventuellement agglutinés. Les brins de fil de verre sont particulièrement adaptés pour servir de renfort mécanique avec des fibres minérales ou organiques dans la fabrication dé tablette, de carreaux de plâtre ou similaires. 9 2847249 REVENDICATIONS 1. Installation de production de brins de fil de verre comportant une unité de coupe formée d'un dispositif de coupe à lames rotatives et d'une contre lame positionnée en regard dudit dispositif de coupe, l'unité de coupe étant adaptée pour couper les fils de verre lorsque ces derniers cheminent au travers de ladite unité, caractérisée en ce que l'installation comporte: - un premier dispositif d'engagement des fils de verre adapté pour recevoir lesdits fils de verre issus d'au moins une unité d'alimentation, - un dispositif d'entraînement situé en aval dudit premier dispositif d'engagement, le dispositif d'entraînement étant adapté pour entraîner les fils de verre vers l'unité de coupe positionnée en aval dudit dispositif d'entraînement, - un dispositif d'évacuation des brins de fil de verre coupés en aval de l'unité de coupe. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier dispositif d'engagement comporte un organe d'aspiration de type venturi. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement comporte au moins deux organes de guidage positionnés en regard l'un de l'autre, lesdits organes de guidage étant entraînés en rotation selon des sens opposés et sans glissement par un organe d'entraînement, lesdits organes délimitant entre-eux un espace variable adapté pour le passage des fils de verre. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les organes de guidage sont pourvus d'un dispositif d'échange thermique permettant le contrôle de la température desdits organes de guidage. 5. Installation selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que l'un au moins des organes de guidage comporte un dispositif de réglage de l'intensité de la force de pressage exercée par ledit organe de guidage sur les fils de verre cheminant au travers de t'espace délimité entre les organes. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un second dispositif d'engagement positionné entre l'unité de coupe et le dispositif d'entraînement. 2847249 7.1nstallation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le second dispositif d'engagement comporte un organe d'aspiration de type venturi. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que te dispositif d'évacuation comporte une unité de conditionnement adaptée pour recueillir les brins de fil de verre, ladite unité de conditionnement étant pourvue d'un sas adapté pour vidanger une quantité déterminée de brins de fil de verre. 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'unité de conditionnement est pourvue d'un dispositif de décolmatage. 10. Procédé de valorisation des déchets résultant de l'épluchage d'enroulements au sein d'une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que: - on introduit au moins un fil de verre issu de l'une au moins des extrémités interne et/ou externe d'un enroulement au sein du premier dispositif 1 5 d'engagement, - on procède à la coupe du fil de verre en une pluralité de brins au sein de l'unité de coupe - on extrait les brins de fil de verre par séparation gravitaire. 11. Procédé de valorisation selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'entre la phase d'introduction du fil de verre au sein du premier dispositif d'engagement et la phase de coupe du fil, on procède au réglage de la vitesse de circulation du fil de verre cheminant dans l'espace délimité entre les deux organes de guidage du dispositif d'entraînement et on extrait le fil de verre en aval du dispositif d'entraînement. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on détermine le débit de brins de fils coupés en ajustant d'une part, les paramètres de réglage du dispositif d'entraînement et d'autre part, les paramètres de réglage de l'unité de coupe, notamment en fonction de sa vitesse de rotation et du nombre d'organes de coupe. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le premier dispositif d'engagement véhicule le fil de verre par aspiration vers te dispositif d'entraînement. 1 1 2847249 14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'on guide le fils de verre en aval du dispositif d'entraînement à l'aide du deuxième dispositif d'engagement. 15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'on procède à une mise en dépression de l'unité de conditionnement. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la mise en dépression de l'unité de conditionnement est renversée lors des opérations décolmatage. 17.UtiLisation des brins de fil de verre, obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 10 à 16 en tant qu'élément de filtration ou d'insonorisation, ou encore comme sous-couche de moquette, ou bien encore en tant que renfort mécanique associé à une matrice de matières organiques pour la fabrication de tablettes, de panneaux d'habillage intérieur ou similaires. 18.Utilisation des brins de fil de verre, obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 10 à 16 en tant que renfort mécanique associé à des matières minérales pour la fabrication de carreaux ou de moulures de plâtre ou similaires.