INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Un procédé de fabrication d'une matière du type étoffe non tissée selon l'invention comprend les opérations consistant à produire un courant d'air primaire contenant des microfibres formées par insufflation dans une masse fondue comprenant des microfibres polymères thermoplastiques en général discontinues, ledit courant d'air primaire ayant une température comprise entre environ 316 et 3710 c, à former un courant d'air secondaire contenant des fibres de pâte de bois individualisées, à fusionner les courants d'air dans des conditions de turbulences pour former un courant d'air intégré contenant un mélange poussé de microfibres et de fibres de pâte de bois et à envoyer le courant d'air intégré sur une surface de formation pour former dans l'air une matrice de microfibres dans laquelle certaines au moins de celles-ci sont retenues par des fibres de pate de bois individuelles pour séparer les microfibres entre elles, les fibres de pâte de bois individualisées étant disposées dans toute la matrice de microfibres et reliées entre elles et retenues prisonnières dans la matrice par enchevêtrement mécanique des microfibres et des fibres de pâte de bois, l'enchevêtrement mécanique et l'interconnexion de ces micro fibres et des fibres de pâte de bois séparément formant une structure fibreuse intégrée cohérente.
Le procédé selon l'invention n'utilise que de l'air pour former I1 étoffe, sans mouiller ses composants.
L'un des avantages principaux de l'invention consiste en ce qu'elle permet de mettre à profit tous les avantages d'un procédé d'insufflation dans une masse fondue pour former un feutre ou mat de fibres, tout en permettant en même temps l'intégration des microfibres formées par insufflation avec différentes quantités et différents types de fibres de pâte de bois que l'on peut choisir pour donner au produit final toute une variété de combinaisons différentes de propriétés désirées que l'on ne peut obtenir en utilisant seulement un procédé d'insufflation dans une masse fondue. Par conséquent, on peut utiliser ce procédé pour produire différentes matières qui sont ajustées spécialement pour une grande variété d'applications différentes.Par exemple, on peut produire efficacement a de fortes cadences de production des mats de microfibres polymères par une opération d'insufflation dans une masse fondue1 mais ces feutres ne conviennent pas en général pour être utilisés comme torchons, à cause de leur capacité de retenue de liquides limitée et de leurs caractéristiques d'absorption limites. Cependant, en appliquant le procédé selon l'invention pour intégrer des fibres de pâte de bois avec les microfibres produites par l'opération d'insufflation dans une masse fondue, on peut améliorer les caractéristiques de retenue de liquides et d'absorption du feutre dans une mesure le rendant parfaitement apte à être utilisé comme torchon.En outre, les fibres de pâte de bois sont souvent plus facilement disponibles et moins chères que la matière polymère utilisée pour former les microfibres par insufflation dans une masse fondue, de sorte que l'intégration des deux types différents de fibres réduit le coût du feutre composite obtenu Bien que les étoffes non tissées selon l'invention présentent certaines propriétés pouvant être attribuées aux fibres de pâte de bois, les étoffes renferment toujours une proportion notable de microfibres thermoplastiques. En conséquence, on peut modifier l'étoffe composite selon l'invention par des traitements thermiques secondaires tels que le calandrage à chaud, le gaufrage ou le soudage par points.
Un avantage supplémentaire de l'intégration de deux matières fibreuses différentes par mélange en turbulence des deux courants gazeux consiste en ce que l'on obtient une répartition homogène des deux matières fibreuses dans toute la nappe composite finale. On obtient ce résultat en maintenant une différence importante de vitesse des deux courants, des différences de vitesses supérieures aboutissant à une intégration plus homogène et des différences de vitesse inférieures produisant des gradients de concentration de la matière secondaire dans la matière primaire. Si on le désire, on peut obtenir un produit de propriétés uniformes dans toute direction du plan de la nappe, sans variations notables de l'épaisseur dues au gaufrage ou analogue.
Une grande variété de polymères thermoplastiques est utilisable pour former les microfibres par insufflation de gaz dans des courants de matière fondue, de sorte que l'on peut donner aux matières différentes propriétés physiques en choisissant judicieusement les polymères ou leurs combinaisons. Parmi les nombreux polymères thermoplastiques utilisables, il y a lieu de citer les polyoléfines comme le polypropylène et le polyéthylène, des polyamides, des polyesters comme le téréphtalate de polyéthylène et des élastomères thermoplastiques comme des polyuréthanes, dont on peut attendre l'utilisation la plus répandue pour la préparation des matières décrites ici.
On préfère un rouleau d'effilochage pour produire le courant d'air secondaire contenant les fibres de pâte de bois.
Cependant, on peut utiliser d'autres dispositifs pour produire les courants d'air secondaires contenant des matieres fibreuses et/ou des particules supplémentaires, y compris des fibres synthétiques comme des fibres de nylon coupées et des fibres naturelles comme le coton, le lin, le jute et la soie. Si on le désire, des fibres de pâte de bois et une matière supplémentaire peuvent être transportées dans un seul courant d'air secondaire.
Pour obtenir une combinaison particulière de propriç- tés dans la nappe fibreuse finale, il y a plusieurs variables à la fois dans le courant d'air primaire et dans le courant d'air secondaire que l'on peut règler, en même temps que la composition et le grammage (poids de base)de la nappe.Les parametres de traitement susceptible d'être règlés dans le courant gazeux primaire sont la température du gaz qui est, de préférence, comprise entre 316 et 3710 C, la vitesse du gaz qui est, de préférence, dans la gamme de la vitesse du son à l'intérieur de la filière, le débit d'extrusion du polymère qui est, de préférence, de tordre de 0,25 gramme par trou par minute, la température du polymère, et la proportion air/polymère (débits massiques) qui est, de préférence, comprise entre 10/1 et 100/1.Parmi les variables pouvant être règlées dans le courant gazeux secondaire, il y a lieu de citer le débit du gaz et la vitesse du rouleau de ramassage, la vitesse du gaz qui est, de préférence, dans la gamme inférieure à la vitesse du son, par exemple 15 à 75 m/s, et la dimension des fibres qui est, typiquement, de 3,0 mm de long. Le rapport entre les courants gazeux primaire et secondaire peut aussi être règlé, et l'on préfère que le rapport des vitesses gazeuses des courants primaire et secondaire soit compris entre 5/1 et 10/1. Les pourcentages relatifs des matières introduites par les courants gazeux primaire et secondaire peuvent varier sur une gamme étendue, mais il est typique que la microfibre polymère comprenne entre environ 1% et 80% en poids du feutre final.
L'angle entre les courants gazeux primaire et secondaire à leur point de mélange peut aussi varier1 mais l'on préfère en général que les deux courants gazeux soient perpendiculaires entre eux. De même, le point particulier auquel les deux courants fusionnent, par rapport à la filière d'extrusion avec insufflation de gaz dans la direction amont et la surface foraminée dans la direction aval, est variable.
On va décrire à présent un exemple non limitatif de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins anne xés dans lesquels La Figure 1 est une vue en élévation latérale schématique partielle, en coupe partielle, d'un appareil de fabrication d'étoffes non tissées selon l'invention; La Figure 2 est une vue en perspective d'un fragment d'un exemple d'étoffe non tissée fabriquée par l'appareil de la figure 1; La Figure 3 est une vue en perspective du fragment d'étoffe non tissée représenté sur la figure 2, après qu'on lui ait fait subir une opération de gaufrage; La Figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3; La Figure 5 est une vue en perspective d'un fragment de l'étoffe non tissée fabriquée par l'appareil de la figure l, en utilisant un dessin de gaufrage différent;; Les Figures 6 à sont des photographies au microscope électronique à balayage, à différents degrés d'agrandissement, d'un exemple de matière selon l'invention; Les Figures 9 à Il sont des photographies au microscope électronique à balayage d'un second exemple de matière selon l'invention, les figures 9 à 10 représentant des zones non gaufrées de la matière et la figure Il représentant une zone gaufrée; Les Figures 12 à 15 sont des graphes illustrant les données correspondant à certains des exemples décrits dans le présent mémoire.
Suivant la Figure 1, on forme un courant gazeux primaire 10 contenant des microfibres polymères discontinues par une technique d'insufflation dans une matière fondue connue, comme celle décrite dans un article intitulé "Superfine Thermoplastic Fibers", paru dans Industrial and Eniuee- ring Chemistry, Vol. 48, nO 8, pages 1342-1346, qui décrit le travail effectué aux Naval Research Laboratories à Washing ton.Il y a lieu de se reporter aussi au Naval Research Laboratory Report 111437, en date du 15 Avril 1954 et au brevet américain nO 3.676.242. Fondamentalement, le procédé de formation consiste à extruder une matière polymère fondue à travers une tête de filière Il en courants fins, et à atténuer les courants par des écoulements convergents de gaz chauffé à haute vitesse (en général de l'air) provenant d'ajutages 12 et 13 pour décomposer les courants polymères en microfibres discontinues de petit diamètre. La tête de filière comprend, de préférence, au moins une rangée rectiligne d'ouvertures d'extrusion. En général, les microfibres obtenues ont un diamètre de fibre moyen d'environ 10 microns au plus avec très peu ou pas du tout de fibres dépassant les 10 microns de diamètre.
Un effet important, bien qu'inattendu, du procédé proposé de coupe avec un outil à lames est la fragmentation cinématique des copeaux au cours de la coupe, et ce, grâce à la modification périodique, en valeur et en signe, de l'angle d'inclinaison de la lame par rapport au vecteur de la vitesse d'usinage pendant chaque période d'oscillation de l'outil. Cet effet est surtout important pour l'usinage de trous profonds, lorsque les copeaux doivent être évacués de la zone de coupe d'une manière forcée.
Il est plus rationnel d'assurer l'oscillation de l'outil par rotation relative de l'outil et de l'ébauche autour de leurs axes géométriques respectifs formant entre eux un angle d4.
Une telle solution permet d'assurer le plus simplement possible les mouvements nécessaires à la mise en oeuvre du procédé proposé, sans introduction de mouvements absolus supplémentaires en comparaison de l'outil connu, et de réaliser le procédé sur l'équipement universel disponible, ce qui est très important.
L'oscillation de l'outil peut être obtenue à l'aide d'une commande individuelle.
Une telle solution est la plus rationnelle en cas d'emploi d'un outil sphérique à lames et de rotation de celui-ci à une vitesse angulaire Eie choisie dans les limites suivantes : où AJ est la vitesse angulaire de rotation de l'ébauche; & gt;l'angle entre l'axe de-rotation de l'outil et l'axe géométrique du trou; AJ~,la vltesse -angulaire de rotation de l'outil.
Dans ce cas, toutes les lames de l'outil travaillent en régime de coupe pendant chacune de ses révolutions ce qui permet d'augmenter la profondeur de coupe et la vitesse d'usinage.
Il est tout à fait avantageux que le mouvement rotatif soit imprimé à l'outil par son interaction avec la pièce à usiner. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'utiliser une commande individuelle supplémentaire pour l'oscillation de l'outil, et la réalisation du procédé se trouve simplifiée.
En cas d'emploi d'un outil sphérique à lames, chacune des lames exécute la coupe pendant le premier demi-tour de l'outil et parachève la surface du trou de l'ébauche au cours de son deuxième demi-tour, ce qui contribue à élever la qualité d'usinage.
Afin d'assurer un rendement d'usinage maximal, il est avantageux d'orienter l'outil sphérique, par rapport à l'ébauche, de telle sorte que son axe de rotation et l'axe géométrique du trou à usiner de l'ébauche se coupent au centre de la sphère. On assure de cette manière la participation simultanée à l'usinage de tous les éléments d'usinage de l'outil, la charge étant répartie régulièrement suivant le périmètre du trou, ce qui augmente la précision de son usinage.
Pour la demi-finition par coupe, l'outil sphérique à lames peut être orienté, par rapport à l'ébauche, de telle sorte que son axe de rotation se croise avec l'axe géométrique du trou à réaliser. Dans ce cas, on peut effectuer la coupe à une profondeur relativement grande dans le cas où le mouvement rotatif de l'outil résulte de son interaction avec le trou à usiner de l'ébauche, ce qui simplifie davantage l'usinage.
Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description détaillée d'exemples de réalisation concrets mais non limitatifs, avec références aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement une vue d'ensemble de l'outil sphérique conforme à l'invention, animé d'un mouvement d'oscillation par rapport au trou à usiner dans l'ébauche (vue en coupe transversale); - la figure 2 est une vue analogue d'un outil sphérique conforme à l'invention, animé d'un mouvement rotatif; - la figure 3 représente schématiquement la disposition relative de l'ébauche et de ltoutil,dans le cas où, suivant l'invention, l'axe de l'outil sphérique se croise avec l'axe du trou à réaliser dans l'ébauche (vue en coupe transversale).
On propose un procédé d'usinage de trous par coupe et par déformation plastique superficielle à l'aide d'un outil sphérique 1 (figure 1) portant sursa surface sphérique 2 des éléments d'usinage exécutés soit sous forme de lames 3, soit sous forme d'éléments déformants, par exemple de saillies arrondies 4. On fixe l'outil 1, par un procédé connu quelconque, sur le plateau, la broche, la poupée mobile ou dans le support (non représentés) d'une machine-outil sur la broche, le support ou la table de laquelle est montée l'ébauche à usiner 5. A partir de la commande (non représentée) de la machine-outil, on imprime à l'ébauche 5 et/ou à l'outil 1 un mouvement principal V et un mouvement d'avance S. Le mouvement principal est réalisé, par exemple, par rotation autour de l'axe L-L du trou 6 à usiner dans l'ébauche 5. Le mouvement d'avance S s'effectue le long de l'axe L-L.On met l'outil 1 en contact avec la surface du trou 6 et on effectue l'usinage tout en faisant osciller l'outil 1 par rapport à la surface du trou à usiner 6, par exemple autour du centre P de la surface sphérique 2, dans les limites d'un angle au centre 2 oC et dans les sens indiqués par les flèches A.
Grâce à ce mouvement d'oscillation de l'outil 1 dans les limitesttun angle au centre 2 de, les secteurs de longueur "t" des éléments d'usinage, qui, à chaque instant, se trouvent en contact avec les parois du trou à usiner 6 de l'ébauche 5, se remplacent continuellement dans les limites de la surface d'une ceinture sphérique imaginaire BCDE. Dans ces conditions, la résistance de l'outil 1, en comparaison de l'outil connu, augmente au moins d'autant de fois qu'il y a de secteurs actifs de longueur Xwe le long de chaque élément-d'usinage (lame 3 ou élément déformant 4), dans les limites de la ceinture sphérique BCDE. Le remplacement continuel des secteurs actifs des éléments d'usinage de l'outil 1 entraîne aussi une diminution notable de la température dans la zone d'usinage (par exemple cette diminution, dans le cas d'un usinage par coupe, est approximativement de 200 à 3000C), étant donné la courte durée de leur contact avec le trou à usiner 6 et leur refroidissement subséquent. Tout ceci favorise 11 élévation du rendement, de la précision et de la qualité d'usinage.
Le mouvement d'oscillation de l'outil 1 peut être utilisé aussi bien pour l'us nage de tout le périmètre du trou 6 que pour L'usinage d'une partie de celui-ci, en fonction des vitesses choisies du mouvement principal V et du mouvement d'oscillation ainsi que de la disposition des éléments d'usinage sur l'outil sphérique 1, ce qui élargit les possibilités technologiques du procédé. En plus, l'oscillation de l'outil I au cours de la coupe assure une fragmentation cinématique des copeaux par suite de la modification périodique, en valeur et en signe, de l'angle d'inclinaison des lames 3 par rapport au vecteur de la vitesse d'usinage.
La variante préférée de réalisation du mouvement d'oscillation de l'outil sphérique 1 par rapport à la eurface du trou 6 de l'ébauche 5 peut consister à communiquer une rotation relative à l'outil 1 et à l'ébauche 5 autour de leurs axes géométriques 0-0 et L-L, respectivement, formant entre eux un angle aigu 8 E qui travaillent, tandis qu'après la rotation de l'outil sphérique 1 de 1800 autour de l'axe 0-0, ce sont les secteurs adjacents aux points C et D qui travailleront, et ainsi de suite.De la sorte, lors de la rotation de l'outil 1, il se produit un remplacement continuel des secteurs effectuant l'usinage dans les limites de la surface de la ceinture sphérique imaginaire BCDE, grâce à leur mouvement d'oscillation par rapport à la surface du trou 6 dans les limites d'un angle 2oC, L'usinage se fait d'une manière analogue lorsqu'on met l'outil sphérique I en contact avec la surface du trou à usiner 6 et que l'on imprime à l'axe 0-0 de l'outil un mouvement circulaire par rapport à l'axe L-L du trou, l'axe 0-0 de l'outil décrivant alors une surface conique.
Cette solution est la manière la plus simple d'assurer les mouvements pour la-mise en oeuvre du procédé de l'invention, car elle ne nécessite aucun mouvement absolu supplémentaire. Un autre avantage important est qu'elle donne la possibilité de réaliser le procédé sur un équipement universel existant.
Pour le dispositif de la figure 1, de même que pour le dispositif selon la figure 3, le bloc de commande commun 11 (figure 4) comporte un codeur 33 et un compteur 34. La sortie du codeur 33 est raccordée å l'entrée du compteur 34.
Dans le dispositif de la figure 1, de mAme que dans le dispositif de la figure 3,les sorties du bloc de commande commun 11 sont raccordées aux entrées des blocs de commande séparés 9 et 10 des moteurs pas a pas 8 et 7. Les blocs de commande 9 et 10 contiennent, respectivement, les. circuits 35 et 36 de différence, dont les entrées sont raccordées aux sorties du compteur 34 et dont les sorties sont raccordées aux entrées de multiplicateurs 37 et 38, les sorties des multiplicateurs sont raccordées aux entrées de moyens d'alimentation 39 et 40 des moteurs pas a pas 8 et 7 Dans le dispositif de la figure 1, le bloc auxiliaire de commande 12 comporte un moyen de commande et de contre 41, dont les sorties sont raccordées, respectivement, S un ensemble 42 de mise en marche du laser 1, a un moyen 43 de commande du fonctionnement de l'obtura- teur 13 et a un moyen 44 de commande du fonctionnement du mécanisme 14 d'entraînement du film, Le principe de fonctionnement du dispositif d'enregistrement et/ou la reproduction de l'information visuelle cadre par cadre réalisant le procédé d'enregistrement et/ou de reproduction de l'information visuelle cadre par cadre selon l'invention consiste en ce qui suit.
Sur les bobines 15, 16 (figure 1) du mécanisme d'entraîne- ment du film 14 est mis le film 4 portant l'information sur des cadres isolés. A l'aide du bloc de commande commun 11 et des blocs de commande séparés 9, 10 des moteurs pas a pas 8, 7, le disque en verre 3 recouvert d'une couche photosensible est amené en position initiale, correspondant a la première piste etb la position du premier hologramme d transformation de Fourier de cette piste.La sortie du compteur 34 (figure 4) fournit une impulsion de commande appliquée au moyen de contrBle et de commande 41, qui excite llensemble 42 de mise en action du laser 1 L'impulsion du laser traverse l'objectif 17 (figure 1), le diaphragme 18 et l'objectif 19, puis elle est divisée par le séparateur 20 en deux faisceaux lumineux cohérents le faisceau de l'objet et le faisceau de référence. Le faisceau d'objet, après sa réflexion sur le mirai 21 et après avoir traversé la lentille22 et l'objectif 23, atteint l'objet 4. Le faisceau diaphragmé sur l'objet 4 est transformé par le convertisseur 5 en une image a transformation de Fourier des cadres isolés de objet 4 et, après interférence avec le faisceau de référence, il est enregistré sur le disque de verre 3 recouvert d'une couche photosensible, sous la forme d'hologramme è transformation de Fourier. Avant l'interférence avec le faisceau d'objet, le faisceau de référence est réfléchi à deux reprises sur les mirois 24 et 25.
Vu que la position des faisceaux de référence et d'objet est immobile dans l'espace, il faut, pour enregistrer l'hologramme à transformation de Fourier suivant, déplacer le disque de verre 3 d'un pas déterminé par la dimension de l'hologramme a transformation de Fourier.
Le déplacement du disque de verre 3 est réalisé de la manière suivante. A ltentrée 45 (figure 4) du codeur 33 du bloc de commande commun 11 est envoyée 1'adresse de l'hologramme suivant. Le codeur 33 sert à introduire manuellement ou automatiquement l'adresse de lthologramme à transformation de Fourier lorsque le dispositif fonctionne en régime d'enregistrement ou en régime de reproduction. L'adresse de l'hologramme à transformation de Fourier provenant du codeur 33 arrive au compteur 34, qui transforme l'adresse de lthologramme à transformation de Fourier en deux coordonnées : le numéro de la piste et le numéro de l'hologramme à transformation de Fourier sur la piste.Le numéro de l'hologramme à transformation de Fourier sur la piste attaque le circuit 36 de différence possédant un registre de mémoire de ltétat précédent et faisant partie du bloc de commande 10 du moteur pas à pas 7. Dans le circuit de différence 36, il est calculé le plus court chemin sur la piste d'un hologramme à transformation de Fournie à un autre. La sortie du circuit 36 est raccordée au multiplicateur 38, qui transforme cette information en un nombre de pas du moteur pas a pas 7. Lt information indiquant le nombre de pas du moteur pas à pas 7 arrive au moyen d'alimentation 40 enclenchant le moteur pas à pas 7 sur l'arbre 27 duquel (figure 1) est fixé le disque en verre 3 et qui réalise son déplacement azimutal (sa rotation).
Simultanément à l'envoi de l'adresse de l'hologramme à transformation de Fourier au circuit de différence 36 (figure 4), le compteur 34 délivre une impulsion de commande au moyen de commande et de contrtle 41 du bloc de commande auxiliaire 12, qui enclenche le moyen de commande 44 du mécanisme d'entraînement de film 14 en mettant en marche ce dernier. Il se produit un changement de cadre. Après la rotation du disque en verre 3 en azimut sur une distance égale à la dimension d'un hologramme å transformation de Fourier et le remplacement du cadre, le moyen de commande et de contrôle 41 par l'intermédiaire de l'ensemble 42 de mise en action du laser 1 enclenche le laser. L'enregistrement de 1'hologramme à transformation de Fourier suivant a lieu.Le processus décrit ci-dessus est répété jusqùtà ce que le disque de verre 3 ait effectue une révolution complète. Alors, la première piste de la matrice 3 (figure 1) des hologrammes à transformation de Fourier est enregistrée Pour passer à la piste suivante de la matrice 3, le compteur 34 (figure 4) délivre le numéro de la deuxième piste à l'entrée du circuit de différence 35 faisant partie du bloc de commande 9 du moteur pas a pas 8 et possédant un registre de mémoire de l'état précédent, qui calcule le transfert le plus court d'une piste à une autre dans le sens radial de la matrice 3. Puis, cette information, transformée dans le multiplicateur 37 en un nombre de pas du moteur pas à pas 8, est envoyée au moyen d'alimentation 39 du moteur pas à pas 8.Le moyen d'alimentation 39 enclenche le moteur pas à pas 8 qui déplace la plate-forme.'28 (figure 2) en même temps que le moteur pas à pas 7.