Brevet FR2885620A1 — publié le 20061117

PROCEDE DE PRODUCTION SIMULTANEE DE DEUX NAPPES DE FIBRES AIGUILLETEES INDIVIDUALISEES La présente invention concerne le domaine des nappes de fibres aiguilletées. Elle concerne plus particulièrement un procédé permettant de réaliser en continu et de manière simultanée deux nappes de fibres aiguilletées individualisées, séparées l'une de l'autre par un écartement d'au moins 30mm, cet écartement permettant de procéder, notamment en continu, à au moins une opération complémentaire dans la zone centrale exempte de fibres. La formation d'une nappe de fibres aiguilletée, par exemple par cardage, superposition de nappes, pré-aiguilletage et aiguilletage, fait partie des techniques bien connues de l'industrie textile. La nappe de fiDres aiguilletée présente une certaine cohésion due à l'entremêlement des fibres qui sont entraînées, dans le cas d'un aiguilletage mécanique, par les barbes des aiguilles lors des opérations de pré-aiguilletage et d'aiguilletage. Cette cohésion est donc notamment fonction de la densité d'aiguilles sur la planche à aiguilles de l'aiguilleteuse et de la densité d'aiguilletage. Il existe de multiples applications des nappes de fibres aiguilletée dont beaucoup s'appuient sur les propriétés isolantes du matelas de fibres, principalement dans le domaine de l'isolation thermique, ledit ma.:elas de fibres constituant une couche d'air emprisonnée dans un volume déterminé. Dans bon nombre d'applications, la nappe de fibres est associée à une ou plusieurs autres couches pour former un produit complexe. Par exemple dans le domaine de l'isolation thermique, la nappe de fibres peul: être insérée entre deux couches extérieures imperméables à l'eau et plis ou moins imperméables à l'air de manière à emprisonner entre les deux dites couches le volume d'air contenu dans ladite nappe. C'est le cahier des charges du produit complexe, qui va cor ditionner les paramètres de production de la nappe de fibres aiguilletée, en particulier s'agissant de la largeur de celle-ci. Ainsi le producteur de nappes de fibres aiguilletée doit ajuster les paramètres de fonctionnement de sa ligne de production pour obtenir, en sortie, une nappe de fibres qui corresponde le plus exactement possible à la largeur souhaitée pour le produit fini, afin d'éviter les pertes de matière. Il n'en subsiste pas moins des coûts de fonctionnement, en terme d'énergie et de main d'oeuvre, qui ne sont pas proportionnels à la largeur de la nappe mais uniquement au métrage de production et à la durée d'immcbilisation de la ligne. Une ligne de production étant conçue pour produire une nappe aiguilletée de laize maximale déterminée, il est cependant rare que le producteur puisse charger sa ligne dans sa capacité maximale die production et ce d'autant plus que sur cette ligne de production, le producteur est amené très souvent à réaliser l'assemblage de la nappe aiguilletée avec une ou plusieurs couches extérieures dont il convient que la largeur soit, supérieure à la laize de la nappe en sortie de ligne afin de pouvoir réaliser la finition du produit en lisière. Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer un procédé de production simultanée, sur la même ligne de production, de deux nappes de fibres aiguilletées individualisées, permettant une meilleure rentabilisation de la ligne de production tout en répondant aux exigences du marché en terme de largeur des produits finis. Le procédé de la présente invention consiste: a) à produire une nappe de fibres ayant une largeur supérieure au cumul des largeurs des deux nappes individualisées, b) à soumettre cette nappe à une opération de préaiguilletage, c) à effectuer, à l'aide d'un outil de découpe, la séparation de la nappe 25 pré-aiguilletée en deux nappes pré-aiguilletées jointives, d) à soumettre les deux dites nappes à une opération d'aiguilletage et e) à enrouler les deux nappes aiguilletées individualisées. De plus les conditions d'aiguilletage et/ou d'étirage sont déterminées en sorte de provoquer la formation entre les deux nappes aiguilletées;, avant leur enroulement, d'une zone centrale exemptes de fibres d'une largeur suffisante pour que puisse être réalisée, dans cette zone centrale, une opération complémentaire avant, pendant ou après l'enroulement. Le demandeur a en effet pu constater qu'il était possible d'obtenir, en complément de la séparation des deux nappes, une individuali;ation de celles- ci à travers la création d' un espace libre dont la largeur permet une intervention spécifique dans ladite zone, la création de cet espace libre étant obtenue en ajustant les paramètres de fonctionnement de la ligne, s'agissant d'une part des paramètres d'étirage et d'autre part des paramètres d'aiguilletage. La notion d'étirage est associée à la différence de vitesse linéaire des organes qui assurent le transfert de la nappe le long de son parcours dans la ligne de production. Si tous les organes de transfert ont strictement la même vitesse linéaire, il n'y a, à proprement parler, aucun étirage c'est-à-dire aucun étirement longitudinal de la nappe. Par contre si la vitesse linéaire des organes de sortie de la nappe est supérieure à celle des organes se trouvant en amont, la nappe subit un certain étirage longitudinal. De manière inattendue, le demandeur a pu constater qu'i est possible, après la séparation de la nappe pré-aiguilletée de grande largeur en deux nappes jointives de largeur plus réduite, de former après l'opération d'aiguilletage une zone libre exempte de fibres et de faire évoluer la largeur de cette zone en ajustant les paramètres d'étirage. Cette largeur est de préférence supérieure à 30mm et peut atteindre 50 mm voire plus pour une nappe pré-aiguilletée faisant de l'ordre de 2400 mm. De plus le demandeur a constaté que ce même effet pouvait être 25 également obtenu, voire accentué, en sélectionnant les conditions d'aiguilletage, notamment le nombre de coups au cm2. Selon une variante de réalisation, la planche à aiguilles, dans la zone qui se trouve de part et d'autre de l'alignement longitudinal de l'outil de coupe est exempte d'aiguille à barbes. Sans être certain de cette explication théorique, le demandeur pense que l'action de pénétration des aiguilles à barbes dans chacune des deux nappes de fibres pré-aiguilletées jointives induit un effet de tirage transversal des fibres qui ne sont pas soumis à l'action d'aiguilletage. Ce tirage transversal qui intervient de part et d'autre de la ligne de séparation des deux nappes pré-aiguilletées provoquerait une rétraction localisée des deux nappes et par conséquent la formation de la zone libre entre les deux dites nappes. De préférence, la zone de la planche à aiguilles, exempte d'aiguille à barbe fait de l'ordre de 100 mm de part et d'autre de l'alignement longitudinal de l'outil de coupe. De préférence l'étirage entre les organes de transfert ce la nappe de grande largeur en sortie de pré-aiguilletage et les organes dia transfert des deux nappes individualisées en sortie d'aiguilletage est de l'ordre de 10 à 40%. La présente invention a également pour objet un procédé de production d'un produit complexe comprenant les deux nappes de fibres aiguilletée individualisées disposées entre deux couches extérieures dont la largeur totale est supérieure à l'encombrement des deux nappes individualisées. Selon ce procédé, après ou avant l'aiguilletage on assemble la première couche extérieure aux deux nappes individualisées en sorte de dégager trois zones non recouvertes de fibres sur la face interne de cette première couche extérieure, à savoir deux zones latérales et la zone centrale. Sur les trois dites zones de la face interne de cette première couche extérieure est appliqué un matériau adhésif. On assemble aux deux nappes aiguilletées individualisées la seconde couche extérieure et on fait adhérer la face interne de cette seconde couche extérieure avec le matériau adhésif supporté par la face interne de la première couche extérieure. De préférence, on sépare le produit complexe obtenu en deux tronçons individuels par découpe longitudinale au niveau de la zone centrale. Cette séparation peut avoir lieu avantageusement sur la même ligne de production, avant ou pendant l'enroulement du produit complexe. Il pourrait ben sûr avoir lieu dans une étape ultérieure à partir du produit complexe de grande largeur. Etant donné que les lignes de production de nappes de fibres; aiguilletées sortent des nappes dans une laize maximale, par exemple de l'ordre de 2400 mm, il est possible au producteur de fournir à ses clierts des nappes aiguilletées individualisées, seules ou sous la forme de produits complexes de largeur inférieure en fonction de la demande. Bien sûr il s'agira le plus souvent de deux nappes faisant de l'ordre de 1200 mm, mais il peut s'agir d'autres dimensions voire même d'un nombre plus important de nappes ndividualisées, basées sur le concept de la présente invention. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'exemples de production simultanée de deux nappes de fibres aiguilletée individualisées, notamment mises en oeuvre dans un produit complexe comprenant, outre une nappe de fibres, deux couches extérieures, illustrés par le dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une représentation sous forme de diagramme des différentes étapes du procédé de production simultanée de deux nappes de fibres aiguilletée individualisées, La figure 2 est une représentation sous forme de diagramme du procédé de la figure 1 dans le cadre de la production d'un produit complexe dans laquelle les deux nappes de fibres individualisées sont associées à deux couches extérieures, La figure 3 est une représentation sous forme de diagramme, en vue de 20 côté , destinée à illustrer la notion d'étirage, La figure 4 est une représentation schématique de la ligne de production, illustrant en particulier le parcours des différents composants du produit complexe, La figure 5 est une représentation en coupe transversale partielle du 25 produit complexe ainsi réalisé. Le principe de la présente invention est de produire, sur un= même ligne de production, simultanément deux nappes de fibres aiguilletées individualisées ayant entre elles un écartement suffisant pour que l'on puisse procéder, notamment en continu et sur la même ligne de production, à au moins une opération complémentaire dans la zone centrale exempte de 'tires. Selon l'opération à pratiquer dans cette zone centrale, la largeur de celle-ci est d'au moins 30mm. La production de nappes de fibres aiguilletées est classiquement réalisée sur une ligne de production qui comporte successivement une carde, un nappeur, une pré-aiguilleteuse, une ou plusieurs aiguilleteuses, une calandre et une enrouleuse. Généralement la ligne de production comporte deux aiguilleteuses, l'une dénommée SF est équipée d'une planche à aiguilles disposée de telle sorte que les aiguilles pénètrent dans la nappe de fibres du bas vers le haut, et une seconde aiguilleteuse dénommée DF dans laquelle le mouvement des aiguilles est réalisé du haut vers le bas. Selon la présente invention, la nappe de fibres 1, qui en l'occurrence est une nappe de voile de carde sortant de nappage, a une largeur l.1 qui doit être supérieure au cumul des deux largeurs L2, L3 des deux nappes individualisées 2 et 3 que l'on souhaite obtenir. On soumet la nappe 1 de voile de carde à une opération A de pré-aiguilletage. On effectue, à l'aide d'un outil de découpe 4, la séparation de la nappe pré-aiguilletée 1 en deux nappes pré-aiguilletées jointives 5, 6. On soumet les deux dites nappes pré-aiguilletées à une opération d'aiguilletage. Enfin on enroule les deux nappes aiguilletées individualisées 2, 3. Les conditions d'étirage et d'aiguilletage sont déterminées en sorte de provoquer la formation entre les deux nappes aiguilletées 2, 3, avant l'opération d'enroulement C, d'une zone centrale 7 exempte de fibres d'une largeur suffisante L4 pour que puisse être réalisée, dans cette zone centrale 7, une opération complémentaire D, opération qui peut être réalisée avant l'enroulement, comme ceci est représenté sur la figure 1, mais éventuellement pendant l'enroulement E ou après l'enroulement dans le cadre d'un traitement ultérieur des deux nappes enroulées. Les conditions d'étirage dont il est question correspondent aux différences de vitesses linéaires des organes qui réalisent le transfert de la nappe dans la ligne de production entre la sortie de la préaiguilleteuse et la sortie de l'aiguilleteuse. Sur la figure 3, on a schématisé ces différe its organes, à savoir une première presse 8 en sortie de pré-aiguilletage A et une seconde presse 9 en sortie d'aiguilletage C. Chaque presse est composée d'un jeu de deux rouleaux entraînés en rotation à une vitesse linéaire déterminée et entre lesquels passe la nappe pré-aiguilletée pour la première presse 8 et passent les deux nappes aiguilletées pour la seconde presse 9. Le taux d'étirage correspond au rapport des vitesses linéaires de la seconde presse 9 et de la première presse 8. Pour obtenir une zone centrale 7 ayant une largeur L4 suffisante, d'au moins 30mm, le taux d'étirage est d'au moins 10%, avec un ajustement possible de cette largeur L4 en faisant varier ce taux jusqu'à 40%,, selon le type de fibres, les conditions de pré-aiguilletage et bien sûr la largeur L1 de la nappe de voile de carde, Sur la figure 2, on a illustré de manière schématique la production d'un produit complexe 10 qui associe les deux nappes aiguilletées individualisées 2, 3 à deux couches extérieures 11, 12. Les deux couches extérieures 11, 12 sont elles-mêmes associées l'une à l'autre par collage lors cle l'opération complémentaire D réalisée dans la zone centrale 7 de largeur L4 antre les deux nappes aiguilletées individualisées 2 et 3. Plus précisément, les deux couches extérieures 11 et 12 ont une largeur L5, identique et supérieure à l'encombrement total occupé par les deux nappes individualisées 2 et 3, c'est-à-dire supérieure au cumul des largeurs L2, L3 et L4 de sorte que le produit complexe 10 obtenu présente, de part et d'autre des deux nappes individualisées 2 et 3 des lisières 13, 14 exemptes de fibres. L'opération complémentaire D qui est réalisée dans la zone centrale 7 et qui se traduit par le collage des deux couches extérieures 11, 12 l'une à l'autre, est complétée par le même type d'opération de collage dans les deux lisières 13, 14 et éventuellement, comme cela apparaît sur le produit complexe 10 de la figure 5 par d'autres lignes de collage, éventuellement discontinues, au niveau des nappes individualisées 2 et 3. Sur la figure 4 est illustré schématiquement le parcours d'une nappe de fibres 1, en sortie de nappeur, dans une ligne de production qui comporte, après la carde et le nappeur, une pré-aiguilleteuse 15, une première aiguilleteuse SF 16, un outil de coupe 17, une seconde aiguilleteuse DF 18, une rampe d'application de colle 19, une calandre 20, un accumulateur 21, un dispositif de découpe 22 et une enrouleuse 23. Sortant de la pré-aiguilleteuse 15, la nappe de fibres pré-aiguilletée 1' passe dans la première aiguilleteuse SF 16 qui n'est pas mise en fonctionnement mais qui possède, à sa sortie, une presse 8 doit les rouleaux sont animés en rotation à une vitesse linéaire V1. La nappe préaiguilletée 1' est séparée par l'outil de découpe 17, selon une découpe qui, Jans l'exemple illustré à la figure 2, se situe selon l'axe longitudinal médian de la nappe 1' en sorte de former, deux nappes séparées qui sont encore jointives à la sortie de l'outil de découpe 17 et que l'on cherche à individualiser, avec.m écartement suffisant avant leur enroulement. Dans le cas présent, celte séparation intervient de manière suffisante, avec une largeur L4 d'au moins 30 mm, dès la sortie de la seconde aiguilleteuse 18. La première couche extérieure 11 provenant d'un mandrin d'alimentation 24 est associée aux deux nappes séparées juste avant l'entrée dans la seconde aiguilleteuse 18, ladite première couche extérieure 11 étant à l'opposé de la planche à aiguilles 25 de sorte que les aiguilles 26 pénètrent d'abord dans les deux nappes séparées avant de pénétrer dans la première couche extérieure 11. L'ensemble 27 constitué par les deux nappes séparées el: la première couche extérieure aiguilletée 11 passe ensuite dans la seconde presse 9 dont les rouleaux tournent à une vitesse linéaire V2. Cette vitesse linéaire V2 est supérieure à la vitesse linéaire V1 de la première presse 8 en sorte de réaliser un étirage des fibres. Le rapport de vitesse V2/Vi est d'au moins:.0%. De plus la planche à aiguilles 25 est dépourvue d'aiguille de part et d'autre de l'axe longitudinal qui correspond à l'axe de l'outil de ccupe, sur une largeur qui, dans un exemple précis de réalisation, est de 100 rrm de part et d'autre de cet axe. L'absence d'aiguille procure deux effets techniques. D'une part la première couche extérieure, dans cette zone exempte d'aiguille, ne comporte pas de perforation due au passage des aiguilles lors du mouvement de déplacement alternatif vertical de la planche 25. D'autre part on observe une certaine rétraction de la nappe dans la portion non-aiguilletée de calte-ci, due à 2885620 9 un effet de traction transversale provoquée par l'aiguilletage. Cette rétraction localisée permet d'obtenir ou à tout le moins de compléter Mcartement des deux nappes en complément de l'étirage mentionné ci-dessus. L'ensemble nappes/première couche extérieure aiguilletée 27 passe ensuite sous la rampe d'application de colle 19. Cette rampe comporte, dans l'exemple illustré à la figure 2, quatre buses de projection de colle, deux buses localisées dans la zone centrale 7 et deux buses localisées respectivement au niveau des lisières 13, 14, de manière à réaliser quatre dépôts de colle, se matérialisant par quatre lignes rectilignes et continues, deux lignes respectivement 28, 29 dans la zone centrale 7 et deux 30, 31 dans chacune des deux lisières 13, 14. Du fait de l'absence de fibres dans ces zones, ces lignes continues sont appliquées sur la face interne de la première couche extérieure 11. Il peut s'agir notamment de colle du type hot-melt, c'est-à-dire de colle dont les propriétés adhésives se développent à une certaine température. Provenant d'un mandrin d'alimentation 32, la seconde cous:he extérieure 12 est associée à l'ensemble 27 lors de son entrée dans la calandre 20. Plus précisément, la seconde couche extérieure 12 est superposée à l'ensemble 27 de sorte que sa face interne vienne en contact avec les deux nappes individualisées 2, 3 lors du passage dans la calandre 20, portée à une température suffisante pour obtenir le développement des propriétés adhésives de la colle hot-melt. Lors du passage dans la calandre, on réalise donc l'adhésion des deux couches extérieures 11, 12, dans les zones exemptes de fibre grâce aux lignes continues de colle, respectivement dans la zone centrale 7 par les lignes 28, 29 et dans les zones de lisière 13, 14 par les lignes de colle 30, 31. On obtient ainsi le produit complexe 10 qui, après passage dans l'accumulateur 21 peut être séparé en deux tronçons distincts par un outil de découpe 22, avant son enroulement, la découpe intervenant entre les deux lignes continues de colle 28, 29 de la zone centrale 7. Il a donc été possible, sur la même ligne de production,de fabriquer en continu deux produits complexes de même largeur ou de largeurs Différentes à - 10 - partir d'une même nappe de fibres. Chacun de ces produits comporte une nappe de fibres 2 aiguilletée qui est emprisonnée entre une première couche extérieure 11 présentant des perforations 33 et une seconde couche extérieure 12, les deux dites couches extérieures 11, 12 étant solidarisées l'une à l'autre par des lignes de collage 28, 30, disposées dans les zones de lisières respectivement 34 et 13 des deux dites couches 11, 12 exemptes de nappe de fibres 2. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, la nappe ce fibres 2 est également solidarisée, ponctuellement, par des zones de collage 35 qui ont pu être formées au niveau de la rampe d'application de colle 19 par des buses de projection discontinue de colle hot-melt. Cette disposition particulière permet d'éviter que les fibres constituant la nappe de fibres 2 puissent se déplacer entre les deux couches extérieures 11, 12. Il peut être avantageux de ne pas garnir la planche à aiguilles non seulement au niveau de la zone centrale, comme indiqué précédemment mais également au niveau des deux zones latérales de manière à ce que les bords latéraux 36, 37 de la nappe 2 ne soient pas aiguilletés de sorte que les fibres y soient au moins compactées, ce qui améliore la stabilité de la nippe entre les deux couches et, comme indiqué précédemment, permet d'obtenir une certaine rétraction transversale de la nappe. Selon un mode précis de réalisation, donné à titre d'exemple nonexhaustif, on a garni la planche 25 d'aiguilles 26 de type conique et de jauge 36. L'aiguilletage était pratiqué avec un nombre de coups / cm2 de 15. L'étirage entre les deux presses 8, 9 était de 40%. L'application de colle hot- melt a été réalisée à raison de 6g/m2 pour les lignes continues 28, 30 et à raison de 3g/m2 pour les lignes discontinues 35. Le produit complexe 10 décrit ci-dessus convient tout particulièrement dans le domaine de l'isolation de bâtiments. L'opération complémentaire qui a été réalisée dans la zone centrale 7 de largeur L4 entre les deux nappes individualisées 2, 3 est une opération permettant la solidarisation de deux couches extérieures par collage. Ceci n'est - 11 - pas exclusif de la présente invention. En particulier la solidarisation de deux couches extérieures aurait pu être obtenue par d'autres moyens, tels que thermosoudage ou soudage par haute-fréquences ou ultrasons, voire par couture. De plus d'autres types d'opérations peuvent être envisagés en fonction des applications dans lesquelles sont mises en oeuvre les deux nappes individualisées. - 12 - REVENDICATIONS 1.Procédé de production simultanée, sur la même ligne de production, de deux nappes de fibres aiguilletées individualisées (2,3), caractérisé en ce qu'il consiste: a) à produire une nappe de fibres (1) ayant une largeur (L1) supérieure au cumul des largeurs (L2, L3) des deux nappes individualisées, b) à soumettre cette nappe (1) à une opération de préaiguilletage (A), c) à effectuer, à l'aide d'un outil de découpe (4), la séparation de la nappe pré-aiguilletée (1') en deux nappes préaiguilletées jointives (5,6), d) à soumettre les deux dites nappes (5,6) à une opération d'aigu Iletage C et e) à enrouler les deux nappes aiguilletées individualisées (2,3) et en ce que les conditions d'aiguilletage et/ou d'étirage sont déterminées en sorte de provoquer la formation entre les deux nappes aiguilletées (2,3) , avant leur enroulement (E), d'une zone centrale (7) exemptes de fibres d'une largeur (L4) suffisante pour que puisse être réalisée, dans cette zone centrale (7) , une opération complémentaire (D) avant, pendant ou après l'enroulement (E). 2.Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la largeur (C4) de la zone centrale est d'au moins 30mm. 3.Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'étirage entre les organes de transfert de la nappe de grande largeur en sortie de pré-aiguilletage et les organes de transfert des deux nappes individualisées en sortie d'aiguilletage est de l'ordre de 10 à 40%. 4.Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, pour l'aiguilletage (C) , la planche à aiguilles, dans la zone qui se trouve de part et d'autre de l'alignement longitudinal de l'outil de coupe (4) est exempte d'aiguille à barbes. 5.Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la zone de la planche à aiguilles, exempte d'aiguille à barbe fait de l'ordre de 100 mm de part et d'autre de l'alignement longitudinal de l'outil de coupe. 6.Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 pour la production d'un produit complexe (10) comprenant deux nappes de fibres aiguilletée individualisées - 13 - (2,3) disposées entre deux couches extérieures (11, 12) dont la largeur totale (L5) est supérieure à l'encombrement des deux nappes individualisées, incluant la zone libre (7), caractérisé en ce que, après ou avant l'aiguilletage (C) on assemble la première couche extérieure (11) aux deux nappes individualisées (2,3) en sorte de dégager trois zones (7,13,14) non recouvertes de fibres sur la face interne de cette première couche extérieure (11), à savoir deux zones latérales (13, 14) et la zone centrale (7), en ce que, sur les trois édites zones de la face interne de cette première couche extérieure, est applique un matériau adhésif, en ce qu'on assemble aux deux nappes aiguilletées individualisées la seconde couche extérieure (12) et en ce qu'on fait adhérer la face interne de cette seconde couche extérieure (12) avec le matériau adhésif supporté par la face interne de la première couche extérieure. 7.Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'on sépare le produit complexe (10) obtenu en deux tronçons individuels par découpe longitudinale au niveau de la zone centrale, cette séparation ayant lieu de préférence sur la même ligne de production, avant ou pendant l'enroulement du produit complexe.