Brevet FR2916003A1 — publié le 20081114

SYSTEME DESTINE A LA FABRICATION DE FILS COUPES EN MATIERE THERMOPLASTIQUE La présente invention concerne le domaine de la fabrication de fils coupés en matière thermoplastique, notamment de fils de verre, et elle concerne plus spécifiquement un système pour la fabrication de tels fils. On connaît de nombreux dispositifs susceptibles de réaliser de telles fabrications. Ces systèmes comprennent généralement au moins une filière à partir de laquelle des fils de verre sont étirés et amenés jusque dans un dispositif de coupe constitué par exemple d'un cylindre d'appui ou enclume qui coopère avec un cylindre coupeur équipé de lames régulièrement réparties à sa périphérie. Le coupeur est disposé de manière à venir en contact sous pression avec la surface circonférentielle du cylindre d'appui, définissant ainsi une zone de coupe. Le certificat d'addition français FR 2 075 019 illustre un système de ce type dans lequel une filière est associée à un unique dispositif de coupe. Afin d'augmenter la productivité des installations de fabrication de fils coupés, on a imaginé des solutions selon lesquelles plusieurs filières alimentent un unique dispositif de coupe. Le brevet français FR 2 490 251 illustre une solution de ce type. Ces techniques présentent à priori l'avantage d'avoir une seule machine de coupe associée à plusieurs filières. Cependant, à l'usage, ces installations montrent plusieurs inconvénients : d'abord une usure rapide des cylindres coupeurs qui doivent en effet couper des quantités très importantes de fils. On produit usuellement de l'ordre de 20 tonnes de fils coupés par jour de sorte que les cylindres coupeurs doivent être remplacés après 10 à 12 heures de fonctionnement. Cette configuration présente les inconvénients suivants : - la perte de verre s'écoulant des filières - un régime thermique filières et canal perturbé. Par ailleurs, comme plusieurs fils alimentent un seul coupeur, la dispersion au niveau du débit de verre de chaque filière oblige à considérer la moyenne des débits pour le calcul de la vitesse du dispositif de coupe. Soit un écart type sur le titre important, non satisfaisant au niveau de la qualité du produit fini et donnant des rendements d'autant plus faibles que la filière est hors standard. En outre, la tendance actuelle consiste à augmenter le nombre de filaments par fil. Chaque fil devient ainsi de plus en plus difficile à couper. Il s'ensuit des coupes non régulières avec des brindilles plus ou moins fines et par voie de conséquence une densité du produit final non homogène. Il faut aussi noter une augmentation de la pression de coupe qui use prématurément les roues et peut provoquer des fusions. Dans le cas particulier de certain renfort (pour BMC par exemple Bulk Molding Coumpound) il est nécessaire de couper un fil de titre (exprimé en tex) bien déterminé souvent plus petit que celui pour lequel une filière a été conçue. Dans ce type de production il est donc nécessaire de séparer la mèche en une multitude de brins plus fins (par exemple 16 ou 32). Dans ce cas la production ce fait sur un coupeur qui ne prend en compte qu'une unique filière. Un autre problème important lié à ce concept concerne les ruptures des fils. Ces ruptures ou casses induisent une intervention humaine, pour relancer le fil dans la machine de coupe. Cet incident est donc particulièrement pénalisant pour le rendement de production car il requiert un temps de préparation relativement long. De plus, la casse d'une filière peut interagir et générer par enroulement sur un organe de guidage la casse des autres filières avec alors la nécessité d'une relance de toutes les filières. Cette intervention humaine nécessite en effet un très long temps d'interruption de la production puisque l'opérateur doit alors relancer successivement chacun des fils. On peut remarquer que les coupeurs pour plusieurs filières sont généralement d'un gabarit relativement important, ce qui rend difficile leur intégration. D'une technologie relativement complexe, donc coûteuse, la tendance actuelle consiste en un retour dans la solution technique un coupeur par filière unique, tout en recherchant des solutions les plus économiques en terme de conception, de maintenance. La présente invention propose une solution aux problèmes évoqués ci-dessus. Elle permet d'accroître la productivité de tels systèmes, de diminuer les coûts de production tout en répondant aux nouvelles attentes des clients. Plus précisément, la présente invention permet d'effectuer des relances sans avoir à utiliser une roue de relance. A cet effet, la présente invention est relative à une machine de coupe destinée à couper des tronçons de fils de matière thermoplastique, de longueur déterminée, les fils étant issus d'une unique filière, ladite machine comprenant une roue de coupe sensiblement cylindrique munie en sa périphérie d'une pluralité de lames uniformément réparties et orientées sensiblement selon le sens de son axe de rotation, une roue enclume chemisée à l'aide d'un bandage en matière plastique, ladite roue enclume étant au voisinage de la roue de coupe , un dispositif permettant d'acheminer les fils entre les roues permettant d'étirer et de couper les fils en tronçons, caractérisée en ce que la roue enclume est munie en façade d'au moins deux picots faisant saillie latéralement et disposés chacun dans un des quatre quadrant formant ladite façade. Grâce à ces picots présents en façade de la roue enclume, la machine de coupe est de conception simple et est donc peu coûteuse aussi bien en réalisation qu'en maintenance et offre en plus la possibilité de permettre des opérations de relance sans avoir recours à une roue de relance. 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 : - la roue enclume comporte au moins 3 picots uniformément réparties sur la façade de la roue enclume. - la roue enclume est munie d'au moins une encoche située en bordure de la surface externe du bandage et au droit de la façade de la roue enclume. - les picots sont montés de manière démontable. - l'encoche est située dans une position angulaire quelconque comprise entre celles d'au moins deux picots. Selon un autre aspect de l'invention, elle vise également un procédé de relance utilisant la machine de coupe précédemment décrit qui se caractérise en ce que - on amène les fils issus d'une unique filière dans une position située entre 2 picots, - on met en rotation la roue enclume de manière à ce qu'au moins un des picots intercepte les fils, les fils sont happés par l'encoche et s'enroulent sur la surface externe du bandage en matière plastique et sont alors coupés en tronçons de fils. 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 : - on positionne les différents éléments de telle sorte que le trajet des fils depuis la filière jusqu'à un moyen de renvoi est globalement contenu dans un plan vertical sensiblement parallèle à un plan passant par la façade de la roue enclume, puis le trajet des fils depuis le moyen de renvoi jusqu'à leur entrée dans la machine de coupe est globalement contenu dans un plan vertical incliné sécant par rapport à la façade de la roue enclume. - on extrait les fils emmêlés avec les picots par rétractation de ces derniers au sein de logements pratiqués dans la roue enclume. Selon un encore un autre aspect de l'invention, elle vise un système de production de tronçons de fils coupés selon la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit qui se caractérise en ce qu'il comprend plusieurs filières chacune associée à une machine de coupe, et en ce que lesdites filières sont alignées les unes à côté des autres. 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 : - les machines de coupe sont alignées parallèlement à l'alignement desdites filières. D'autres caractéristiques, détails, avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une perspective d'ensemble, simplifiée, d'un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est une de dessus de la roue enclume utilisée sur le coupeur selon l'invention, - les figures 3a à 3e illustrent le trajet du fil lors de la phase de 15 relance. Sur la figure 1 apparaît donc, de façon schématique, le système selon l'invention qui comprend au moins une filière 1 alimentée, de façon connue, à partir de verre fondu ou de billes de verre délivrées par un dispositif d'alimentation non représenté. Ces filières, par exemple en 20 platine rhodié, sont chauffées couramment par effet joule. Elles sont munies à leur partie inférieure d'une pluralité d'orifices à partir desquels une pluralité de filaments (ici certains sont représentés en traits mixtes) 2 peuvent être étirés mécaniquement. Les filaments 2 peuvent être soumis à un ensimage c'est-à-dire à 25 un traitement chimique destiné à leur appliquer un produit d'encollage ou lubrifiant, grâce à un rouleau ensimeur 3. Les filaments 2 issus d'une filière sont ensuite réunis en au moins un fil qui est dévié par un moyen de renvoi tel qu'une roulette dite de déviation 4 afin de dévier les fils 5 et de les envoyer vers une machine de 30 coupe 7 située en aval de l'ensemble filière 1, du rouleau ensimeur 3, roulette de renvoi 4. Sans sortir du cadre de l'invention, la machine de coupe 7 peut être placée derrière la filière. Préférentiellement la machine de coupe 7 comprend d'une part, une roue de coupe 6 sensiblement cylindrique munie en sa périphérie d'une pluralité de lames uniformément réparties et orientées sensiblement selon le sens de son axe de rotation, d'autre part, une roue enclume 8 chemisée à l'aide d'un bandage en matière plastique. La roue de coupe 6 est voisinage immédiat de la roue enclume 8, de manière à entraîner par contact radial la roue enclume. Préférentiellement, la roue enclume 8 est munie, en façade, d'au moins deux picots 9, 9' faisant saillie latéralement. De manière avantageuse, chacun des picots 9, 9' est positionné dans un des quatre quadrants définissant la façade de la roue enclume. Comme on peut le voir sur la figure 2, les picots 9, 9' sont sensiblement situés selon une position diamétralement opposée. En variante, cf. figures 3a à 3e, on prévoit d'utiliser, en façade de la 15 roue enclume, 3 picots 9, 9', 9" uniformément répartis sur un diamètre et espacés chacun d'un angle de 120 . Quelle que soit la configuration angulaire retenue (qui est fonction du nombre de picots), on prévoit de monter ces derniers, soit de manière fixe, soit de manière amovible, voire escamotable au sein de logements 20 prévus à cet effet, de manière à permettre la libération des fils comme cela sera expliqué ci-après. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la roue enclume 8 est munie d'au moins une encoche 10 située en bordure de la surface externe du bandage et au droit de la façade de la roue enclume 8 25 (visible en figure 2). Cette encoche 10 est réalisée dans le bandage rapporté en matière plastique, notamment en élastomère, et est obtenue directement lors du moulage du bandage, ou est obtenue par un post usinage après démoulage du bandage. 30 Comme on peut le voir sur les figures 3a à 3e, l'encoche 10 ou les encoches 10, 10' est(sont) préférentiellement positionnée(s) dans une position angulaire quelconque comprise entre celles d'au moins deux picots 9, 9', 9". Dans l'exemple représenté sur les figures, la position de l'encoche 10, 10' est sensiblement médiane par rapport à celle des deux picots 9, 9', 9". Le fonctionnement de cette machine de coupe en phase de relance est le suivant : - l'utilisateur saisit une pluralité de filaments 5 venant d'une même ou unique filière 1, ces filaments après ensimage forment un fil et sont amenés dans un moyen de renvoi 4 (une roue ou similaire) vers la machine de coupe 7, - le fil 5 devant être coupé en tronçons est amené au regard de la façade de la roue enclume et passe entre 2 picots (par exemple comme représenté en figure 3a). Comme on peut le voir plus en détail au niveau de la figure 2, le trajet du fil 5 entre la roue de renvoi 4 et les picots 9, 9' suit une trajectoire oblique (qui n'est pas parallèle à la façade de la roue enclume 8), de manière à ce que le fil puisse intercepter la face latérale de la surface d'enroulement de la roue enclume. - la roue enclume 8 est mise en rotation par l'intermédiaire d'un contact radial avec la roue de coupe 6 (figure 3b) - le fil engrène avec les picots 9, 9' et réalise des boucles autour de ces derniers. Du fait du trajet oblique comme cela a été expliqué précédemment, le fil en raison de son engrènement sur les picots va venir tangenter l'une au moins des encoches 10, 10' positionnée angulairement entre 2 picots et il est happé par l'une au moins des encoches ; le fil monte alors sur la surface d'enroulement périphérique de la roue enclume (figures 3c, 3d) ; la roue enclume 8 toujours entraînée d'un mouvement de rotation étire le fil (qui n'est pas encore coupé en tronçons) et le conduit dans la situation représentée en figure 3e - le fil en s'enroulant sur cette surface périphérique est entraîné dans la zone de contact radial entre la roue de coupe et la roue enclume , en passant entre les lames, il est étiré et est alors découpé en tronçons qui sont évacués par exemple par gravité dans une trémie (figure 3 e). Les boucles de fil enlacées sur les picots 9, 9 ` lors de la phase transitoire se détachent, libérant les picots pour une relance ultérieure. Si la roue enclume est pourvue de picots pouvant s'escamoter dans des logements prévus à cet effet, il peut être intéressant de provoquer leur escamotage lorsque les fils sont emmêlés autour des picots de manière à provoquer du fait de l'action combinée de l'escamotage des picots et de la force centrifuge liée à la rotation de la roue enclume à l'évacuation automatique des fils. Par ailleurs, la disposition des principaux constituants du système selon l'invention est telle que le trajet des filaments 2 puis des fils 5 est globalement contenu dans un plan vertical, depuis la filière 1, jusqu'à un premier moyen de renvoi 4. Plus précisément les filaments 2 ont d'abord une direction sensiblement verticale depuis la filière 1 jusqu'à la roulette de déviation 4 puis les fils 5 décrivent un trajet sensiblement horizontal jusqu'à leur passage dans un second moyen de renvoi 4'. Ce plan vertical est sensiblement parallèle à un plan passant par la façade de la roue enclume. A partir de cette roue de renvoi 4', le trajet des fils est globalement contenu dans un plan vertical, depuis cette roue de renvoi 4' jusqu'à son passage entre la roue de coupe 6 et la roue enclume 8. Ce plan vertical est dans cette partie de l'installation sécant avec le plan vertical contenant la façade de la roue enclume, comme cela apparaît en figure 2. De cette manière, le trajet des fils intercepte la trajectoire de l'encoche devant happer les fils et les diriger par rotation vers la zone de contact entre la roue de coupe et la roue enclume. La filière 1 et le rouleau ensimeur 3 sont préférentiellement disposés l'un au-dessus de l'autre par exemple dans une même cellule de fibrage qui repose sur un plancher, sur lequel repose en aval de la cellule de fibrage une machine de coupe 7. Une roulette de déviation 4 est préférentiellement disposée à l'aplomb du rouleau ensimeur 3. Ainsi les filaments 2 présentent un trajet sensiblement vertical, depuis la filière 1 jusqu'à la roulette de déviation 4 qui dévie les fils d'environ 90 pour les mener horizontalement (ou sensiblement horizontalement) vers la machine de coupe 7. Celle-ci est placée en aval de la cellule de fibrage. La présente invention permet de maintenir une division des fils depuis la roulette de déviation 4 jusqu'au contact avec la roue enclume 8 et la roue de coupe. La simplicité du trajet des fils 5, depuis la roulette de déviation 4 jusqu'à la machine de coupe 7 permet en effet de maintenir cette division d'une façon simple et donc fiable. Ce dispositif de séparation va permettre de produire du fil coupé à partir de grosses filières munies de plusieurs milliers de tétons, sans rencontrer de problèmes de qualité de coupe ni d'usure prématurée des cylindres étireurs. La relance dans la machine de coupe 7 pourrait être automatisée sans difficulté supprimant ainsi toute intervention humaine, en effet le fil pourrait être pris automatiquement au tire-fil situé sous la roulette 5 La présente invention permet avantageusement de répondre aux exigences de plus en plus marquées du client en matière de qualité. Par ailleurs l'arrangement selon l'invention permet une parfaite maîtrise de chaque filière. Il est en effet possible de bien adapter la vitesse de chaque machine de coupe 7 à la tirée de la filière associée 1. Un ajustement spécifique de la tirée est donc réalisé pour chaque ensemble filière-coupeur de sorte qu'un produit de haute qualité peut être obtenu. Une amélioration dans le respect des spécifications est opérée selon l'invention. Chaque ensemble filière 1-coupeur 7 selon l'invention nécessite un encombrement réduit ; sa largeur peut être de l'ordre de 0,5 m; sa profondeur est d'environ au moins 1,30 m tandis que sa hauteur totale est d'environ 1,30 mètres. Une disposition préférée de l'invention peut consister en un alignement de plusieurs ensembles (ou modules) 1-7 comme représenté 30 schématiquement et partiellement sur la figure 1. Ainsi un opérateur peut aisément surveiller tous les ensembles filière 1-coupeur 7, et intervenir rapidement sur un ensemble défaillant sans que les autres ne subissent la moindre perturbation. De plus, une telle disposition permet des productions de natures différentes, à la limite autant que de modules. Cette flexibilité dans la production, qui se retrouve non seulement dans la nature de la production mais aussi dans sa quantité, est un autre avantage inhérent à la présente invention. Un nombre approprié de modules peut être installé, en fonction des besoins. Selon la production souhaitée, tout ou partie des modules peuvent être mis en fonctionnement simultanément. De même, la mise au point d'un nouveau procédé de fibrage peut se faire sur un module isolé, sans interrompre ni perturber le fonctionnement des autres modules. Les améliorations évoquées ci-dessus, nullement limitatives, doivent bien entendu être considérées comme le résultat de la combinaison des éléments constitutifs de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine de coupe (7) destinée à couper des tronçons de fils de matière thermoplastique, de longueur déterminée, les fils étant issus d'une unique filière (2), ladite machine comprenant une roue de coupe (6) sensiblement cylindrique munie en sa périphérie d'une pluralité de lames uniformément réparties et orientées sensiblement selon le sens de son axe de rotation, une roue enclume (8) chemisée à l'aide d'un bandage en matière plastique, ladite roue enclume (8) étant au voisinage de la roue de coupe (6), un dispositif permettant d'acheminer les fils entre les roues permettant d'étirer et de couper les fils en tronçons, caractérisée en ce que la roue enclume (8) est munie en façade d'au moins deux picots (9, 9') faisant saillie latéralement et disposés chacun dans un des quatre quadrant formant ladite façade. 2. Machine de coupe (7) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins 3 picots (9, 9', 9") uniformément réparties sur la façade de la roue enclume (8). 3. Machine de coupe (7) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la roue enclume (8) est munie d'au moins une encoche (10 ; 10') située en bordure de la surface externe du bandage et au droit de la façade de la roue enclume (8). 4. Machine de coupe (7) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les picots (9, 9', 9") sont montés de 25 manière démontable. 5. Machine de coupe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'encoche (10, 10') est située dans une position angulaire quelconque comprise entre celles d'au moins deux picots (9, 9'). 30 6. Procédé de relance utilisant la machine de coupe selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que - on amène les fils (5) issus d'une unique filière (2) dans une position située entre 2 picots (9, 9'),- on met en rotation la roue enclume (8) de manière à ce qu'au moins un des picots (9, 9') intercepte les fils (5), les fils sont happés par l'encoche (10, 10') et s'enroulent sur la surface externe du bandage en matière plastique et sont alors coupés en tronçons de fils 7. Procédé de relance selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on positionne les différents éléments de telle sorte que le trajet des fils (5) depuis la filière (2) jusqu'à un moyen de renvoi (4, 4') est globalement contenu dans un plan vertical sensiblement parallèle à un plan passant par la façade de la roue enclume (8), puis le trajet des fils depuis le moyen de renvoi jusqu'à leur entrée dans la machine de coupe (7) est globalement contenu dans un plan vertical incliné sécant par rapport à la façade de la roue enclume (8). 8. Procédé de relance selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'on extrait les fils emmêlés avec les picots (9, 9') par rétractation de ces derniers au sein de logements pratiqués dans la roue enclume (8). 9. Système (1) de production de tronçons de fils coupés selon la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs filières (2) chacune associée à une machine de coupe (7), et en ce que lesdites filières (2) sont alignées les unes à côté des autres. 10. Système (1) selon la revendication 9 caractérisé en ce que les machines de coupe (7) sont alignées parallèlement à l'alignement desdites filières.25