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Traitement de matières en feuille,
La présente invention concerne le traitement de nappes en mouvement pour améliorer leurs propriétés, en particulier dans le sens transversal à leur avancement. L'invention peut être ap pliquée à de nombreux papiers, tissus, pellicules de matière plasti- que, feuilles métalliques et autres matières en nappes. Elle sera décrite ci-après en détail, appliquée au papier.
Pour améliorer des papiers utilisés pourfabriquer des emballages et des sacs, il est bien connu de comprimer le papier, par exemple par crêpage, pour le rendre élastique de façon qu'il cède sous traction au lieu de se déchirer. Quoique ce traitement dégrade le papier en brisant certaines fibres et en détachant leurs liens, l'élasticité accrue améliore les caractéristiques de
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résistance générales dans le sens du traitement. Mais lasplupart des traitements connus ne peuvent améliorer l'élasticité que dans le sens d'avancement et le papier traité est affaibli dans le sens ; transversal par suite de la dégradation.
Le papier fabriqué avec la machine à papier habituelle est cependant beaucoup plus solide dans le sens d'avancement que dans le sens transversal en raison de la façon suivant laquelle les fibres sont amenées au@treillis de fa- brication, du papier de sorte que le papier a surtout besoin d'un traitemer.t dans le sens transversal. La présente invention vise à rendre le papier élastique et à améliorer ses caractéristiques de résistance dans le sens transversal pour produire une feuille qui soit "carrée", c'est-à-dire qui ait une résistance au déchire- ment égale dans les deux sens.
Il est déjà connu de former des ondulations longitudinales dans une nappe en mouvement dans le sens d'avancement et d'écraser ces ondulations entre des surfaces de pressage pour former des plis longitudinaux dans le papier qui lui confèrent son élasticité trans- versale. Mais ces plis peuvent être dépliés sans grand effort en laissant des lignes de pliage longitudinales qui sont plus faibles que le papier non traité et le long desquelles'le papier se déchire.
Il est également connu de crêper du papier à un angle aigu par rap- port au sens d'avancement mais cet expédient n'a qu'un effet partiel dans le sens transversal et nécessite un équipement spécial.
Suivant la présente invention, des ondulations longitu- dinales sont formées et ensuite écrasées mais non pas en vue de plisser le papier. Les ondulations sont plutôt supportées contre tout flambage ou plissage de sorte que les forces d'écrasement agissent essentiellement dans les plans des ondulations et les fi- bres du papier sont déplacées par compression et rendent ainsi le pa@ pier élastique. Non seulement les plis affaiblissant ne sont pas for- més mais la compression unitaire qui peut être ' atteinte dans le plan du papier est fortement accrue parce '.ue le papier offre une résis- tance lorsqu'il ne flambe pas qui augmente la compression que l'on
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peut atteindre dans le plan du papier.
Une façon d'appliquer ce nouveau traitement consiste à former des ondulations longitudinales qui résistent d'elles-mêmes au plissage en les façonnant si petites qu'elles n'agissent pas à la façon de colonnes minces et qu'elles ne se déforment pas en gros plis. (Par ondulations longitudinales, on entend des ondula- tions qui s'étendent dans le sens longitudinal de la nappe en mou- vement., la section transversale étant ondulée). Une autre façon consiste à supporter les côtés des ondulations longitudinales lors- qu'elles sont soumises à une compression également en vue d'empê- cher toute déformation en plis grossiers.
De toute façon, le papier peut être comprimé entièrement dans son propre plan, ou un crêpage: extrêmement fin peut être réalisé sans lignes de pliage affaiblies. ! L'invention peut également être appliquée au traitement de nappes dans le sens de leur avancement en écrasant des ondulations transver- sales.
Dans les dessins annexés : la Fig. 1 est une coupe verticale passant par l'axe longi- tudinal d'une machine pour réaliser un fin crêpage croisé; la Fig. 2 est une vue en élévation arrière suivant le. li- gne 2-2 de la Fig. 1; la Fig. 3 est une coupe fragmentaire, à plus grande échal- le., suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2; la Fig. 4 est une vue semblable à la Fig. 3 suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2; les Figs. 5 et 6 sont des vues schématiques représentant un principe de fonctionnement utilisé pour convertir la matière ondulée de la Fig. 4 en celle de la Fig. 6;
la Fig. 7 est une vue schématique en coupe fragmentaire montrant Inaction de rouleaux écraseurs sur des ondulations longi- tudinales; la. Fig. 7a est une vue schématique en coupe fragmentaire montrant l'action des rouleaux écraseurs sur des ondulations trans- versales ;
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la Fig. 8 est une coupe longitudinale, à plus petite échelle, d'une partie d'une crêpeuse suivant l'invention montrant commentle produit ondulé peut être reçu directement d'une opération de crêpage transversale et traité pour réaliser,un fin crêpage; la Fig. 9 est une vue semblable d'une partie d'une crêpeuse suivant la Fig. 8 capable de réaliser un crêpage croisé suivant l'invention;
la Fig 10 est une coupe en partie schématique passant par l'axe d'une autre crêpeuse pour traiter des matières en feuille sui- vant l'invention; et, les Figs. il, 12, 13, 14, 15, 16 et 17 sont des coupes sui- vant les lignes correspondantes de la Fig. 10 montrant les transfor- mations subies par les ondulations à mesure que la nappe avance dans la machine, toutes ces figures étant à la même échelle à l'exception de la Fig. 13 qui est à une plus grande échelle.
Dans la forme d'exécution des Figs. 1 et 2, pour un crêpage fin presque invisible, les éléments de la machine sont montés sur un bâti de support 32. Un rouleau 16 de papier ou d'une autre matiè- re en feuille est monté sur un socle 15. La nappe 20, avant d'être traitée, passe sur le rouleau de guidage 17 et autour de deux rou- leaux de guidage supplémentaires 17a et 22 puis sur la face convexe d'un rouleau cintré 24 composé d'une série de disques ou d'éléments rotatifs 26 disposés côte à côte qui sert à froncer la nappe trans- versalement.
Une ou plusieurs paires de rouleaux circomférentiellement rainurés et engrenés sont montées au-dessus du côté concave du rou- leau 24 et servent à former des ondulations de dimension voulue.
L'agencement est tel que la nappe 20 peut passer autour du rouleau 2 de son côté convexe à son côté concave et être ensuite directe- ment introduite dans la passe séparant les rouleaux engrenés 34 et 36 puis entre les rouleaux engrenas 35, 37 comportant deux fois plus de nervures et rainures. La nappe ainsi longitudinalement ondulée 20a passe autour du rouleau 35 puis entre ce rouleau et un rouleau
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élastique 234. Ce dernier attaque également la surface du rouleau d'entraînement 236 et la nappe ondulée est écrasée pour acquérir un fin crêpé longitudinal par passage entre ces deux rouleaux. Le rou- leau 236 peut être entraîne par le moteur 237 par l'intermédiaire d'une courroie.
Il est à remarquer que les périphéries des rouleaux circon- férentlellement rainures 34, 36 et 35, 37 sont taillées de faon à être disposées dans des plans P-l et P-2 (Fig. 3) qui, comme le montrent les dessins, s'intersectent environ à 90 . Les plans des surfaces correspondantes des rouleaux 35 et 37, qui sont deux fois plus nombreux, sont inclinés de la même façon. Ainsi, lorsque la nappe 20b sort d'entre les rouleaux 35 et 37, elle est longitudina- lement ondulée, les surfaces des ondulations étant disposées dans des plans qui s'intersectent approximativement à 90 et qui forint un angle d'environ 45 avec le plan initial de la nappe ellemême.
Le principe de fonctionnement est représenté sur les Figs.
5 et 6. Si une feuille ondulée ayant la petite dimension requise entre la crête et le creux de chaque ondulation est écrasée entre des surfaces planes, les ondulations se compriment en minuscules fronces au lieu 1'être complètement aplaties ou déformées ou re- pliées en plis chevauchants. On obtient cet effet amélioré à condi- tion que .La dimension entre la crête et le creux de chaque ondula- tion soit suffisamment petite pour présenter la rigidité de colonne nécessaire. Cette dimension varie évidemment suivant les caractéris- tiques de la nappe et l'angle particulier choisi. L'angle que l'on- dulation forme avec le plan de la nappe doit de préférence être de 45 .
Sur les Figs. 5 et 6, une nappe 20a ondulée suivant ce princi- pe est représentée placée entre deux plaques planes ou platines 246 et 248. Si ces platines sont pressées l'une contre l'autre, la feuille spécialement ondulée passe à l'état crêpé finement divisé ' représenté sur la Fig. 6, Suivant l'invention, ce principe est appli- que à des rouleaux presseurs d'une façon représentée schématiquement sur la Fig. 7. La nappe qui dans ce cas-ci est introduite en ligne
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droite dans la passe des rouleaux, est écrasée entre les rouleaux 242 et 243 et ses ondulations sont transformées en fin crêpage com- me montré en 20b.
Comme le montre la Fig. 7a, on obtient le même résultat en écrpsant une nappe comportant des ondulations transver- sales.
Il est à remarquer sur Les Figs. 1 et 2 que la nappe 20 à crêper est d'abord froncée transversalement en passant autour des disques convergents 26 environ sur la moitié de leur circonfé- rence de telle façon que les contraintes et les efforts soient éga- lisés et que tout risque de déchirement soit éliminé. La nappe ainsi froncée passe ensuite entre les rouleaux engrenés 34, 36 de la première paire dont les nervures circonférentielles sont taillées à 45 par rapport à l'horizontale pour produire un motif en zigzag comme indiqué sur la Fig. 3.
Les ondulations ainsi formées par les rouleaux 34, 36 peuvent être subdivisées autant de fois que possible ou désiré suivant les caractéristiques'de la matière, par exemple par un passage ultérieur entre les rouleaux circonféren- tiellement rainures 35, 37 dont les nervures et les rainures cir- conférentielles alternées sont deux fois plus nombreuses que celles des deux rouleaux précédents et sont inclinées de la même façon.
Les paires de rouleaux 34, 36 et 35, 37 sont mécaniquement reliées' l'une à l'autre par des pignons 226 et 228. Le rouleau élastique intermédiaire 234 entraîné par le rouleau 236 entraîne la nappe dans les éléments précédents de la machine en exerçant une traction sur la nappe elle-même et par contact de frottement avec le rouleau 35 et il sert également à écraser les ondulations longitudinales spécialement inclinées contre les deux rouleaux 35 et 36 successive- ment.
On a constaté que les rouleaux circonférentiellemtn rai- nurés 34 - 37 peuvent être fabriqués très économiquement et.avec précision en taillant. les rainures sous forme de filets, l'outil de coupe étant placé de manière à tailler les surfaces à l'angle désiré, les paires de rouleaux engrenés étant filetées en sens inverses. Il
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n'est évidemment pas possible de prédéterminer le nombre de rainu- : res par pouce (2,5 cm) ou leur profondeur optimum ou l'angle d'ondu- lation optimum pour toutes les matières qui peuvent être traitées suivant cette particularité de l'invention. Ces facteurs sont de la compétence de l'opérateur pour une nappe particulière quelconque à crêper.
Par exemple, il est clair qu'un papier rigide et très épais ne peut pas être ondulé par un rouleau à rainures très fines, Dans
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ce cas la matière serait simplement gaufrée et non onr-ulee et aucun
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crêpage r.,e se formerait dans la seconde partie de la ::-.achine. A titre d'exemple d'une nappe qui peut être traitée suivant l'invvn- tion, une feuille de papier kraft de 40 livres (18 kg) peut être crêpée très finement avec succès en utilisant une fréquence d'envi-
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ron 24 ondulations par pouce (2,5 en) pour la paire de rouleaux engrenés finale 35, 37 dans les forces d'exécution des l'it-,s. 1 et 2.
Pour une matière plus légère, on peut utiliser de:! rO'l.1.l(.aux 35 h 37 comportant un plus grand nombre de nervures et ramures alternées.
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Le produit crêpé dans un sens 20b., Fig. '?', peut, être relaye du la machine ou être crêpé en outre dans l'autre sens par passage dans un accessoire fixé â l' extrr.t3t.-' de décharge de la machine pour obtenir un produit crêpé dens les deux sens. A sa sortie de la passe entre les rouleaux 234 et 236, la nappe est introduite entre
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des rouleaux cannelés engrenas 2J8, 239 dont les cannelures sont pu-| rallèles à l'axe du rouleau et dont la section transversale, comme indiqué sur la Fig,,1, est celle ae pignons engrenés. Ces rouleaux produisent des ondulations transversales formant un angle d'environ 45 avec le plan de la nappe.
Ces ondulations transversales sont
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pressées en un fin crêpage par passage entre deux roulef-ux presseurs en caoutchouc ou en une autre matière élastique 240 et 241 puis entre deux rouleaux d'acier lisse 212, bzz. Les rouleaux 238 à 243 inclus peuvent être entraînés par le rouleau 236 par i' intermédiai- re d'une courroie ou à11 une chaîne.
Le proauit crêpé à sa sortie d'entre les rouleaux 242 et 243 'est caractérisé par un crêpage croisé fin et parfois complète- ment invisible et par une plasticité remarquable et souhaitable
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dans les deux sens. i
Le procédé est aplicable au crêpage de matières en feuil- le qui ont été préalablement ondulées ou crêpées par un procédé connu dans un sens ou dans les deux sens pourvu que les conditions suivantes soient remplise, 0 savoir : (a) les ondulations sont dis.. posées de façon régulière;
(b) les ondulations sont disposées dans des plans, ou peuvent être amenées Immédiatement avant le traite- ment dans des plans qui t'ornent un angle désiré avec le plan de la feuille; et (c) les ondulations sont suffisamment fines pour que, lorsqu'elles sont écrasées, elles ne se plient pas de sorte qu'on obtienne le crêpage spécial très fin désiré. Le crêpage fin d'un produit déjà crêpé suivant l'invention est représenté sur les Figs. 8 et 9.
La Fig. 8 représente la sortie d'une crêpeuse. Lorsque la nappe est détachée du disque 70 par l'action du peigne rotatif
52 qui se déplace plus lentement et qui se compose de plusieurs disques 53 espacés les uns des autres, elle passe entre -Les rou- leaux presseurs élastiques spéciaux 240 et 241 de l'invention suivis par deux rouleaux presseurs lisses en acier 242, 243. Les rouleaux 240 et 242 peuvent être entraînas par 'le rouleau 52 au moyen d'une courroie 71, le rapport de la vitesse périphérique des rouleaux 240,241 et 242, 243 à celle des disques 53 étant approximativement de 1,5 à 1,0.
Les rouleaux 240 et 241 aplatis- sent donc en partie les ondulations formées dans la nappe par le peigne 52 de sorte que lorsque les ondulations passent entre les rouleaux 240 et 241, elles soient disposées dans des plans for- mant l'angle désiré avec le plan de la nappe proprement dite.
Si la nappe 20c déchargée par le peigna 52 n'a été crêpée que transversalement, le produit final 20d est alors crêpé en sub- stance dans un seul sens, c"est-à-dire longitudinalement. Un produit finalement crêpé dans les deux sens peut être obtenu si la nappe a été crêpée longitudinalement et transversalement suivant .Les formes d'exécution précédentes, Puisque les disques 53 sont habituellement
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espacés Les uns des autres d'une distance considérable pour facili- ter la fabrication il est clair que les ondulations longitudinales de la nappe sont très grossières et même trop grossières pour être traitées suivant cette particularité de la présente invention. Cela étant,
on utilise les mêmes rouleaux circonférentiellement rainures et engrenés que dans la forme d'exécution des Figs. 1 et 2 afin de suffisamment subdiviser es ondulations longitudinales et leur donner l'angle désiré pour qu'elles puissent ultérieurement être écrasées en formant le fin crêpage unique qui caractérise un pro- duit traité suivant la présente invention.
Une autre variante est représentée sur la Fig. 9. Dans ce cas¯ci, le premier jeu de rouleaux 34, 36 correspond aux rouleaux semblables utilises sur les Figs. 1 et 2. Ces rouleaux sont cepen.. dant montés pour recevoir la nappe 20a derrière le rouleau 42 comme dans la forme d'exécution de la Fig. 8. Ces rouleaux sont entraînés par une courroie de la même façon que sur la Fig. 8 de sorte que leur vitesse périphérique soit dans un rapport de le$ à 1,0 environ à la Vitesse périphérique ces disques 53 du peigne, étendant ainsi les ondulations transversales jusqu'à l'angle dési- ré. Les rouleaux 34, 36 sont suivis p .r aes rouleaux presseurs 240, 241 et 242, 243.
Les rouleaux 34, 36 peuvent éventuellement être suivis d'une ou de plusieurs paires de rouleaux circonféren- tiellement rainurés et finement divisas 35, 37 comme le montrent les Figs. 1 et 2.
On décrira maintenant le dispositif permettant d'appliquer un.support extérieur pour écraser les ondulations sans plissage.
Sur la Fig. 10, un rouleau de matière 100 est monté de façon à pouvoir tourner sur un socle. Une nappe 112 passe de ce rouleau sur un rouleau fou 111 et aboutit à un dispositif ondulateur com- prenant dans ce cas-ci deux parties, la première forcée d'une sé- rie de disques rotatifs 114 disposés coté à côte et montas sur un axe courbe 115 sur lequel la nappe passe du côté convexe au côté concave afin de froncer la nappe transversalement en onculations.
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La seconde partie comprend deux rouleaux rainures en ! eues 116,
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117 susceptibles de recevoir la nappe froncée loxsqt. , 7.1e quitte le cote concave du rouleau courbe et capables de fixe :les ondu- lations de la nappe au pas et à la profondeur désirée, les rainures dans le rouleau et cans la nappe correspondant au poil.; de vue dimension.
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A partir de ce dispositif ondulateur, la nappe )ondulée 112a passe à un dispositif servant à écraser les ondulations com- prenant des paires de rouleaux presseurs 11$ et z0, 12: et bzz et 126 et 128 par lesquelles la nappe passe successi veJ;1.ex;, émer- geant dans sa forme traitée en 112d. Des rouleaux choisis dans ce
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groupe sent convenablement entraînés pour maintenir la nap..-' en traction., en vue de 1* entraîner, ar exemple par un seul snur d' entraînement 140 pourvu de courroies entraînant les rouleau* 116, 120, 124 et 126..
Sur la Fig. 11, la nappe ondulée 112a comporte des ondula- tions longitudinales initiales ayant un pas P et une profondeur D à la sortie des rouleaux 116 et-11'7 du dispositif ondulateur.
La première paire de rouleaux presseurs 118, 120 comprend deux rouleaux rainures comportant des nervures et des rainures en-
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grenées comrae le montre la Fig. 12 correspondant au pas des ondula- tions dans la nappe qui passe entre eux. La profondeur des rainures des rouleaux délimite un passade ondulé dans le plan de la passe de
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ces rouleaux qui passe par leurs axes, ayant une profondeur Dl, lnfë. rieure à la profondeur D de la nappe ondulée non écrasée 112a. La
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nappe ondulée se. déplace dans la zone de pression de la pgise entre les deux rouleaux où elle est écrasée de la façon suivante: sur la Fig. 13, la nappe 112a est représentée entre les rouleaux rainures 118 et 120 dans la zone de pression, à un' point proche du plan de la passe de ces rouleaux.
Les ondulations dans a nappe ont une
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amplitude supérieure à celle du passage ondulé ±çxmê entre les deux rouleaux à ce point et les versants des ondulations, par exemple le versant A qui s'étend entre une crête 130 et un creux successif
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132 et le versant B qui s*étend entre le creux 132 et la crête 134 de la nappe ondulée sont soumis à des forces de compression exercées par des parties correspondantes des deux rouleaux.
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Suivant la formule de colonne islnce de Euler, si -es forces agissant aux extrémités opposées d'un tel versant sont trop puissan-. tes, le versant tend à se déformer par flambage. ar.5 Co.:iE le con- tre la Fig. 13, lorsque la déformation d'un. versant commence entre les rouleaux rainurés, au Moins un bord du versant tel $que le bord
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131 ou 133 attaque l'une ou l'autre des jarois inclinées correspon- dantes des rainures du rouleau. Les versants situas entre crûtes et creux sont ainsi supportés de usinière à ne plus se comporter comme des colonnes minces; ils sont en effet places pour recevoir des forces de compression importantes sans se déformer ou se plisser à mesure que la matière avance vers le plan de la passe des deux rouleaux.
Comme le montre tette fleure, seul,- une petits fraction FI et F2 de chaque versant est dépourvue de suppcrt. '
Comme le montre la Fig. 12, au plan de la passe des rou- leaux, la nappe 112 conserve des ondulations ayart un pas ? mais la
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profondeur des ondulations a 4 té* ramenée de D à 1'1" la :tie*e de la nappe ayant été compactée ou finement crêpée ce qui 4ubcne l'épaisseur de la nappe tout en diminuant sa largeur. <lin.s3, n comparant la Fiv. 11 svec la Fig. 12, on peut voir que i'.p:ituda des ondulations a diminué tandis que son pas ou sa fréquence est resté constant.
Une seconde paire de rouleaux presseurs 122 et 124 est prévue pour traiter la nappe cui s'éloigne des rouleaux. 113 et 120.
Comme indiqué sur la Fig. 14, les rouleaux 122, 124 sont pourvus de rainures engrenées ayant un pas P correspondant au pas des ondu-
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lations (tans la nappe ll toidis rue la profondeur des rainures D2 est inférieure à la profondeur D1 de la paire de rouleaux prudente. Le rouleau 122 engrène le rouleau 120 et le rouleau 124 est
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monté en dessous du rouleau x22.
Avec cet agencement, la nappe .1'.::.5- se en contact avec lQouterau i20 apris être passée entre les rou- :
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leaux 118 et 120 et, lorsqu'elle quitte finalement le rouleau 120 elle est immédiatement transférée au rouleau 122 pour être conti- nuellement attaquée au moins d'un côté par au moins un rouleau pendant tout son avancement entre les rouleaux,' Comme noté plus haut,
ce contact continu maintient la nappe alignée et contient toute tendance de la nappe à s'étendre latéralement. La nappe se déplace avec le rouleau 122 dans la passe située entre ce rouleau et le rouleau 124 et est à nouveau écrasée cornue précédemment jus- qu'à une profondeur d'ondulation D2 dans le plan de la passe comme montré en 112c sur la Fig. 14.
Un troisième écrasement est réalisé dans cette forme d'exé- cution par les rouleaux 126 et 128. Le rouleau,126 est un rouleau élastique comportant des rainures correspondant en profondeur D2 et en pas P au rouleau 122 et engrené avec ce dernier.
Le rouleau
128 est pourvu d'une surface dure en substance lisse, La nappe qui, dans cette forme d'exécution, comporte maintenant des; ondula- tions de pas initial très peu profond passe entre, les rouleaux 126 et 128. Comme le montrent les Figs. 16 et 17, les rainures élestiques sont @rogressivement déformées à mesure qu'elles appro- chent du milieu de la passe et les ondulations sont ainsi :écrasées en substance à plat en 112d comme le montre la.Fig. 17. La! nappe s'éloigne alors de la passe en contact avec le. rouleau lisse 128.
Dans une variante, le rouleau supérieur et le rouleau inférieur peuvent être pourvus de petites rainures engrenées et la nappe peut ainsi être supportée des deux côtés pendant que ses ondulations sont écrasées.
Il est possible de soumettre une nappe en mouvement à une répétition au procédé en plaçant les ondulations différemment dans le second traitement pour égaliser le traitement sur toutes les par- ties de la nappe cans le cas où une première passe ne le fait pas.
Pans d'autres formes d'exécution de l'invention, on peut utiliser une; seule paire de rouleaux comportant dss surfaces élasti- ques ou cures. Lorsque le traitement n'élimine, pas complètement les
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ondulai, .ons, 1& nappe traitée peut être sounise à une action de disteru.'.on latérale.
Il suffit de presser des ondulations superficielles d''un côté -le la nappe seulement lorsque les conditions de travail créent une cendance à une déformation d'un côté seulement ou lorsqu'un :trot temeenb sur un côté empêche le C;1G:.liTlf'.ln.t ce qui peut se produire par 3xejs.pl e avec ces rouleaux de caoutchouc.
A titre d" exemples d* applications avantageuses; de 3.',rireo.- tion on peut: produire une élasticité déterminée dans le sens lat9- ral dans différentes -matières en feuillez augmenter la souplesse # ou 1-? pliabliité dc matières en feuille par exemple de serviettes qui ne slatilisent qu'une fois et de cuir: augnent'sr l'absorption.
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des es suies-mains j augmenter l'efficacité de nombreuses a titres rl1-: trantesj crêper certaines feuilles sluis devoir les assouplir; erg- per siiultc.ne:.:ent des feuilles ultiples telles .. 'Je des sacs à épe..1.s seurs multiples et des matières :Lsolc..n tes électriques; crêper certs.i' nes matières en feuille telles rue des feuilles vïtslli'itteSj des tis. sus métalliques et des pellicules de matière plastiiuej revêtir
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des matières en feuille de surfaces décoratives désirées;
réarranger
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des fibres et des 61ents de n'ppes fibreuses telles ue des nappes
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de laine ou de coton -OUr coaliser leur résistance è..!.. traction dans les deux sens et lu stabiliser; codifier les caracteristinues physiques de tissus tissas et non tissas ,t ce tissus tricotas, par exemple assouplir et stabiliser l:t ,>¯.'l.ox:r :Le è:rG..i?0 ou d'autres qualités clcsirces co:.1;renant 1< rc.;i"cle¯.nt de toute contrainte interne;
crêper à des vi termes en substance supérieures à celles qui sont possibles -,ar des )roc2i.'s classiques, conférer
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une certaine élasticité dans le sens transversal à des nappes tel-
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les que du papier (:ui of2t l:bitue..e.:aent une mauvaise résistance à la traction dans le sens transversale conférer un c C;r4 d' êlastici- té exceptionnellement t le â, des mE titres utilisées pour des eN.*-
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ballages et des applications analogues afin ae faciliter le roula- ge autour des objets à emballer*
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Processing of sheet materials,
The present invention relates to the treatment of moving webs to improve their properties, in particular in the direction transverse to their advancement. The invention can be applied to many papers, fabrics, plastic films, metal foils and other web materials. It will be described in detail below, applied to the paper.
In order to improve papers used for making packages and bags, it is well known to compress the paper, for example by creping, to make it elastic so that it yields under tension instead of tearing. Although this treatment degrades the paper by breaking certain fibers and loosening their bonds, the increased elasticity improves the characteristics of the paper.
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general resistance in the direction of treatment. But most of the known treatments can improve the elasticity only in the direction of advance and the treated paper is weakened in the direction; transverse as a result of degradation.
Paper made with the conventional papermaking machine, however, is much stronger in the direction of feed than in the transverse direction due to the way in which the fibers are fed to the production mesh from the paper so that the paper especially needs processing in the transverse direction. The present invention aims to make the paper elastic and improve its strength characteristics in the transverse direction to produce a sheet which is "square", that is to say which has equal tear strength in both directions. .
It is already known to form longitudinal corrugations in a web moving in the direction of advance and to crush these undulations between pressing surfaces to form longitudinal folds in the paper which give it its transverse elasticity. But these folds can be unfolded without much effort leaving longitudinal fold lines which are weaker than untreated paper and along which the paper tears.
It is also known to creep paper at an acute angle to the direction of travel, but this expedient has only partial effect in the transverse direction and requires special equipment.
In accordance with the present invention, longitudinal corrugations are formed and then crushed but not for the purpose of creasing the paper. Rather, the corrugations are supported against any buckling or wrinkling so that the crushing forces act primarily in the planes of the corrugations and the fibers of the paper are displaced by compression and thus make the paper elastic. Not only are the weakening folds not formed, but the unitary compression which can be achieved in the plane of the paper is greatly increased because the paper provides resistance when not buckling which increases the compression that it does. we
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can reach in the plane of the paper.
One way to apply this new treatment is to form longitudinal corrugations which themselves resist wrinkling by shaping them so small that they do not act like thin columns and do not deform into them. big folds. (By longitudinal corrugations is meant corrugations which extend in the longitudinal direction of the moving web, the cross section being corrugated). Another way is to support the sides of the longitudinal corrugations when subjected to compression also in order to prevent any deformation into coarse folds.
Either way, the paper can be compressed entirely in its own plane, or extremely fine creping can be achieved without weakened fold lines. ! The invention can also be applied to the treatment of webs in the direction of their advance by crushing transverse corrugations.
In the accompanying drawings: FIG. 1 is a vertical section passing through the longitudinal axis of a machine for producing a fine crossed creping; Fig. 2 is a rear elevational view along the. line 2-2 of FIG. 1; Fig. 3 is a fragmentary section, at a larger scale, taken on line 3-3 of FIG. 2; Fig. 4 is a view similar to FIG. 3 taken along line 4-4 of FIG. 2; Figs. 5 and 6 are schematic views showing a principle of operation used to convert the corrugated material of FIG. 4 in that of FIG. 6;
Fig. 7 is a schematic fragmentary sectional view showing the inaction of crushing rollers on longitudinal corrugations; the. Fig. 7a is a schematic fragmentary sectional view showing the action of the crush rollers on transverse corrugations;
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Fig. 8 is a longitudinal section, on a smaller scale, of part of a crepe machine according to the invention showing how the corrugated product can be received directly from a transverse creping operation and processed to achieve fine creping; Fig. 9 is a similar view of part of a crepe machine according to FIG. 8 capable of carrying out a crossed creping according to the invention;
Fig. 10 is a partly schematic section through the axis of another crepe machine for processing sheet materials according to the invention; and, Figs. 11, 12, 13, 14, 15, 16 and 17 are sections taken along the corresponding lines in FIG. 10 showing the changes undergone by the corrugations as the web advances through the machine, all of these figures being on the same scale with the exception of FIG. 13 which is on a larger scale.
In the embodiment of Figs. 1 and 2, for almost invisible fine creping, the machine elements are mounted on a support frame 32. A roll 16 of paper or other sheet material is mounted on a base 15. The web 20 , before being processed, passes over the guide roller 17 and around two additional guide rollers 17a and 22 then over the convex face of a bent roller 24 made up of a series of discs or rotating elements 26 arranged side by side which serves to gather the web transversely.
One or more pairs of circomferentially grooved and meshed rollers are mounted above the concave side of roll 24 and serve to form corrugations of the desired size.
The arrangement is such that the web 20 can pass around the roll 2 from its convex side to its concave side and then be introduced directly into the pass separating the meshed rollers 34 and 36 and then between the meshed rollers 35, 37 comprising two times more ribs and grooves. The thus longitudinally corrugated web 20a passes around the roll 35 then between this roll and a roll
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elastic 234. The latter also attacks the surface of the drive roller 236 and the corrugated web is crushed to acquire a fine longitudinal crimp by passing between these two rollers. Roller 236 may be driven by motor 237 via a belt.
Note that the peripheries of the circumferentially grooved rollers 34, 36 and 35, 37 are cut so as to be disposed in planes P1 and P-2 (Fig. 3) which, as shown in the drawings, s' intersect approximately at 90. The planes of the corresponding surfaces of the rollers 35 and 37, which are twice as numerous, are inclined in the same way. Thus, when the web 20b exits between the rollers 35 and 37, it is longitudinally corrugated, the surfaces of the corrugations being arranged in planes which intersect at approximately 90 and which form an angle of approximately 45 with the surface. initial plan of the water table itself.
The principle of operation is shown in Figs.
5 and 6. If a corrugated sheet having the required small dimension between the crest and the valley of each corrugation is crushed between flat surfaces, the corrugations compress into tiny creases instead of being completely flattened or twisted or folded into shape. overlapping folds. This improved effect is obtained provided that the dimension between the peak and the valley of each corrugation is small enough to have the necessary column stiffness. This dimension obviously varies according to the characteristics of the web and the particular angle chosen. The angle which the corrugation forms with the plane of the web should preferably be 45.
In Figs. 5 and 6, a corrugated web 20a according to this principle is shown placed between two flat plates or platens 246 and 248. If these platens are pressed against each other, the specially corrugated sheet becomes finely crimped. divided 'shown in FIG. 6 According to the invention, this principle is applied to pressure rollers in a manner shown schematically in FIG. 7. The tablecloth which in this case is introduced online
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straight in the pass of the rollers, is crushed between the rollers 242 and 243 and its corrugations are transformed into fine creping as shown in 20b.
As shown in Fig. 7a, the same result is obtained by screening a web comprising transverse corrugations.
It is to be noted in Figs. 1 and 2 that the web 20 to be creped is first gathered transversely by passing around the converging discs 26 over approximately half of their circumference in such a way that the stresses and forces are equalized and any risk of tearing be eliminated. The web thus gathered then passes between the meshed rollers 34, 36 of the first pair whose circumferential ribs are cut at 45 with respect to the horizontal to produce a zigzag pattern as shown in FIG. 3.
The corrugations thus formed by the rollers 34, 36 can be subdivided as many times as possible or desired according to the characteristics of the material, for example by a subsequent passage between the circumferentially grooved rollers 35, 37 of which the ribs and the grooves. Alternating circumferentials are twice as numerous as those of the two previous rollers and are inclined in the same way.
The pairs of rollers 34, 36 and 35, 37 are mechanically connected to each other by pinions 226 and 228. The intermediate elastic roller 234 driven by the roller 236 drives the web through the previous elements of the machine by exerting a traction on the web itself and by frictional contact with the roller 35 and it also serves to crush the specially inclined longitudinal corrugations against the two rollers 35 and 36 successively.
It has been found that the circumferentially grooved rollers 34-37 can be manufactured very economically and with precision in cutting. the grooves in the form of threads, the cutting tool being positioned to cut the surfaces at the desired angle, the pairs of meshed rollers being threaded in reverse directions. he
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It is obviously not possible to predetermine the number of grooves per inch (2.5 cm) or their optimum depth or the optimum ripple angle for all the materials which can be processed according to this particularity of the system. 'invention. These factors are within the competence of the operator for any particular web to be creped.
For example, it is clear that a stiff and very thick paper cannot be corrugated by a roller with very fine grooves, In
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in this case the material would be simply embossed and not onr-ulee and no
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creping r., e would form in the second part of the :: -. achine. As an example of a web which can be treated according to the invention, a 40 lb (18 kg) sheet of kraft paper can be creped very finely with success using a frequency of approx.
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ron 24 corrugations per inch (2.5 in) for the final meshed roller pair 35, 37 in the running forces of the it-, s. 1 and 2.
For a lighter material, you can use :! rO'l.1.l (. at 35 h 37 with a greater number of veins and alternate branches.
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The product creped in one direction 20b., Fig. '?', can, be relayed from the machine or be further creped in the other direction by passing through an accessory attached to the discharge extrr.t3t.- 'of the machine to obtain a product creped in both directions . On leaving the pass between the rollers 234 and 236, the web is introduced between
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grooved rollers meshed 2J8, 239 whose grooves are pu- | aligned with the axis of the roller and whose cross section, as shown in Fig ,, 1, is that of the meshed pinions. These rolls produce transverse corrugations forming an angle of approximately 45 with the plane of the web.
These transverse undulations are
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pressed into a fine creping by passing between two rollers-ux pressers of rubber or another elastic material 240 and 241 then between two smooth steel rollers 212, bzz. Rollers 238 to 243 inclusive can be driven by roller 236 through a belt or chain.
The creped product as it exits between the rollers 242 and 243 'is characterized by a fine and sometimes completely invisible cross creping and by a remarkable and desirable plasticity.
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in both ways. i
The method is applicable to creping sheet materials which have been previously corrugated or creped by a known method in one or both directions provided the following conditions are met, namely: (a) the corrugations are set. . asked regularly;
(b) the corrugations are arranged in planes, or may be brought Immediately before processing into planes which adorn a desired angle with the plane of the sheet; and (c) the corrugations are fine enough that, when crushed, they do not bend so that the desired very fine special creping is obtained. The fine creping of a product already creped according to the invention is shown in Figs. 8 and 9.
Fig. 8 represents the output of a crepe machine. When the web is detached from the disc 70 by the action of the rotary comb
52 which moves more slowly and which consists of several discs 53 spaced apart from each other, it passes between the special elastic pressure rollers 240 and 241 of the invention followed by two smooth steel pressure rollers 242, 243. Rollers 240 and 242 may be driven by roller 52 by means of a belt 71, the ratio of the peripheral speed of rollers 240, 241 and 242, 243 to that of discs 53 being approximately 1.5 to 1.0.
The rollers 240 and 241 therefore partially flatten the corrugations formed in the web by the comb 52 so that when the corrugations pass between the rollers 240 and 241, they are arranged in planes forming the desired angle with the web. plane of the water table itself.
If the web 20c discharged by the comb 52 has only been creped transversely, then the final product 20d is substantially creped in one direction only, ie longitudinally. A product ultimately creped in both directions. can be obtained if the web has been creped longitudinally and transversely according to the preceding embodiments, since the discs 53 are usually
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spaced apart a considerable distance from each other to facilitate manufacture It is clear that the longitudinal corrugations of the web are very coarse and even too coarse to be treated in accordance with this feature of the present invention. However,
the same circumferentially grooved and meshed rollers are used as in the embodiment of Figs. 1 and 2 in order to sufficiently subdivide the longitudinal corrugations and give them the desired angle so that they can subsequently be crushed to form the single fine crimp which characterizes a product treated according to the present invention.
Another variant is shown in FIG. 9. In this case, the first set of rollers 34, 36 corresponds to similar rollers used in Figs. 1 and 2. These rollers are however mounted to receive the web 20a behind the roll 42 as in the embodiment of FIG. 8. These rollers are driven by a belt in the same way as in FIG. 8 so that their peripheral speed is in a ratio of about 1 to 1.0 to the peripheral speed of these comb discs 53, thereby extending the transverse corrugations to the desired angle. The rollers 34, 36 are followed by the pressure rollers 240, 241 and 242, 243.
The rollers 34, 36 may optionally be followed by one or more pairs of circumferentially grooved and finely divided rollers 35, 37 as shown in Figs. 1 and 2.
We will now describe the device making it possible to apply an external support to crush the corrugations without pleating.
In Fig. 10, a roll of material 100 is mounted so as to be able to rotate on a base. A web 112 passes from this roll over an idle roll 111 and ends in a corrugating device comprising in this case two parts, the first forced from a series of rotating discs 114 arranged side by side and mounted on a curved axis 115 on which the web passes from the convex side to the concave side in order to gather the web transversely in unculations.
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The second part includes two grooved rollers! had 116,
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117 capable of receiving the gathered tablecloth loxsqt. , 7.1e leaves the concave side of the curved roller and capable of fixing: the corrugations of the web at the desired pitch and depth, the grooves in the roller and in the web corresponding to the pile .; dimension view.
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From this corrugator device, the corrugated web 112a passes to a device for crushing the corrugations comprising pairs of pressure rollers 11 $ and z0, 12: and bzz and 126 and 128 through which the web passes successively; 1.ex ;, emerging in its form treated in 112d. Rolls chosen from this
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group is suitably driven to maintain the nap ..- 'in traction., with a view to driving it, for example by a single drive snur 140 provided with belts driving the rollers 116, 120, 124 and 126 ..
In Fig. 11, the corrugated web 112a comprises initial longitudinal corrugations having a pitch P and a depth D at the exit of the rollers 116 and-11'7 of the corrugator device.
The first pair of pressure rollers 118, 120 comprises two grooved rollers having ribs and grooves in-
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grained as shown in Fig. 12 corresponding to the pitch of the undulations in the sheet which passes between them. The depth of the grooves of the rollers delimits a wavy passage in the plane of the
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these rollers which passes through their axes, having a depth Dl, lnfë. greater than the depth D of the uncrushed corrugated sheet 112a. The
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wavy tablecloth stand. moves in the pressure zone of the pgise between the two rollers where it is crushed as follows: in Fig. 13, the web 112a is shown between the grooved rollers 118 and 120 in the pressure zone, at a point close to the plane of the pass of these rollers.
The ripples in the tablecloth have a
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amplitude greater than that of the wavy passage ± çxmê between the two rollers at this point and the sides of the corrugations, for example side A which extends between a ridge 130 and a successive hollow
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132 and the slope B which extends between the trough 132 and the crest 134 of the corrugated web are subjected to compressive forces exerted by corresponding parts of the two rollers.
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According to Euler's islnce column formula, if the forces acting at the opposite ends of such a slope are too powerful. tes, the slope tends to deform by buckling. ar.5 Co.:iE against Fig. 13, when the deformation of a. slope begins between the grooved rollers, at least one edge of the slope such as the edge
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131 or 133 attacks one or other of the corresponding inclined jars of the grooves of the roller. The slopes located between crusts and hollows are thus supported from a factory to no longer behave like thin columns; they are in fact placed to receive significant compressive forces without deforming or wrinkling as the material advances towards the plane of the pass of the two rollers.
As this flower shows, only - a small fraction FI and F2 of each slope is devoid of suppcrt. '
As shown in Fig. 12, in the plane of the passage of the rolls, the sheet 112 retains undulations at a pitch? but the
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the depth of the corrugations has been reduced from D to 1'1 "la: tie * e of the web having been compacted or finely creped which 4ubcne the thickness of the web while reducing its width. <lin.s3, n Comparing IVF 11 with Fig. 12, it can be seen that the i'.p: ituda of the ripples decreased while its pitch or frequency remained constant.
A second pair of pressure rollers 122 and 124 are provided to process the web which moves away from the rollers. 113 and 120.
As shown in Fig. 14, the rollers 122, 124 are provided with meshed grooves having a pitch P corresponding to the pitch of the corrugations.
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lations (in the web ll all toidis rue the depth of the grooves D2 is less than the depth D1 of the careful pair of rollers. The roller 122 meshes the roller 120 and the roller 124 is
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mounted below the roller x22.
With this arrangement, the web .1 '. ::. 5- comes into contact with the subway i20 after having passed between the wheels:
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water 118 and 120 and when it finally leaves roll 120 it is immediately transferred to roll 122 to be continuously etched at least on one side by at least one roll throughout its advancement between the rolls. high,
this continuous contact keeps the web aligned and contains any tendency for the web to extend laterally. The web moves with the roll 122 in the pass located between this roll and the roll 124 and is again crushed previously retorted to a depth of corrugation D2 in the plane of the pass as shown at 112c in FIG. . 14.
A third crushing is effected in this embodiment by the rollers 126 and 128. The roller 126 is an elastic roller having grooves corresponding in depth D2 and in pitch P to the roller 122 and meshed therewith.
The roller
128 is provided with a hard, substantially smooth surface. The web which, in this embodiment, now comprises; Very shallow initial pitch corrugations pass between rollers 126 and 128. As shown in Figs. 16 and 17, the elastic grooves are gradually deformed as they approach the middle of the pass and the corrugations are thus: squashed substantially flat at 112d as shown in Fig. 17. The! tablecloth then moves away from the pass in contact with the. smooth roller 128.
Alternatively, the upper roll and the lower roll can be provided with small meshed grooves and the web can thus be supported on both sides while its corrugations are being crushed.
It is possible to subject a moving web to one repeat of the process by placing the corrugations differently in the second treatment to even out the treatment on all parts of the web in the event that a first pass does not.
In other embodiments of the invention, one can use a; single pair of rollers with elastic surfaces or cures. When treatment does not completely eliminate the
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The treated web may be subject to lateral distortion action.
It suffices to squeeze superficial waves on one side of the web only when working conditions tend to cause deformation on one side only or when: trot temeenb on one side prevents the C; 1G :. liTlf'.ln.t what can happen by 3xejs.pl e with these rubber rollers.
As examples of advantageous applications; of 3. ', Laughter, it is possible to: produce a determined elasticity in the lateral direction in different yarn materials increase the suppleness or pliability of the yarn materials. sheet for example of towels which slatilises only once and of leather: increase absorption.
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soot-hands to increase the effectiveness of many titles: trantesj crêpe some leaves and then have to soften them; erg- per siiultc.ne:.:ent multiple sheets such .. 'I sword bags..1.s multiple sors and materials: Lsolc..n tes electric; creper certs.i 'nes sheet materials such rue des feuilles vïtslli'itteSj des tis. metallic sus and films of plastic material to coat
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sheet materials of desired decorative surfaces;
rearrange
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fibers and fibers of fibrous layers such as webs
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wool or cotton -OR coalesce their resistance to ...! .. traction in both directions and stabilize it; codify the physical characteristics of woven and non-woven fabrics, t this knitted fabrics, for example soften and stabilize l: t,> ¯.'l.ox: r: Le è: rG..i? 0 or other relevant qualities co: .1; renant 1 <rc.; i "clē.nt of any internal constraint;
crepe to vi terms substantially superior to those possible -, ar des) roc2i.'s classic, confer
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a certain elasticity in the transverse direction to sheets such as
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paper (: ui of2t l: bitue..e.: aent bad tensile strength in the transverse direction confer a c C; r4 of elasticity exceptionally t le â, mE titles used for eN . * -
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packaging and similar applications in order to facilitate rolling around the articles to be packed *