Brevet FR2881758A1 — publié le 20060811

CARDE ET MACHINE DE PRODUCTION D'UN NON-TISSÉ La présente invention se rapporte aux cardes et aux machines de production de non-tissés en matière textile naturelle, artificielle ou synthétique. La production de non-tissés à partir de fibres courtes selon les techniques appartenant à la voie sèche consiste à former un ou plusieurs voiles ou nappes de fibres par la technique de cardage ou par la technique de cardage puis dépose par voie aéraulique. Les voiles ou nappes de fibres ainsi formés sont ensuite consolidés en une étape suivante par l'action de jets d'eau à grande vitesse, technique connue sous le terme de consolidation par jets d'eau sous pression ou spunlace. D'une manière classique, les voiles sont collectés d'une ou plusieurs cardes et superposés sur un ou plusieurs tapis transporteurs, généralement non poreux, de grande longueur, puis les voiles sont transférés sur le tapis d'entrée de la machine de consolidation par jets de fluide. Classiquement, la distance entre le dernier point de délivrance du dernier voile de carde et le premier point de consolidation par jets de fluide est de plusieurs mètres, de l'ordre de 7 à 15 mètres suivant les lignes de production. D'une manière habituelle, chaque carde produit de 1 à 3 voiles de fibres qui sont collectés et superposés sur un ou plusieurs tapis transporteurs, puis la nappe ainsi constituée est transférée à une machine installation de consolidation par jets de fluide. Les machines de cardage destinées à la production de non-tissés, nommées plus généralement cardes pour non-tissés, complètent l'action de cardage des fibres par une action de brouillage et de condensation des voiles de fibres pour réorienter une partie des fibres dans le sens travers. Cette action de brouillage a pour effet essentiel d'améliorer les caractéristiques de résistance en sens travers des voiles et des nontissés produits à partir de ces voiles. En dépit de cela, on constate que le rapport des propriétés du sens machine au sens travers des non-tissés produits à partir de voiles ou de nappes cardés, et notamment de leur résistance, n'est pas suffisamment bon et qu'il y a une réduction de la résistance en sens travers. L'invention vise à remédier à ces inconvénients, tout en simplifiant considérablement la machine de production de non-tissés comprenant une carde. L'invention a pour objet un dispositif de cardage comprenant une carde et un élément convoyeur faisant sortir un voile du dispositif de cardage, caractérisé en ce que l'élément convoyeur est d'un type apte à servir d'élément convoyeur dans un dispositif de consolidation de voile à injecteur de jets de fluide sous pression, du type dans lequel le voile, transporté par l'élément convoyeur, défile devant l'injecteur de fluide sous pression. On a maintenant compris qu'avec l'augmentation des cadences de production et la réduction des masses surfaciques des voiles de fibres il est très difficile de conserver le rapport du sens machine au sens travers des voiles de fibres jusqu'au moment où les voiles ou nappes de fibres sont consolidés en un non-tissé. Depuis les derniers rouleaux de la ou des cardes jusqu'au premier point de consolidation par l'action des premiers jets d'eau, le taux de condensation de la nappe ne fait que se dégrader par les transferts entre rouleaux et tapis et les transferts des tapis de transport aux tapis suivants. Les étirages permettant de contrôler les tensions de voile et le frottement de l'air à la surface des nappes de fibres contribuent grandement à la dégradation des propriétés dans le sens travers des nappes de fibres cardées. Cette dégradation se traduit concrètement par une augmentation du rapport de résistance du sens machine au sens travers du non-tissé et donc par une réduction notable des caractéristiques de résistance dans le sens travers. En faisant en sorte que l'élément transporteur faisant sortir un voile du dispositif de cardage convienne en tant qu'élément transporteur conjugué de l'injecteur d'un dispositif de consolidation de voiles par jets de fluide sous pression, non seulement on simplifie considérablement la machine de production de non-tissés, mais aussi on améliore considérablement le rapport de la résistance dans le sens machine à la résistance dans le sens travers des non-tissé. Les tapis employés selon l'art antérieur pour le transport des voiles de fibres sont généralement des tapis enduits de caoutchouc ou d'une matière synthétique souple. On trouve aussi des tapis tissés épais constitués de fils de gros diamètre et ayant une forte rugosité de surface pour un bon effet d'entraînement des nappes de fibres avec un minimum de glissements. Les tapis pleins sont inadaptés à la consolidation par jets d'eau car ils sont absolument imperméables à l'eau et à l'air. Les tapis tissés sont aussi inadaptés, car leur structure rugueuse accroche les fibres sous l'action des jets d'eau et leurs fils trop gros marquent les non-tissés voire provoquent des perforations par déplacement des fibres lors de l'action des jets d'eau. Ces tapis tissés sont constitués de moins de 20 fils par cm dans au moins un des sens de tissage chaîne ou trame et sont constitués de fils de diamètre de plus de 0,40 mm. Ils sont généralement en matière synthétique, généralement en polyester avec un traitement antistatique. Pour réaliser l'invention, les tapis sont choisis parmi les tissus ayant un nombre de fils au cm supérieur à 20 fils par cm au moins dans un sens de tissage chaîne ou trame et, de préférence, de plus de 30 fils au cm. Les fils ont un diamètre de moins de 0,40 mm et, de préférence, inférieur à 0,30 mm. Leur perméabilité à l'air est comprise entre 2,5 m3/mn et 30 m3/mn et, de préférence, comprise entre 5m3/mn et 25 m3/mn. Ils sont généralement en matière plastique telle qu'en polyester, en polyamide, ou en métal, tel qu'en acier inoxydable ou en bronze. Le traitement antistatique des tissus n'est pas nécessaire, car l'humidité des tapis dissipe les charges électrostatiques néfastes. Lorsque la surface de collecte des voiles est un tambour aspirant, ce tambour peut soit être recouvert d'un tissu identique au tissu des convoyeurs selon l'invention, soit entouré par un convoyeur dont il sert de rouleau de renvoi, soit encore recouvert d'une chemise micro perforée de trous de petit diamètre. Dans ce dernier cas, la chemise est micro perforée de trous de 50 microns à 500 microns de diamètre et le nombre de trous est compris entre 20 et 300 trous par cm2. Cette chemise micro perforée est, de préférence, en nickel. Lorsque les jets d'eau sont appliqués directement sur cette chemise, la distribution des trous est, de préférence, aléatoire. La chemise peut aussi avoir des ajours ou avoir des reliefs pour conférer des motifs aux non-tissés. Du fait que les surfaces de collecte des fibres selon l'invention sont plus lisses que les tissus de l'art antérieur, il est recommandé d'utiliser des aspirations, d'une part, pour le transfert des voiles et, d'autre part, pour leur transport jusqu'au premier point de consolidation. Bien que non indispensables, les aspirations évitent les glissements des fibres à la surface du convoyeur de transport et de consolidation. La distance du dernier (le plus en aval) point de collecte du voile supérieur au premier (le plus en amont) point de consolidation sera avantageusement inférieure à 5 mètres, de préférence inférieure à 3 mètres. Cette distance, aussi courte que possible compte tenu de l'encombrement de la carde et du dispositif de consolidation et de la nécessité de disposer d'un certain trajet de dépose pour obtenir un angle d'arrivée acceptable du voile sur l'élément convoyeur, contribue grandement à l'obtention d'une bonne qualité du non-tissé. Suivant l'invention, on collecte les voiles de fibres à la sortie de la carde à la surface d'un convoyeur de transport, de préférence avec l'aide de caissons aspirants, en maintenant la structure du voile par une aspiration située sous le convoyeur de manière à éviter son allongement par friction avec l'air ambiant et on consolide la nappe de fibres par l'action de jets d'eau sur ce même convoyeur. Dans certaines configurations de sortie de cardes, le convoyeur est avantageusement remplacé par un tambour rotatif aspirant. L'invention donne les meilleurs résultats lorsque les voiles de fibres sont transférés avec un minimum d'étirage de la carde au convoyeur. On préfère une augmentation de vitesse de moins de 20 % et, de préférence, de moins de 10 % entre la vitesse des voiles à la sortie de la carde et le convoyeur. Pour cela, on utilise un ou plusieurs caissons aspirants situés en regard des points de transfert des voiles sur le convoyeur ou le tambour de manière à contrôler précisément le transfert et la tension des voiles. La dépression appliquée dans les caissons de transfert sous le brin de l'élément convoyeur en contact avec le voile est d'au moins 10 mbars et, de préférence, d'au moins 30 mbars, et au plus de 200 mbars. A des vitesses élevées, supérieures à 100 m/min, un caisson aspirant supplémentaire maintient fermement les voiles de fibres à la surface du convoyeur de manière à éviter son allongement par friction de l'air avec sa surface et par glissement sur la surface du convoyeur. La carde peut être composée essentiellement d'un grand tambour et d'un peigneur garnis tous deux de fines dents dentures dites garnitures. Les injecteurs réalisant la consolidation des voiles délivrent des jets d'eau dont le diamètre est compris entre 50 et 300 microns et, de préférence, compris entre 80 et 200 microns. La pression d'eau est comprise entre 5 et 300 bars et, de préférence, entre 10 et 200 bars. L'invention permet de réduire au minimum la distance de transport entre les points de délivrance des voiles de carde et le premier point de consolidation. La machine est plus compacte et comporte moins d'éléments mécaniques, comme des rouleaux et des tapis, qu'une machine selon l'art antérieur. Il est possible de mettre 2 ou 3 dispositifs de cardage en ligne sur un même convoyeur collecteur de manière à superposer 4 à 6 voiles pour obtenir la masse surfacique finale du non-tissé et ceci à haute vitesse, 150 m/min et plus. On utilise en général comme jets de fluide des jets d'eau, mais on peut aussi utiliser des jets d'air ou d'autres fluides. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, les figures 1 à 6 sont des schémas de machines de production de non-tissés suivant l'invention. Figure 1: Une carde 1, composée essentiellement d'un grand tambour et d'un peigneur garnis tous deux de fines dentures ou dents, délivre deux voiles de fibres 2 et 3 sur un convoyeur collecteur 4. Les voiles 2 et 3 sont transférés au convoyeur 4 avec l'aide d'une aspiration réalisée par un caisson aspirant 5. La nappe 6, constituée de la superposition des voiles 2 et 3, est maintenue en contact avec le convoyeur 5 par un autre caisson aspirant 7 jusqu'au premier point de consolidation de la nappe par un injecteur 8 délivrant des jets d'eau. Le convoyeur 4 est constitué d'un tissu de polyester comprenant 41 fils par cm de diamètre 0,15 mm en sens chaîne et 30 fils par cm de diamètre 0,20 mm en sens trame et ayant une perméabilité de 14,3 m3/mn. Un non-tissé de 40g/m2 constitué de 100% de fibres polyester de 1, 6 dtex et de longueur 38 mm est produit à une vitesse de 105 m/min. L'injecteur 8 délivre des jets de 120 microns de diamètre à une pression de 30 bars. Le non-tissé présente après séchage une résistance sens machine de 45 N/50 mm et une résistance sens travers de 17 N/50 mm et un rapport des résistances du sens machine au sens travers de 2,64. Figure 2: Une carde 9 délivre deux voiles de fibres 10 et 11 à la surface d'un tambour rotatif aspirant 12 autour duquel s'enroule un convoyeur 13 de transport. Un caisson aspirant à l'intérieur du tambour rotatif 12 transfère les voiles 10 et 11. Un autre caisson aspirant 15 maintient fermement la nappe issue de la superposition des voiles 10 et 11 jusqu'au premier point de consolidation par jets d'eau réalisé par un injecteur. Le convoyeur 13 est un tissu métallique en acier inoxydable constitué de 39 fils au cm de diamètre 0,11 mm en sens chaîne et de 35 fils par cm de diamètre 0,14 mm en sens trame et ayant une perméabilité de 25,7 m3/mn. Figure 3: Une carde 17 délivre deux voiles de fibres 18 et 19 sur un convoyeur 20. Un caisson aspirant 21 transfère les voiles et les maintient à la surface du convoyeur jusqu'au point de compression progressive 22 du voile entre le convoyeur 20 et un convoyeur supplémentaire 23. La nappe ainsi compactée est mouillée et légèrement consolidée par un injecteur 24 alors qu'elle est maintenue entre les convoyeurs 20 et 23. L'eau des jets de l'injecteur 24 est aspirée par un caisson aspirant 25 situé en regard de l'injecteur 24. Un second injecteur 26 complète la consolidation réalisée par l'injecteur 24. Un caisson aspirant 27 aspire l'eau des jets de l'injecteur 26. Le convoyeur 20 est constitué d'un tissu de polyester comprenant 41 fils par cm de diamètre 0,15 mm en sens chaîne et 30 fils par cm de diamètre de 0,20 mm en sens trame et ayant une perméabilité de 14,3 m3/mn. Un non-tissé de 30 g/m2 constitué de 100% de fibres viscose de 1,7 dtex et de longueur 40mm est produit à une vitesse de 160 m/min. L'injecteur 24 délivre des jets d'eau de 140 microns de diamètre à une pression de 15 bars et l'injecteur 26 délivre des jets d'eau de 120 microns de diamètre à une pression de 75 bars. Le non-tissé présente après séchage, une résistance en machine de 38 N/50 mm et une résistance dans le sens travers de 15 N/50 mm et un rapport des résistances du sens machine au sens travers de 2,53. Figure 4: Une carde 28 délivre deux voiles de fibres 29 et 30 sur un convoyeur 31. Un caisson aspirant 32 transfère les voiles et les maintient à la surface du convoyeur 31 jusqu'au point de compression progressive 33 entre le convoyeur 31 et un tambour rotatif aspirant 34. Un premier injecteur 35 mouille et consolide la nappe alors qu'elle est maintenue entre le convoyeur 31 et le tambour 34. L'eau de l'injecteur 35 est aspirée par une fente aspirante située à l'intérieur du tambour 34 et en regard de l'injecteur 35. Un injecteur 36 dirigé contre la surface du tambour 34 complète la consolidation de la nappe. Le convoyeur 31 est constitué d'un tissu de polyester de 25 fils par cm de diamètre 0,25 mm en chaîne et de 20 fils par cm de diamètre 0,27 en trame et ayant une perméabilité de 22 m3/mn. Le tambour rotatif 34 est recouvert d'un manchon en nickel de 0,35 mm d'épaisseur et ayant 80 trous par cm2 de diamètre 400 microns. Un non-tissé de 35 g/m2 constitué de 50% de fibres de viscose de 1, 7 dtex et de longueur 40 mm et de 50% de fibres de polyester de 1,6 dtex de longueur 38 mm est produit à une vitesse de 143 m/min. L'injecteur 35 délivre des jets d'eau de 140 microns de diamètre à une pression de 10 bars. L'injecteur 36 délivre des jets d'eau de 120 microns de diamètre à une pression de 60 bars. Le non-tissé présente après séchage une résistance en sens machine de 49 N/50 mm et une résistance en sens travers de 21 N/50 mm. Le non-tissé a un rapport de résistance du sens machine au sens travers de 2,33. Figure 5: Une carde 37 délivre deux voiles 38 et 39 à la surface d'un tambour rotatif aspirant 40. Un caisson aspirant 41 situé à l'intérieur du tambour rotatif 40 transfère les voiles jusqu'au point de compression des voiles entre le tambour 40 et un convoyeur supplémentaire 42. Un injecteur 43 mouille et consolide une première fois la nappe 44 alors qu'elle est maintenue entre le tambour 40 et le convoyeur 42. Un injecteur 45 complète la consolidation de la première face de la nappe. Le convoyeur 42 est constitué comme celui de la figure 1. Figure 6: Une carde 46 délivre deux voiles 47 et 48 en une nappe 49 à la surface d'un tambour rotatif aspirant 50. Un caisson aspirant 51 situé à l'intérieur du tambour 50 transfère et maintient la nappe 49 à la surface du tambour jusqu'au point 52 de compression progressive de la nappe entre le tambour 50 et un convoyeur supplémentaire 53. Un injecteur 54 mouille et consolide la nappe. Un injecteur 55 complète la consolidation. Les dispositifs des figures 1 à 6 sont suivis de convoyeurs et d'autres cylindres de consolidation par jets d'eau non représentés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de cardage comprenant une carde (1) et un élément (4) convoyeur faisant sortir un voile du dispositif de cardage, caractérisé en ce que l'élément (4) convoyeur est d'un type apte à servir d'élément (4) convoyeur dans un dispositif (8) de consolidation de voile à injecteur de jets de fluide sous pression, du type dans lequel le voile, transporté par l'élément (4) convoyeur, défile devant l'injecteur de fluide sous pression. 2. Dispositif suivant la revendication 1, dont l'élément convoyeur est un tapis sans fin, caractérisé en ce que le tapis comprend un tissu ayant un nombre de fils au cm supérieur à 20 au moins dans un sens de tissage chaîne ou trame, de préférence supérieur à 30. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les fils ont un diamètre de moins de 0,40 mm, de préférence de moins de 0, 30 mm. 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la perméabilité de l'élément (4) convoyeur est comprise entre 2,5 m3/mn et 30 m3/mn. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'élément (4) convoyeur est en polyester, en polyamide, en acier 20 inoxydable ou en bronze. 6. Dispositif suivant la revendication 1, dont l'élément (4) convoyeur est un tambour, caractérisé en ce que le tambour est recouvert d'un tissu suivant l'une des revendications 2 à 5. 7. Dispositif suivant la revendication 1, dont l'élément convoyeur est un tambour, caractérisé en ce que le tambour est entouré d'une chemise perforée de trous de 50 à 500 microns de diamètre, de préférence en nickel, la distribution des trous étant, de préférence aléatoire. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par un dispositif d'aspiration sous le brin de l'élément convoyeur en contact avec le voile. 9. Machine de production d'un non-tissé, comprenant un dispositif de cardage et un dispositif de consolidation par jets de fluide, caractérisée en ce que le dispositif de cardage est tel que défini aux revendications précédentes et le voile, transporté par l'élément convoyeur, passe dans le dispositif de consolidation. 10. Machine suivant la revendication 9, caractérisée par un dispositif d'aspiration en regard de l'injecteur et/ou sous le brin de l'élément convoyeur en contact avec le voile. 11. Machine suivant la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la distance entre le point de contact, le plus en aval, du voile avec l'élément convoyeur au point de consolidation le plus en amont est inférieure à 5 m, de préférence, inférieure à 3 m.