Brevet FR3026113A1 — publié le 20160325

' 3026113 1 La présente invention se rapporte à un dispositif d'aiguilletage, ou aiguilleteuse, c'est à dire un dispositif pour consolider par aiguilletage une nappe de fibres, notamment un voile de non-tissé. Un dispositif d'aiguilletage comporte d'une part une pluralité d'aiguilles parallèles entre elles, notamment en étant réparties sensiblement uniformément et aléatoirement, par exemple sensiblement en rangées et colonnes, auxquelles il est donné par des moyens appropriés un mouvement de va- et-vient parallèlement à leur dimension en longueur. Le dispositif comporte d'autre part un élément support, notamment une plaque, en particulier métallique, appelé table support, destiné à supporter la nappe de fibres lorsqu'elle passe devant les aiguilles pour être traversée par celles ci en vue de sa consolidation. La table support est disposée à distance des extrémités libres des aiguilles. On fait passer la nappe de fibres, notamment le voile de non-tissé, à consolider entre les aiguilles et la table support dans une direction dite direction machine (MD) sensiblement perpendiculaire à la direction du mouvement de va-et-vient des aiguilles. On peut également prévoir un débourreur disposé entre l'élément support et la planche à aiguilles, le débourreur étant percé de trous traversant pour y permettre le passage à travers des aiguilles pour que ces dernières puissent venir pénétrer la nappe de fibres pour la consolider. Lorsque les aiguilles inversent leur sens de déplacement dans la nappe de fibres, le débourreur permet à celle ci de se dégager totalement des aiguilles. - 3026113 2 On connaît déjà dans l'art antérieur de nombreux dispositifs d'aiguilletage de ce genre. On pourra par exemple se référer au fascicule de brevet US-A-5,148,584. Les dispositifs d'aiguilletage connus présentent plusieurs 5 inconvénients et notamment qu'en sortie de l'aiguilletage, la nappe est difficile à traiter lors des processus qui suivent, notamment elle à tendance à se plisser et/ou il est difficile de l'enrouler en bobine. On aimerait ainsi avoir à disposition un dispositif 10 d'aiguilletage qui permet d'obtenir de manière simple une nappe de fibres qui après son passage dans l'aiguilleteuse est plus facile à traiter, notamment à acheminer sans qu'elle se plisse et qui soit plus facile à enrouler en bobine. 15 Les aiguilles parallèles sont en un grand nombre (N) en étant réparties aléatoirement et uniformément. Elle peuvent par exemple être réparties sensiblement sous la forme de rangées et de colonnes, mais cependant de manière non nécessairement régulière et/ou homogène, et notamment 20 peuvent être réparties de manière quelque peu aléatoire et/ou avec un biais. On définit la distance moyenne inter-aiguille di d'un ensemble de N aiguilles disposées sur une surface S comme étant la racine carrée du rapport de la surface S sur le nombre d'aiguilles N, di= (S/N)1/2. 25 S est la surface délimitée par les aiguilles les plus à l'extérieur de l'ensemble d'aiguilles et par les lignes droites virtuelles reliant ces aiguilles les plus à l'extérieur les unes aux autres, de manière à ce que l'ensemble des aiguilles se trouvent à l'intérieur de l'espace délimité par ces lignes droites. di correspond ainsi sensiblement à la distance moyenne entre les centres de deux aiguilles contiguës, notamment 5 dans la direction MD et/ou la direction CD perpendiculaire à la direction MD et à la direction du mouvement des aiguilles. Dans le cas d'une répartition régulière et homogène en rangées et colonnes, di correspond à la distance (centre à centre) entre deux aiguilles successives 10 dans une rangée ou dans une colonne. Suivant l'invention, un dispositif d'aiguilletage d'une nappe de fibres se déplaçant dans une direction MD, comportant : au moins une pluralité d'aiguilles auxquelles est 15 imparti, par des moyens de mouvement de va et vient, un mouvement de va-et-vient suivant une première direction perpendiculaire à la direction MD; et - une table support définissant une face supérieure au dessus de laquelle est destinée à se déplacer la nappe 20 de fibres dans la direction MD ; - un trajet utile d'aiguille respectif étant défini pour chaque aiguille comme étant la distance parcourue dans la direction verticale par l'aiguille lorsqu'elle est en prise avec la nappe lors de son mouvement de haut 25 en bas jusqu'à la face supérieure de la table, est caractérisé en ce que dans au moins une section en coupe CD, c'est à dire transversalement à la direction MD et à la première direction, le trajet utile d'aiguille varie au fur et à mesure que l'on se déplace le long de la direction CD de manière sensiblement en alternance entre des valeurs crêtes et des valeurs creuses, la plus grande distance Dc mesurée le long de la direction CD entre deux crêtes successives étant strictement supérieure a la distance moyenne di inter-aiguille, de préférence strictement supérieure à 2di, notamment comprise entre 3 di et 10 di. En prévoyant ainsi une telle variation en ondulation du trajet utile d'aiguille le long de la direction CD avec un rapport des ondulations par rapport aux points d'impact des aiguilles suffisamment grand pour que la nappe épouse la forme des ondulations lors de l'action des aiguilles, on empêche au moins en grande partie la nappe de subir une contraction dans la direction CD en raison de l'action des aiguilles, permettant d'obtenir en sortie d'aiguilletage une nappe de poids surfacique mieux réparti et donc plus stable lors de son déplacement ultérieur, favorisant les traitements suivants, par exemple son enroulement en bobine. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, dans la au moins une section en coupe CD, la face supérieure a au moins en partie une forme ondulée, comportant en alternance des creux et des crêtes, et la plus grande distance Dc mesurée le long de la direction CD entre deux crêtes successives de la forme ondulée est strictement supérieure à la distance moyenne di inter- aiguille, de préférence strictement supérieure à 2di, notamment comprise entre 3 di et 10 di. De préférence, il est prévu un débourreur comportant une plaque percée d'un réseau de trous correspondants à la 5 pluralité d'aiguilles, chaque aiguille traversant vers le bas un trou respectif du réseau de trous pour venir pénétrer dans la nappe et ressortant par le trou par le haut lors de son trajet retour pour ressortir de la nappe. Dans ce cas, le trajet utile d'aiguille est égal à la 10 distance, mesurée dans la direction verticale, entre la face inférieure du débourreur et la face supérieure de la table support. Suivant un mode de réalisation, dans la au moins une section en coupe CD, la plaque percée formant débourreur 15 est plane tandis que la face supérieure de la table support est ondulée. Suivant un autre mode de réalisation, dans la au moins une section en coupe CD, la plaque percée formant débourreur est ondulée tandis que la face supérieure de la table 20 support est plane. Suivant encore un autre mode de réalisation, dans la au moins une coupe CD, la plaque percée formant débourreur et la face supérieure de la table support sont ondulées, les deux ondulations étant d'amplitude et/ou de phase 25 différentes. De préférence, la forme ondulée dans la au moins une coupe CD de la face supérieure de la table support et/ou du débourreur est telle que le rapport de la plus grande distance inter-crête Dc mesurée le long de la direction CD, notamment la distance inter crête, est supérieure ou égale à 7 fois, de préférence est comprise entre 10 et 50 fois la différence de hauteur entre l'une des deux crêtes associée à cette plus grande distance et le creux correspondant se trouvant entre elles, notamment à la différence entre les hauteurs d'une crête et d'un creux dans le cas d'une ondulation de forme régulière. De préférence, la forme ondulée en coupe CD de la face supérieure de l'élément support, notamment de la table support, et/ou du débourreur est sensiblement régulière le long de la direction CD. Suivant un mode de réalisation préféré, les lignes de crêtes et les lignes de creux, transversalement à la coupe CD, ne sont pas parallèles à la direction MD, mais inclinées légèrement par rapport à celle ci, en s'éloignant de l'axe MD dans la direction MD, respectivement vers la gauche dans une partie gauche de la zone ondulée de la face supérieure de l'élément support, notamment de la table support, et vers la droite dans une partie droite de la zone ondulée de la face supérieure de l'élément support, notamment de la table support. Très préférentiellement, la face supérieure de l'élément support, notamment de la table support, comporte, outre une zone ondulée, une zone aval plane non ondulée à la suite de la zone ondulée dans le sens MD et éventuellement une zone amont plane non ondulée avant la zone ondulée dans le sens MD. A titre d'exemple uniquement, on décrit des modes de réalisation de l'invention en se reportant aux dessins, dans lesquels : la figure 1 est une vue de côté d'une aiguilleteuse suivant l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe suivant une section perpendiculairement à la direction MD d'une partie du dispositif d'aiguilletage de la figure 1 représentant des aiguilles dans une position pendant leur course sensiblement en fin de course vers le bas ; la figure 2a est une vue en coupe sensiblement identique à celle de la figure 2, mais cependant dans laquelle est également représentée la nappe de fibres, notamment le voile de non tissé, passant entre le débourreur et la table support, les aiguilles étant dans la fin de leur course vers le haut, pendant laquelle la nappe, entraînée par les aiguilles, vient buter vers le haut contre le débourreur pour être séparée des aiguilles une fois que leur course vers le haut sera finie, au delà du débourreur ; la figure 2b est une vue identique à la figure 2a représentant les aiguilles dans une position pendant leur course vers le bas, pendant laquelle la nappe est plaquée sur la table support en en épousant la forme ;30 la figure 2c représente de manière schématique la table support et le débourreur du mode de réalisation des figures précédentes ; la figure 2d représente de manière schématique la table support et le débourreur d'un autre mode de réalisation dans lequel le débourreur est ondulé en direction CD tandis que la table est plane ; la figure 2e représente de manière schématique la table support et le débourreur d'un autre mode de réalisation dans lequel le débourreur est ondulé en direction ainsi que la table, mais leurs ondulations respectives sont différentes en terme de phase et/ou d'amplitude ; la figure 3 est une vue de dessus d'une partie de la table du dispositif de la figure 1, les trous n'étant pas représentés ; la figure 4a est une vue de dessus de la partie gauche de la table support, dans laquelle sont représentés les trous destinés à coopérer chacun avec une aiguille suivant un mode de réalisation de l'invention ; la figure 4b est une vue de dessus de la partie gauche de la table support, dans laquelle sont représentés les trous destinés à coopérer chacun avec une aiguille suivant un autre mode de réalisation de l'invention ; et la figure 4c est une vue de dessus de la partie gauche de la table support, dans laquelle sont représentés les trous destinés à coopérer chacun avec une aiguille suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention. A la figure 1, il est représenté un dispositif pour 5 aiguilleter une nappe 1 de fibres, notamment un voile de non-tissé, en vue de la consolider. Le dispositif comporte une planche 2 à aiguilles d'une face inférieure (à la figure) de laquelle font saillie une pluralité d'aiguilles 3 agencées de manière sensiblement uniforme. Les aiguilles 10 3 s'étendent localement perpendiculairement au plan de la face inférieure de la planche 2. Les aiguilles 3 sont à distance les unes des autres d'un distance di constante dans une rangée donnée dans la direction CD. En revanche, les rangées ne sont pas alignées 15 pour éviter que plusieurs aiguilles « frappent » le non tissé en un même point et l'endommage. C'est pourquoi on voit aux figures 2a et 2b en arrière plan (en gris clair) de la coupe réalisée dans une rangée donnée les aiguilles décalées d'autres rangées. Cependant, on pourrait également 20 faire en sorte que la disposition des aiguilles ne soit pas régulière et/ou homogène, et notamment qu'un certain biais, voire un caractère aléatoire, soit donné à leur disposition relative. On appelle alors di la distance moyenne inter aiguille et on la définit comme étant égale à la distance 25 moyenne entre deux centres d'aiguilles directement voisines l'une de l'autre. On appelle S la surface de la planche délimitée par les aiguilles les plus à l'extérieur et les lignes droites virtuelles les reliant et N le nombre d'aiguilles issues de la planche. On a alors di= (S/N)1/2. di est une valeur sensiblement inversement proportionnelle à la densité d'aiguille. Il est à noter qu'aux figures 2a et 2b, la distance entre deux aiguilles de la rangée représentée est plus grande que di (qui est la distance moyenne inter aiguille), car les rangées sont plus proches les unes des autres que deux aiguilles successives dans la rangée de la coupe représentée. II est prévu des moyens (non représentés à la figure, mais bien connus dans le domaine) pour donner à la planche et donc aux aiguilles un mouvement de va-et-vient dans la direction (la direction verticale à la figure) perpendiculaire à la face inférieure de la planche, c'est à dire également dans la direction longitudinale des aiguilles. Le voile 1 de non tissé est acheminé par des moyens (par exemple un tapis sans fin, non représentés à la figure et également bien connu dans le domaine) entre une table 4 support et un débourreur 5. Le voile se déplace dans une direction dite Direction Machine ou MD. Le débourreur 5 comporte une face inférieure sensiblement plane tournée vers la table 4 support. Le débourreur 5 comporte un réseau de trous traversant 6 permettant aux aiguilles de le traverser pour venir percer et/ou traverser la nappe 1 qui passe dans l'interstice défini entre le débourreur 5 et la table 4 support. Le diamètre des trous du débourreur est légèrement plus grand que celui des aiguilles. De même, la table 4 support comporte un réseau de trous 7 en correspondance avec les trous 6 du débourreur pour permettre le passage en leur sein des aiguilles 3 après que celles-ci aient traversé la nappe 1 mobile dans la direction MD (direction perpendiculaire au plan des figures 2a et 2b), avant leur retour vers le débourreur. Lors du parcours de l'aiguille vers le bas, l'aiguille pénètre dans son trou 6 associé du débourreur et vient pénétrer dans le voile 1. Elle entraîne alors le voile 1 vers le bas jusqu'à ce que ce dernier soit bloqué par la table support, l'aiguille pénétrant alors dans le trou 7 de la table si celle ci en comporte. L'aiguille repart ensuite vers le haut en entraînant avec 15 elle de nouveau le voile jusqu'au débourreur. Chaque aiguille réalise donc une course aller retour partant de l'extérieur du débourreur, passant dans son trou associé du débourreur, jusqu'à la table support, le cas échéant si des trous(les trous 7 par exemple) sont prévus 20 dans la table, passant dans le trou 7 associé, puis repart vers le haut, jusqu'à ressortir du débourreur. Le cycle se répète ensuite. On définit le trajet utile de l'aiguille comme étant la distance de la face inférieure du débourreur jusqu'à la 25 face supérieure de la table. C'est également le trajet que parcourt l'aiguille de haut en bas jusqu'à la face supérieure de la table alors qu'elle coopère avec la nappe de fibre qui passe au-dessus de la table, notamment entre la table et le débourreur. A la figure 2a, ces distances sont représentées par el et e2, qui sont respectivement la plus grande valeur de cette amplitude et la plus petite valeur. Ces deux valeurs la plus grande et la plus petite correspondent ainsi à une valeur crête et une valeur de creux du trajet utile d'aiguille, qui varie ainsi de manière périodique entre ces deux valeurs maximale et minimale, à la manière d'une ondulation. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, dans au moins une coupe transversale dite CD, notamment une coupe dans laquelle se trouve une rangée d'aiguilles 2, le trajet utile des aiguilles dans la rangée de cette au moins une section n'est pas constant et varie de manière à croître et décroître alternativement lorsqu'on se déplace le long de la direction CD, notamment de manière périodique. En particulier, pour réaliser une variation alternative du trajet utile des aiguilles le long d'une rangée donnée, on peut réaliser la table, non pas sous la forme d'une surface plane, mais sous une forme ondulée, notamment périodique entre des crêtes et des creux se répétant de manière identique. Ce mode de réalisation est représenté aux figures 2a et 2b. L'inter distance di des aiguilles (la rangée s'étendant dans la direction transversale), c'est-à-dire la distance entre deux centres d'aiguilles successives, est choisie pour être inférieure à une longueur d'onde (c'est à dire la distance Dc entre deux crêtes successives ou entre deux creux successifs) des ondulations. Le diamètre des trous 6, et éventuellement 7, est choisi de manière à permettre le passage en son sein de l'aiguille respective, et notamment est compris entre 3 et 12 mm. En particulier, les ondulations de la table 4 sont choisies pour avoir une longueur d'onde suffisamment grande pour que la nappe 1 puisse épouser la forme des ondulations de la table lorsque la nappe passe sous les aiguilles. En effet, lorsque la longueur d'onde de la table est trop petite, par exemple en prévoyant sur la face supérieure de la table, non pas des ondulations, mais par exemple comme dans US-A5,148,584, des stries ou cannelures qui permettent de recevoir au mieux un seul trou par longueur d'onde, la nappe de fibres ne parvient pas à épouser la forme de la table, les pics des cannelures étant trop rapprochés les uns des autres. Une valeur minimale de la longueur d'onde qui convient pour permettre d'obtenir le fait que la nappe épouse la forme de la table 4 et par conséquent permet d'obtenir l'effet de l'invention est que la longueur d'onde soit supérieure à au moins deux fois l'inter distance di des aiguilles. De préférence, la longueur d'onde est supérieure à 3 fois l'inter distance di des aiguilles. Lorsque l'on définit l'ondulation de la table 25 indépendamment de la distance moyenne di inter aiguille, suivant l'invention, de préférence le rapport de la longueur d'onde sur la différence de dénivellation entre un creux et un pic est au moins égal à 4, notamment supérieur à 10. Suivant un perfectionnement de l'invention représenté notamment aux figures 3 et 4a à 4c, seule une partie de la totalité de la face supérieure de la table se trouvant sous les aiguilles est ondulée, et comporte des zones 9, 10 planes, en particulier à la suite de la zone ondulée. En prévoyant ainsi, toujours dans la zone d'action des aiguilles, mais à la fin de celle ci, une zone 9 plane sur la table, on fait en sorte que le produit sorte bien aplani. Dans cette partie plane du parcours, le trajet d'aiguille est constant lorsqu'on se déplace dans une rangée donnée des aiguilles. On peut également prévoir une telle zone plane, toujours dans la zone d'action des aiguilles, en amont de la zone ondulée (voir la zone 10 de la figure 4b). Suivant encore un autre mode de réalisation favorable, on peut faire en sorte que le parcours d'une aiguille dans une rangée donnée, qui varie le long de la rangée, ne soit pas constant dans une colonne donnée de la rangée et varie également, notamment alternant entre des creux et des crêtes. Un mode de réalisation pour réaliser une telle variation dans la direction de la colonne du trajet consiste à réaliser les ondulations de la table de sorte que la ligne de fond et/ou la ligne de crête des ondulations soit inclinée par rapport à la direction MD du produit (voir la figure 3). En particulier, la pente de la variation du trajet utile d'aiguille le long de la direction CD est comprise entre 3 et 15°, notamment 8°, (ce qui correspond aux pentes des ondulations) pour éviter un effort oblique trop important qui pourrait entraîner des casses d'aiguilles. Suivant un mode de réalisation, il est prévu de 5000 à 8000 aiguilles, notamment 7000 aiguilles par mètre, avec un pas de perçage de 15 à 50 mm, notamment 30mm, correspondant à 75 à 400 rangées, notamment 210 rangées. La densité est alors de 1,5 à 3,0, notamment 2,5, aiguilles au cm2. Dans la présente demande, on entend par de "haut en bas" le sens allant de la planche à aiguille vers la table et de "bas en haut" le sens allant de la table vers la planche à aiguille, la table étant classiquement disposée sous les aiguilles. Cependant la présente invention vise également le cas où les aiguilles sont disposées sous la planche et il convient alors d'inverser le haut et le bas. Aux figures les aiguilles sont représentées en haut, et la table en bas. On peut également suivant la présente invention prévoir l'inverse, les aiguilles arrivant du bas. Aussi lorsque l'on parle dans la présente demande du "haut" et du "bas", ces termes sont définis par rapport aux positions relatives des éléments. La table support est "en bas" et la planche à aiguille est "en haut". ' REVENDICATIONS1. Dispositif d'aiguilletage d'une nappe (1) de fibres se déplaçant dans une direction MD, comportant : - au moins une pluralité d'aiguilles (3) auxquelles est imparti, par des moyens de mouvement de va et vient, un mouvement de va-et-vient suivant une première direction perpendiculaire à la direction MD; et - une table (4) support définissant une face supérieure au dessus de laquelle est destinée à se déplacer la nappe de fibres dans la direction MD ; - un trajet utile d'aiguille (el, e2) respectif étant défini pour chaque aiguille comme étant la distance parcourue dans la direction verticale par l'aiguille lorsqu'elle est en prise avec la nappe lors de son mouvement de haut en bas jusqu'à la face supérieure de la table, - caractérisé en ce que dans au moins une section en coupe CD, c'est à dire transversalement à la direction MD et à la première direction, le trajet utile d'aiguille varie au fur et à mesure que l'on se déplace le long de la direction CD de manière sensiblement en alternance entre des valeurs crêtes et des valeurs creuses, la plus grande distance Dc mesurée le long de la direction CD entre deux crêtes successives étant strictement supérieure à la distance moyenne di inter-aiguille, de préférencestrictement supérieure à 2di, notamment comprise entre 3 di et 10 di. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans la au moins une section en coupe CD, la face 5 supérieure a au moins en partie une forme ondulée, comportant en alternance des creux et des crêtes, et la plus grande distance Dc mesurée le long de la direction CD entre deux crêtes successives de la forme ondulée est strictement supérieure à la distance moyenne di inter-10 aiguille, de préférence strictement supérieure à 2di, notamment comprise entre 3.di et 10 di. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un débourreur (5) comportant une plaque percée d'un réseau de trous (6) correspondants à la 15 pluralité d'aiguilles, chaque aiguille traversant vers le bas un trou respectif du réseau de trous pour venir pénétrer dans la nappe et ressortant par le trou par le haut lors de son trajet retour pour ressortir de la nappe. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce 20 que, dans la au moins une section en coupe CD, la plaque percée formant débourreur est plane tandis que la table support est ondulée. 5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, dans la au moins une section en coupe CD, la plaque 25 percée formant débourreur est ondulée tandis que la table support est plane. 6. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, dans la au moins une coupe CD, la plaque percée formant débourreur et la table support sont ondulées, les deux ondulations étant d'amplitude et/ou de phase différentes. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la forme ondulée dans la au moins une coupe CD de la table support et/ou du débourreur est telle que le rapport de la plus grande distance inter-crête Dc mesurée le long de la direction CD, notamment la distance inter crête, est supérieure ou égale à 7 fois, notamment est comprise entre 10 et 50, fois la différence de hauteur entre l'une des deux crêtes associée à cette plus grande distance et le creux correspondant se trouvant entre elles, notamment à la différence entre les hauteurs (e1-e2) d'une crête et d'un creux dans le cas d'une ondulation de forme régulière. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la forme ondulée en coupe CD de la 20 table support et/ou du débourreur est sensiblement régulière le long de la direction CD. 9. Dispositif suivant l'une des revendications 1 a 8, caractérisé en ce que les lignes de crêtes et les lignes de creux, transversalement à la coupe CD, ne sont pas 25 parallèles à la direction MD, mais inclinées légèrement par rapport à celle ci, en s'éloignant de l'axe MD dans la direction MD, respectivement vers la gauche dans une partie gauche de la zone ondulée de la table et vers la droite dans une partie droite de la zone ondulée de la table. ' 3026113 19 10. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la table comporte, outre une zone ondulée, une zone aval plane non ondulée à la suite de la zone ondulée dans le sens MD et éventuellement une zone 5 amont plane non ondulée avant la zone ondulée dans le sens MD.