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" Perfectionnements à la fabrication de tissus non tissés".
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Lu présente invention est relative à lu fabrication d'étoffes textiles non tissées, ainsi qu'à des articles con- stitués de telles étoffes, aucun filament ou fil continu n'é- tant utilisé dans ces étoffes, qui ne possèdent ni chaîne, ni trame et ne sont pus tricotées.
L'invention a pour objet un procédé perfectionné pour la fabrication d'étoffes textiles non tissées, dans lequel des fibres distinctes peuvent être transformées rapidement en une étoffe cohérente possédant une résistance élevée à la traction, compte tenu de la stabilité de leurs dimensions, cette dernière stabilité pouvant être choisie dans un but déterminé.
Les étoffes cohérentes suivant la présente invention possèdent une résistance élevée à la traction, lorsqu'elles sont très stables quant à leurs dimensions, Par contre, lorsqu'elles possèdent une faible stabilité de dimension , c'est-à-dire lorsqu'elles sont consi- dérablement extensibles, leur résistance à la traction diminue a rapidement, à moins qu'on ne les soumette à un post-traitement spécial, également dans le cadre de l'invention, pour en élever la résistance à la traction.
L'invention a encore pour objet un procédé perfectionné de fabrication d'étoffes textiles non tissées, dans lesquelles les fibres constituantes sont réparties uniformément, c'est-à- dire que ces étoffes sont exemptes de vides répartis au hasard ou de parties minces créées au cours de la transformation des fibres distinctes en une étoffe cohérente.
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L'invention est basée sur l'utilisation de fibres ar- tificielles spéciales d'un caractère gênerai connu qui, lors- qu'elles sont soumises à un traitement thermique ou chimique, subissent une déformution en passant d'une forme sensiblement droite à une forme ondulée.
Il a déjà été proposé de fabriquer des étoffe.s tex- tiles non tissées par un procédé utilisant des fibres urtifi- cielles possédant une substantielle énergie potentielle lutente propre à former des ondulations ou frisures. Ces fibres étaient assemblées de manière à former un corps ou une feuille fibreuse lâche, aprés quoi ces fibres étaient soumises à l'action d'un agent libérant l'énergie en question, de façon à amener les fibres à se tortiller, à subir un mouvement giratoire, à s'on- duler, à former des boucles, à se tordre, à se contorsionner et à s'infléchir, en sorte que ces fibres s'entremêlsient et for- maiant une étoffe cohérente en forme de feuille.
Dans ce procède proposé antérieurement, la feuille subissait une contraction. de surface d'environ 50% au cours de l'action de l'agent libé-.- rant l'énergie précitée, ce qui correspondait à une contraction linéaire d'environ 30 %. Au surplus, dans ce procédé connu,
les fibres nppropriées artificielles ou synthétiques possèdent une substuntielle énergie potentielle lutente propre à former des ondulations englobaient des fibres syant une composition non - homogène et possédunt une asymétrie physique ou une instabili- té ou encore des tensions différentes implantées u cours du procédé de fabrication ou induites ultérieurement par un troi" tement physique ou chimique.
Il u été consente à présent, - et 1'* invention est be- sée sur cette découverte,- que pour créer, par le procédé sus- décrit, une étoffe non tissée possédant une résistance élevée à la truction, une absence de vide et une répartition uniforme
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des fibres, il est essentiel d'utiliser des fibres discontinues ou courtes possédant une aptitude inhérente ou induite à s'en- rouler uniquement en spirale ou en hélice, lorsqu'elles sont soumises à un traitement physique ou chimique et que toutes les autres circonvolutions des fibres, c'est--dire les tor- tillements, torsions, et contorsions, ont un effet défavorable et rendent les propriétés désirées évoquées plus haut difficiles, sinon impossibles à obtenir.
On a découvert également que, par application du traitement thermique ou chimique pour provoquer l'enroulement des fibres, la nature de celles-ci est, de préfé- rence, telle qu'elles forment toutes uniquement des boucles en spirale ou en hélice de munière sensiblement simultanée, à la même allure et au morne degré. Le degré nécessaire d'enroulement des fibres pour obtenir une étoffe possédant une résistance élevée à la traction exige une contraction linéaire de la nappe ou feuille de fibres posé de l'ordre d'au moins 75 %, cette con- traction pouvant être beaucoup plus grande, comme décrit plus loin.
Dans le procédé proposé antérieurement et décrit plus haut, on a obtenu un produit dans lequel les fibres individuel- les constituantes ont des formes très diverses, certaines fibres étant virtuellement droites, d'autres sous forme de boucles in- dividuelles fermées ou ouvertes et d'autres encore étant ondu- lées, frisées et en forme de S, ces diverses formes représentant sensiblement 99,5 % des fibres, tandis qu'environ 0,5 % des fi- bres sont constituées de spires hélicoïdales serrées, le produit ayant subi une contraction en surface d'environ 50 %.
Un tel produit doit avoir une faible résistance à la traction, un ca- ractère fortement extensible (qui est spécifiquement revendiqué pour le produit) ce qui donne lieu à une grande instabilité des dimensions, une fable résistance au déchirement et une répar- tition irrégulière des fibres, qui conduit à la formation de vidas répartis au hasard,
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Contruitement au procédé connu évoqué plus haut, le procédé suivant la présente invention, qui sert à la fabrication d'étoffes texti.les non tissées, consiste à former une nappe ou bande constituée sensiblement uniquement de fibres synthétiques courtes ou discontinues d'un type possédant une aptitude inhé- rente ou 'induite à s'enrouler sur elle-même pour acquérir uni- quement une forme en spirale ou en hélice,
lorsqu'elles sont d' soumises à un traitement activation. tel qu'un traitement ther- mique ou chimique, à faire en sorte que cette aptitude se mani- feste pour toutes les fibres, de manière sensiblement simul- tanée, à la même vitesse et au même degré et à soumettre la nappe ou bande audit traitement d'activation en une ou plusieurs phases.
Bion que les fibres discontinues ou courtes présente-,3 dans lu nappe ce bande initiule puissent être disposées de ma- nière ordonnée, par exemple sensiblement en parallélisme, comme cela est possible lorsqu'on utilise une machine à carder, on préfère que la bande ou nappe initiale soit constituée de fibres discontinues ou courtes disposées au hasard.
Comme indiqué plus loin, l'expression t de manière sen- siblement simultanée, à la même vitesse et au même degré,; si- gnie , dansée cas d'une nappe ou bande de fibres discontinues identiques, que l'enroulement commence sensiblement au même mo- ment et progresse sensiblement à la même vitesse, pour atteindre finalement sensiblement le même degré.
Ceci constitue la forme de réalisation préférée ou optimale du procédé suivant l'inven- tion, mais dans le cas d'une nappe ou bande comportant des pro- portions de fibres discontinues différentes qui commencent par exemple, à s'enrouler sur elle-même à des températures diffé- rentes, on peut obtenir un produit conforme à la présente in- vention par un procédé dans lequel, bien que l'enroulement se produise duns toutes les parties des fibres de manière
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simultanée, pendant une certaine phase du traitement, les fi- bres différentes commencent à s'enrouler sur elles-mêmes à des moments différents, pourvu que la dernière proportion de fibres devant s'enrouler sur elles-mêmes commencent à s'enrouler avant que'les premières fibres à s'enrouler sur elles-mêmes aient atteint un degré d'enroulement avancé.
Pour obtenir une résistance élevée à al traction une étoffe uniforme ou des fibres discontinues enroulées l'une dans l'autre, conformément à la présente invention, il est essentiel qu'au cours de la phase d'enroulement des fibres sur elles-mêmes, celles-ci soient aussi libres et aussi exemptes d'entraves que possible, pour amorcer et développer leur fuculté potentielle aussi d'enroulement jusqu'à un degré/avancé que possible, faute de quoi il se produit une condensation non uniforme de l'étoffe, ainsi qu'un enroulement imparfait des fibres sur elles-mêmes.
Si, comme dans le procédé proposé antérieurement, les fibres se tortillent et subissent un mouvement giratoire, les fibres repoussent et gênent les fibres adjacentes, en créant des vi- des et en détruisant l'uniformité de la couche, tout en manquant de créer l'entremêlement tenace adéquat des fibres. Ainsi, deux fibres qui sont en train de s'entremêler peuvent être repous- sées par une troisième fibre qui se tortille sur elle-même, en sorte qu'aucune des trois fibres considérées n'est finule- ment convenablement entremêlée avec les autres, cette situation pouvant se présenter à des degrés divers dans la musse de fibres,.
Pour la même raison, 7,'incorporation de fibres classi- ques, c'est-à-dire de fibres incapables de s'enrouler sur elles- mêmes, tant naturelles que synthétiques, au cours de la pha- se d'enroulement, lorsque les entremêlements ou entrelacements se produisent, affecte défavorablement le comportement des fi- br,es capables de s'enrouler sur elles-mêmes.
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La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'étoffrs textiles non tissées tel que défini dans un paragraphe précédent, ce procédé consistant à soumettre la nuppe ou bande formée sensiblement de 100% de fibres dis- continues synthétiques capables de s'enrouler en spirale ou en hélice, à une première phase dudit traitement d'activation, pour faire en sorte que les fibres s'enroulent en spirales ou en hélices et s'entrelacent ainsi dans une mesure suffisante pour former une étoffe cohérente et autonome, à introduire dans cette étoffe une proportion uniformément répartie d'une autre fibre courte ou discontinue ou d'une fibre courte ou discontinue clussique, naturelle ou synthétique, de façon que les fibres discontinues ainsi introduites pénètrent dans les interstices de l'étoffé,
et à soumettre la nappe ou bande d'étoffe à une ou plusieurs phases ultérieures dudit traitement d'activation, de façon à faire en -sorte que les fibres capables de s'enrouler sur elles-mêmes acquièrent une configuration entièrement en spirale ou en hélice, de manière à serrer l'étoffe et à emprison- ner et bloquer les fibres discontinues introduites dans l'étoffe.'
Pour l'exécution du procédé décrit dans le paragraphe précédent, les fibres discontinues introduites, c'est-à-dire des fibres classiques introduites dans la nappe, doivent se présen- ter sous une forme manipulable et doivent, à cette fin, être à l'état de flocons, c'est-à-dire que leur longueur doit être de l'ordre de 0,3 cm,
de façon que ces fibres puissent être pulvérisées ou vibrées dans la nappe partiellement condensée de fibres capables de s'enrouler sur elles-mêmes .
Lorsqu'on introduit les fibres classiques dans l'étof- fe, après l'entrelacement des fibres capables de s'enrouler sur elles-mêles, mais avant que les spires de ces derniùres fibres soient serrées, le comportement des fibres capables de s'enrouler
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sur elles-mêmes est affecté aussi peu que possible. Au surplus, étant donné que les fibres classiques sont introduites de ma- niére uniforme, pour pénétrer dans les interstices existant dans l'étoffé formée de fibres partiellement enroulées sur elles-mêmes, les fibres classiques peuvent, dans certaines CON- ditions, s'étendre, en forte proportion, transversalement à , l'épaisseur de l'étoffe et former ainsi une couche sur l'étoffé ' finale.
Ceci dépend de la densité de la nappe ou bande de fibres partiellement enroulées en spirale, du mode d'introduction des fibres classiques ou courantes, ,du fait que la nappe ou bande est soumise ou non à des vibrations, les diamètres et/ou des longueurs relatives des fibres enroulées en spirale et des fibres courantes. Ainsi, par exemple, lorsque le rapport des diamètres des fibres enroulées en spirale et des fibres intro- duites est de 10:1 et lorsque ces dernières fibres sont intro- duites, par vibration, dans la nappe de fibres enroulées en spirale, les fibres courantes forment peu ou pas de couche sur l'étoffe.
Il est à noter qu'il importe, dans le cadre de la présente invention, de ne pus utiliser des fibres qui, lors- qu'elles sont activées, c'est-à-dire lorsqu'elles sont amenées à prendre une configuration non droite, forment des noeuds, s'infléchissent, se tordent, se tortillent, subissent un mou- vement giratoire, forment des boucles ou ne sont capables que' de former des spires lâches et pendantes.
La nappe ou bande de base doit, tout au moins initia- lement, et sauf dars le cas exceptionnel indiqué plus loin, être constituée de 100 % de fibres qui forment uniquement des spires hélicoïdales ou en forme de spirale sensiblement à la même vitesse et 2. même degré.
Lorsque les fibres commencent à s'enrouler sur elles-mêmes sous'l'influence du traitement
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thermique ou chimique, elles s'agglomèrent et s'entrelacent avec les fibres voisines et ce n'est que lorsqu'une contrac- tion considérable de la surface de la nappe a eu lieu que les trajets suivis pur les fibres diffèrent de ceux formant des spires régulières et décroissantes;ceci est dû aux pressions ou tensions croissantes qu'une ou plusieurs fibres exercent sur les fibres adjacentes, à mesure que les spires deviennent plus serrées. Cependant, au moment où ce stade a été atteint, l'étoffe a acquis sa forme finale et l'entrelacement maximal des fibres a été assuré de manière irréversible.
L'invention concerne également une étoffe textile non tissée ou un article constitué d'une telle étoffe, comprenant ou contenant des fibres synthétiques discontinues constituées d'au moins deux composants s'étendunt longitudinalement et dis- posés excentriquement, un de ces composants s'étendant dans le même sens, mais ayunt une longueur moyenne inférieure à celle de l'autre, le-5 fibres discontinues étant enroulées l'une dans l'autre pour saisir les fibres adjacentes et être saisies pur elles.
Lorsqu'il est dit plus haut que la nappe ou bande de base est constituée sensiblement uniquement de fibres synthé- tiques discontinues capables de s'enroulor sur elles-mêmes, pos- sédant les propriétés définies ou*que la nappe est constituée de 100% de telles fibres, il s'agit de la condition optimale, compte tenu du fait que d'autres fibres (c'est-à-dire des fibres incapables de s'enrouler sur elles-mêmes ou des fibres qui se tortillent, se tordent, subissent un mouvement giratoire ou se contorsicnnent) ont tendunce à 'entruver l'entrelacement des fibres cupables de s'enrouler sur elles-mêmes et à nuire à l'uniformité du produit, en sorte que ces fibres doivent être éliminées ou que leur proportion doit être muintenue à un mi- nimum.
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La nappe ou bande de base qui n'est pus constituée de
100% de fibres capables de s'enrouler sur elles-mêmes peut convenir, lorsque les autres fibres en présence sont très fi- nes par rapport aux fibres pouvant s'enrouler sur elles-mêmes.
Dans ce cas, la nappe peut contenir, par exemple, 80 % de fibres pouvant s'enrouler sur elles-mêmes et 20% d'autres fibres très fines. La présence des autres fibres est possible, parce que relativement des fibres/très fines n'entravent pas l'enroulement sur elles- mêmes covenable et régulier des fibres pouvant s'enrouler sur elles-mêmes.
Au surplus, pour assurer le comportement désiré des fibres discontinues dont question plus haut, les longueurs de ces fibres discontinues dans une nappe ou bande donnée doivent, de préférence, ne pas varier trop fortement, bien que le pro- cédé soit efficace avec des fibres discontinues dont les lon- gueurs vont d'environ 1,25 cm ou même 0,31 cm ( pour des fibres fines)' jusqu'à 20 cm ou davantage, selon le produit final désiré.
Ainsi, un mélange de fibres .discontinues de 1,25 cm et de 10 cm dans la couche ou nappe ne convient pas.
L'invention est illustrée davantage dans les exemples représentés sur les dessins ci-annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre, en perspective, des sections convenables de fibres syhthétiques possédant les propriétés voulues pour s'enrouler sur elles-mêmes, lorsqu'elles sont traitées par le procédé suivant la présente invention; - la figure 2 est une vue en perspective schématique d'une section de fibres homogènes asymétrique possédant les propriétés voulues pour s'enrouler sur elles-mêmes lorsqu'elle est traitée conformément à la présente invention ;
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- la figure 3 montre, en perspective, des sections de fibres homogènes asymétriques convenables possédant les proprié- tés voulues pour s'enrouler sur elles-mêmes lorsqu'elles sont truitées par le procédé suivent la présente invention ;
- lu figure 4 montre les diverses formes que prend une fibre synthétique expérimentale pouvant s'enrouler sur elle- même, lorsqu'elle est soumise à un truitement thermique, depuis l'élut froid (non traité) jusqu'à 93 C; - les figures 5 à 12 sont, à plus grande échelle, des vues montrant comment une nappe de fibres synthétiques ex- périmentales se transforme lorsqu'elle est soumise à untraite- ment thermique, depuis 1 état froi fnon traité) jusqu'à 93 C.
Les fibres possédant les propriétés désirées, à savoir: (a) de former uniquement des spires on hélice ou en spirale, (b) de s'enrouler sur elles-mêmes à la même vitesse, (c) de s'enrouler sur elles-mêmes au même degré, et (d) de former des spires serrées peuvent être constituées de produits spécialement préparés ou de produits possédant, de manière inhérente, les propriétés précitées, mais ces derniers produits ne possèdent généralement pas la propriété (d) duns une mesure adéquate.
C'est pourquoi les fibres à utiliser dans le cadre de la présente invention doivent être capables, lorsqu'elles sont soumises à un traitement timermique, chimique ou autre, de se comporter de la manière représentée sur la figure 4 des dessins ci-annexés, depuis la phase (a) jusqu'à la phase (f) et, ou be- soin, jusqu'à la phase (h), c'est-à-dire qu'elles doivent pro- gressivement se transformer en spires hélicoïdales serrées.
D'après ce comportement, on comprendra que l'entrelacement ou entremêlement des fibres distinctes, qui ont été posées sous forme d'une nappe désordonnée, de manière à créer une étoffe ou
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structure cohérente est favorise par le fait que, lors de l'enroulement sur elle-même des fibres, les extrémités de chaque fibre s'engagent dans les interstices adjacents entre les fibres voisines, la pénétration des extrémités des fibres dans ces interstices étant facilitée par le fait que le corps incurvé de chaque fibre suit l'extrémité mobile, qui trouve un chemin, à cause de la faible section frontale présentée par la section transversale de la fibre.
Dans le cas d'une nappe ou bande constituée de cer- taines proportions de fibres discontinues différentes (par exemple trois fibres différentes capables de s'enrouler sur elles-mêmes) qui commencent à s'enrouler sur elles-mêmes, par exemple à des températures différentes, les fibres qui s'enrou- lent en premier lieu et les fibres qui s'enroulent en dernier lieu doivent être choisies de façon que les fibres s'enrou- lent en premier lieu n'aient pas atteint un état d'enroulement trop avancé avant que les dernières fibres commencent à s'en- rouler.
Ainsi, comme on le voit à la figure 4, les premières fibres à s'enrouler ne doivent pas avoir atteint un état d'en- roulement supérieur à celui indique en (f) à la figure 4, avant que les fibres s'enroulant en dernier lieu commencent à s'enrouler sur elles-mêmes.
On comprendra, également que les fibres qui, sous l'effet du traitement thermique ou chimique, peuvent passer d'une forme sensiblement droite (en pratique, cette forme peut être arquée), comme montré en (a) à la figure 4, jusqu'à celle d'une hélice serrée, comme montré on (h) à la fig..re 4, formeront, lorsqu'elles sont entrelacées et entremêlées, une étoffe très cohérente, possédunt des dimensions stables,'ainsi qu'une résistance élevée à la traction, la contraction linéai- re étant, par exemple, de l'ordre de 90% . Ainsi, une f:bre
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droite de 55 mm peut finalement se présenter sous forme de spires hélicoïdales ayant une longueur de 5,5 mm.
Il résulte de ce qui précède que' des fibres qui, lors- qu'elles sont soumises à un traitement, se comportent de lu dans le procédé minière décrite/antérieurement proposé, c'est-à-dire des fi- bres qui se tortillent, subissent un mouvement giratoire, se tordent, se contorsionnent ou s'infléchissent ne pénétreront pus aisément, sinon pas du tout, dans les fibres adjacentes, de manière à se mêler à celles-ci, étant donné qu'elles ne possèdent pas l'action d'engagement des fibres qui s'enroulent sur elles-mêmes et présentent une section minimale d' s'attaque'?.
Les produits spécianement préparés du type le plus sa- tisfaisant sont constitués par des fibres comportant au moins deux composants en matière synthétique s'étendant longitudinale- , ment et disposés excentriquement, un composant étant constitué d'une matière synthétique ayant un facteur de rétrécissement, sous l'effet c'un tra tement thermique ou chimique, supérieur ou inférieur à celui du ou des autres composants. Il est pré- férable et plus commode d'utiliser une fibre ne comportant que deux constituants. Une telle fibre est qualifiée de fibre bi- naire" dans la suite du présent mémoire.
On peut également utiliser des fibres possédant une composition homogène, mais une section transversale asymétriques de façon que lu fibre comporte à nouveau deux ou plus de deux (de préférence deux) composants en matière synthétique s'é- tendunt longitudinalement et disposésexcentriquement, dont l'un A une section ',volumineuse'! et l'autre une section "atté- nuée'. Le terme a volumineux" signifie que la section considé- rée présente deux dimensions du même ordre de grandeur, c'est- ' à-dire qu'il s'agit d'une section généralement carrée et cir- culaire (voir la partie B aux figures 2 et 3), tandis que
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le terme "atténué ,,'signifie que lu section présente une di- mension,
qui s'étend dans une direction déterminée à partir de la partie "volumineuse", qui est du même ordre de grandeur que. lu partie volumineuse, tandis que l'autre dimension est sensi- blement plus petite, par exemple de l'ordre de 1 à 3 ou davan- tuge (voir la partie A aux figures 2 et 3). Comme exemples de sections de fibres asymétriques, on peut citer celles ayant la forme d'un trou de serrure avec une fente étroite, celles ayant la forme d'un "T" avec une tête carrée et une âme étroite, l'arme avec une tête agrandie (voir les exemples donnés à la figure 3).
De telles fibres asymétriques discontinues ou court- tes sont soumises à un traitement physique (par exemple thermi- que) ou chimique, qui provoque un rétrécissement de la matière synthétique dont les fibres sont constituées de manière homogè- ne, les deux composants de sections différentes de la fibre réagissent à des vitesses diff6rentes vis-à-vis du traitement de rétrécissement, le composant à section atténuée réagissant plus vite que le composant à section volumineuse, en sorte que la fibre discontinue asymétrique s'enroule sur elle-même en formont des spirales ou hélices, pur suite du rétrécissement inégal des deux composants.
Dans le cas de fibres binaires ou de fibres asymétri- ques homogènes, un constituant possède, après le truitement thermique ou chimique d'enroulement, une longueur moyenne plus courte que celle de l'autre, bien que les deux constituants continuent à s'étendre dans la même direction. Le constituant , - le plus court occupe une position dans laquelle son rayon de courbure est plus court que celui de l'autre constituunt.
Pour la commodité de la description, on fera référença ci-après à des fibres binaires pour décrire ,davantage l'inven- tion.
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Les constituants des fibres binaires peuvent être en des matières synthétiques différentes ou être constitués de la même matière synthétique, auquel cas un constituant est modifié soit (1) en ajoutant une matière d'addition qui (a) augmente son facteur de rétrécissement ou (b) augmente sa vitesse de réaction lors du truitement de rétrécissement (pur exemple traitement thermique ou chimique) soit (2) en modifiant la structure cristalline ou moléculaire de la matière synthétique pur des moyens extérieurs, par exemple par la chaleur, pur des manipulations mécaniques ou pur un rayonnement. On préfère que les fibres binaires soient formées de deux constituants ou com- posants en des matières synthétisas différentes.
L'expression "matières synthétiques différentes!? désigne soit des matières synthétiques totalement différentes au point de vue chimique, telles. que, par exemple, le polypropylène pour un constituant et le polyéthylène pour l'autre constituant, soit des formes apparentées de ce qui constitue chimiquement la même matière synthétique, par exemple du polyéthylène à basse densité pour un constituant et du polyéthylène à densité élevée pour l'autre constituant ou du Nylon 6 pour un constituant et du Nylon 66 pour l'autre constituent.
Dans un procédé'préféré de production de fibres binai- res, deux matières synthétiques fondues différentes sont ame- nées, sous pression, à un orifice de filage ou d'extrusion com- mun qui réunit les deux matières, de manière à former un mono- filament de fibres binaires. Les deux matières synthétiques se rencontrent, de préférence, immédiatement avant l'orifice d'extrusion ou dans cet orifice lui-même, de manière à éviter un mélange désordonné des deux matières. A cette fin, ces ma- tières sont avantageusement maintenues séparées, jusqu'au mo- ment de l'extrusion, par une cloison dans l'orifice.
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Le filament de fibre binaire peut aussi être formé à partir de deux orifices d'extrusion 17 alimentés chacun à partir de sources distinctes de matières synthétiques différentes possé- dant les propriétés voulues, les points de décharge ou embou- chures des orifices étant tellement voisins que les deux cou- runts convergent et se combinent pour obtenir une fibre binaire constituée'de deux composants linéaires distincts.
Les fibres binaires à utiliser dans le procédé suivant la présente invention peuvent également être produites par des techniques de filage par voie humide ou en présence d'un solvant.
Le monofilament de fibre binaire est soit réellement en une seule pièce, soit constitué de composants qui adhèrent l'un à l'autre, deux composants linéaires distincts étant, dans tous les cas, présents. Par ailleurs, pour faire en sorte que les fibres binaires, sous forme de fibres courtes, s'enrou- lent uniquement sous forme d'hélices ou de spirales (c'est-à- dire sans se tortiller, se contorsionner ou subir un mouvement giratoire), il est préférable que les deux constituants ne soient pas, à l'état non enroulé, en vrille autour de leur axe commun, étant donné que ceci donne lieu à des mouvements gira- toires et analogues des fibres, lors du traitement d'enroulement, ce qui n'est pas souhaitable, comme on l'a décrit plus haut.
Les fibres binaires utilisables dans le cadre de la présente invention peuvent posséder les sections transversales suivantes (voir la figure 1) à titre d'exemple : I. Pour une fibre de section circulaire, les deux constituants peuvent être : (a) semi-circulaires, (b) en forme de segments ayant une forme autre que la for- me semi-cirCULSIRE.
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II. Pour une fibre possédant, en section, un axe principal et un axe secondaire, par exemple pour une fibre de section elliptique ou rectangulaire, les deux constituants peuvent se trouver de part et d'autre d'une ligne tracée : (c) sur l'axe principal ou parallèlement à celui-ci ou (d) sur l'axe secondaire ou parallèlement à celui-ci.
III. Pour des fibres possédant d'autres sections, par exemple une section en T, les deux constituants peuvent avoir cha- cun une section transversale elliptique ou rectungulaire et peuvent être disposés en T, l'extrémité d'un des con- stituants étant en une pièce ou étant collée à l'autre constituant, à mi-distance de ses extrémités.
IV. Les deux constituants peuvent chacun présenter une section transversal'.; circulaire ou elliptique et former ensemble une section transversale en forme de huit. (Les figures géométriques évoquées ci-dessus sont purement descriptives et indicatives et les sections réelles des fibres binaires ne correspondent pas nécessairement exactement ou stricte- ment à ces figures; de plus, les sections transversales données ci-dessus sont purement exemplatives et ne consti- tuent pas une liste exhaustive de sections transversales possibles).
V. Un constituant peut comporter un noyau disposé excentri- quement dans l'outre constituant.
Les deux constituants linéaires de la fibre binaire peuvent chacun représenter 50% de la fibre ; bien l'un ou l'autre des constituants peut représenter plus ou moins de 50%, comme indiqué plus hout.
Le filament extrudé ou filé à l'état fondu qui forme la fibre binaire peut être étiré, de manière à présenter un degré déterminé d'orientotion et peut alors être refroidi au
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moyen d'air ou d'eau ou par d'autres moyens appropriés. Après refroidissement, le filament est étiré à l'état froid ou à une température appropriée, selon la matière dont sont formés les constituants, pour effectuer une orientation moléculaire.
Cependant, selon les types de matière synthétique utilisée, l'étirage doit seulement s'effectuer dans une mesure telle qu'aucune contraction ou séparation différentielle subséquente des constituants n'ait lieu lors du relâchement de la fibre, ce qui rendrait les fibres impropres à être utilisées dans le procédé suivant la présente invention tel qu'il est décrit dans le présent mémoire, par exemple par suite d'une torsion axiale des constituants l'un autour de l'autre,'par suite d'un enrou- lement prématuré excessif ou par suite d'une séparation des constituants. Les considérations émises ci-dessus s'appliquent également à d'autres modes de production de fibres synthétiques, ou pur exemple aux fibres filées par voie humide 7en présence d'un solvant.
On choisit les matières synthétiques dont sont con- stitués les deux composants des fibres binaires, de façon que ces composants restent réunis, c'est-à-dire forment une pièce, au cours du traitement d'enroulement et dans le produit fini ou de façon que ces composants puissent subir une dissociation au cours de la phase finale d'enroulement. Cette dissociation est provoquée en choisissant des matières synthétiques pour les deux composants, qui adhèrent l'une à l'autre au cours du fila- ge, de l'orientation, du découpage en fibres courtes et de la pose des fibres pour former une nappe ou bande, mais qui se séparent sous l'influence de la chaleur ou lors d'un truitement chimique au cours des phases finales d'enroulement.
Ainsi, une fibre binaire, dans laquelle un des constituants est du poly- propylène et l'autre du polyéthylène de densité élevée peut
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être amenée à se scinder en ses deux composants à une tempéra- ture élevée, lorsque l'enroulement est presque terminé. La scission longitudinale que peuvent subir des fibres discontinues, est évidemment réglée, en partie, par la liberté que ces fibres ont de scinder et de se séparer, car dans les parties des fi- bres distinctes qui sont fermement aggripées ou entourées par d'autres fibres discontinues, une scission effective en parties distinctes est empêchée. En séparant effectivement les fibres en direction longitudinale, de cette manière, la texture et le toucher de l'étoffe sont modifiés.
La formation de lu nappe ou bande initiale de fibres discontinues, avant le traitement d'enroulement, constitue une phase critique du procédé et a uncinfluence considérable sur le produit final. Il est essentiel que le support de la bande ou nappe n'affecte pas la liberté des fibres à s'enrouler sur elles- mêmes, à s'entrelacer et à se condenser, ni la liberté de l'é- toffe formée à se contracter de manière uniforme. On comprendra également que, si la nappe ou bande est posée sur une surface plane, par exemple une bande ou feuille en métal, la surface du tissu final qui se trouve à la partie supérieure est diffé- rente de celle qui est contact avec la bande ou feuille, c'est-' à-dire que la surface inférieure est plus plane et plus régu- lière que la surface supérieure.
Pour permettre aux fibres et à l'étoffe en cours de formation de se déplacer sans entraves ni contraintes, lu nappe ou bande peut être posée dans un liquide à base d'eau, dont la densité a été réglée, au besoin, (et qui peut contenir un agent mouillant) de façon que les fibres soient en suspension dans le liquide ou aient tendance à flotter vers la surface de ce liquido.
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Cependant, pour régler les surfaces du produit final, la nappe ou bande peut, tout au moins au cours des phases fi- nules d'enroulement, être condensée ou comprimée entre des sur- faces plunes, par exemple entre des bandes en métal. Il importe cependant que les bandes en métal ne compriment pas trop forte- ' ment la nappe ou bande, jusqu'à ce que l'enroulement des fibres sur elles-mêmes et la contraction de l'étoffe soient bien avan- cés, sinon une structure non uniforme avec des vides désordon- nés, souvent de grandeimension, est créée.
Ainsi, une nappe de fibres discontinues binaires po- sées dans de l'eau et portées dans de l'eau peut être chauffée, de maniére à provoquer un enroulement des fibres discontinues et unjrétrécissement de l'étoffe en cours de formation, celle-ci passant ensuite entre des bandes métalliques qui convergent, ces bandes pouvant également être chauffées, pour régler la forme finale de la surface de l'étoffe, sur ses deux faces.
Au cours de la pose des fibres discontinues dans un liquide à densité élevée, on fait en sorte que ces fibres s'é- . tendent toutes sensiblement en direction horizontale et soient disposées en profondeur. Même si de nombreuses fibres viennent heurter, au cours do leur pose, la surface du liquide par leur bout, elles prennent immédiatement après une position horizontu- le.
Pur contre, si les fibres sont posées sur une surface soli- de, par exemple sur une bande en métal, les premières fibres posées forment une couche de fibres disposées horizontalement au hasard, présentant un grand nombre d'interstices, dans les- quels une certaine nroportion des fibres posées ultérieurement tombent par leur bout et restent ainsi sensiblement verticales, en sorte que le produit final acquiert un aspect totulement différent en suriace.
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En variante, on permet uux fibres discontinues de passer dans l'intervalle ménagé entre deux surfaces convergentes (qui peuvent être mobiles), l'intervalle initial entre les surfaces étunt tel qu'un pompage dos fibres TRANversalement à l'intervalle est réduit à un minimum; dune cc cas, des vibra- tions peuvent être appliquées à l'une et/ou l'autre dos surfa- ces.
Lu nappe, légèrement confinée entre les deux surfuces, est ensuite soumise à un chauffage, pour ussurer un enroulement des fibres et les surfuces convergent encore dovantage au cours r des phases finales, pour conférer un aspect régulier uux surfaces de l'étoffe,
Les surfuces convergeuntes peuvent être plunes ou courbées en section trunsversule ou peuvent être constituées par des surfaces coniques coaxiales, pour la production d'un produit tubulaire, Les fibres discontinues peuvent tomber entre les surfaces ou pauvent être tirées vers le huut entre les sur- fuces, dès que les fibres contenues dans la nappe ou bunde se sont enroulées suffisamment pour s'entrelacer et produire une étoffe cohérente capable de supporter une traction.
Au lieu d'obtenir une étoffe en forme de feuille ou une étoffe tubulaire par le procédé suivunt lu présente invention, tel que décrit plus haut, on peut obtenir directement des arti- cles de forme déterminée à partir de fibres discontinues. Pour lu production d'articles de forme déterminée, un dispositif con- formateur est nécessaire, muis ce dispositif conformuteur doit pouvoir subir une contraction suffisunte, pour permettre le rétrécissement très important en surface de lu nappe de fibres, en particulier vu cours des phases antérieures du traitement d'enroulement des fibres sur elles-mêmes (voir le tableau I donné plus loin).
Les fibres discontinues à l'élut *,froid,,
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(c'est-à-dire à une température de 18 C) peuvent être disposées - sur le dispositif conformateur pur aspiration d'air ou aspira- tion d'un liquide à travers los trous ou les pores ménagés dans la surface,du dispositif conformuteur ou pur dépôt électro... statique, après quoi le dispositif conformuteur est contracté, lorsque le traitement d'enroulement est appliqué uux fibres dé- posées.
En disposant convenablement les trous ou les pores ou la matière superficielle pouvunt être chargée électrostatique- ment du dispositif conformateur, des fibres peuvent être dépo- sées sur des p; rties déterminées d'avance du dispositif confor- mcteur. On peut également mettre les fibres discontinues en sus- pension dans un liquide, dont la densité a été réglée pour se rapprocher de celle des fibres discontinues, de façon qu'un dispositif conformatour immergé soit totalement entouré de fi- bres discontinues réparties de manière adéquate, en sorte que, lorsque le traitement d'enroulement commence (par exemple en chauffant le liquide) les fibres s'enroulent sur elles-mêmes, de manière à former une "étoffe cohérente, qui se contracte sur le dispositif conformateur,
dont on provoque alors la contraction dans une mesure proportionnelle à celle dont l'é- toffe se contracte elle-même.
Lorsqu'une nappe ou bande de fibres discontinues doit être formée dans de l'air (c'est-à-dire pas dansun liquide) des problèmes se posent pour la manutention des fibres, comme cela est bien connu dans lu pratique textile courante. Pour obtenir des nappes ou bandes de fibres, dans lesquelles les fibres discontinues s'étendent tout à fait au hasarda par oppo , sition à ce qui se passe dans un fil tordu où les fibres discon- tinues sont toutes dans un parallélisme général, on peut uti- liser les machines classiques servant à la formation de nappes désordonnées.
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Une des'raisons principales pour lesquelles des diffi- cultés peuvent se produire pour lu manutention des fibres dis- continues, dans le cadre de la présente invention, est due au rapport très élevé entre la longueur et le diamètre des fibres (rapport L,D) et, pur conséquent, à l'absence de rigidité des fibres et à leur tendance à adhérer l'une à l'autre, spéciale- ment lorsqu'il s'agit de fibres de très faible denier.
Bien que pour de nombreuses applications, dans le ca- dre de lu présente invention, un rapport L:D faible dos fibres discontinues puisse donner les résultats désirés, des fibres discontinues fines ayant un rapport L:D relativement élevé doivent presque certainement exiger in truitement à l'aide d'une machine de formation de nappes duns lesquelles les fibres sont réparties au hasard, pour mettre les fibres en place duns une nappe ou bande, avant le traitement d'enroulement. On peut en= suite, au besoin, fuire passer la nuppe dans laquelle les fi- bres sont réparties au hasard, en dessous de lu surfuce d'un liquide de fuible densité, qui peut uugmenter l'écurtement en- tre les fibres.
De même, lorsqu'on utilise des fibres disconti- nues courtes et très fines, il peut être nécessaire de faire passer ces fibres, de munière connue, dans un champ électrique, pour séparer les fibres qui adhèrent l'une à l'autre.
Pour un rapport L;D donné, plus le diamètre des fibres est élevé, plus il est facile de les manipuler et lorsque le diamètre des fibres est tellement grand (par exemple de 0,025 mm ET davantage) quo les fibres sont plutôt qualifiées de "TIGES" plutôt que de fibres textiles, la manipulation de ces fibres ou "tiges" devient d'autant plus facile que ces fibres ou "tiges" sont plus grosses. Il est à noter que la présente invention peut s'appliquer à des "tiges" très ;rosses ayant, par exemple, un diamètre de 0,31 ou 0,62 cm, à condition que le
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rapport L :D soit raisonnuble.
Le truitement d'enroulement auquel les fibres binaires sont soumises dépend des matières synthétiques dont les consti- tuants des fibres sont faits, ce truitement d'enroulement pou- vunt être un traitement thermique ou un traitement chimique.
Lu manière dont le traitement, thermique ou chimique, est appliqué dépend également des matières synthétiques en pré- sence. Dans le cas d'un traitement thermique, une fibre binaire en polyéthylène de densité élevée et en polyéthylène de faible densité peut être traitée rapidement en une seule phase, tandis qu'une fibre binaire en Nylon 6 et en Nylon 66 peut exiger un truitement thermique échelonné et réglé avec soin, chaque appli- cation de chaleur se faisant très rapidement et étant suivie d'un refroidissement rapide, pour éviter une fixation par la chaleur du Nylon à l'état semi-cnroulé.
Les exemples suivants décrivent des traitements ther- miques applicables.
EXEMPLE I
Une nappe de fibres binaires, dont un/constituant est du Nylon 6 et l'autre du Nylon 66 a été truité thermiquement dans une utmosphère inerte (pur exemple une atmosphère d'azote) pour éviter la dégradation du Nylon aux températures élevées.
Dans la première phuse, la nappe a été soumise à une tempéra- ture de 170 C pendant 1 seconde, puis refroidie rapidement, pour provoquer un enroulement initial des fibres sur elles-mêmes.
Au cours de la seconde phase, la nappo a été soumise à une tem- péruturc de 200 C et à nouveau refroidie rupidement. Finalement, la nappe u été soumise à une température de 230 C pendant envi- ron 2 secondes , puis refroidie (cette phase de refroidissement ! ne doit pas être aussi rapide que les phases initiules).
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EXEMPLE II
Une nappe de fibres binaires dont un constituant est du polyéthylène busse densité et l'autre du polyéthylène huute den- . , sitéa été posée duns de l'eau à 40 C et la tempéruture u été élevée jusqu'à 55 C. A cette tempéruture, un enroulement suffi- sant a eu lieu pour provoquer un entrelacement des fibres et lu nappe, qui avait subi une contruction linéaire de 20%, a pu être traitée avec ménagement. La nuppe a été retirée de l'eau et placée entre des plaques métalliques perforées, entre les- quelles elle étuit soumise à une légère pression. L'ensemble a alors été placé dans de l'eau à 65 C pendant 2secondes, puis re- tiré de l'eau.
Les plaques ont été ensuite rapprochées davanta- ge, pour rétablir la légère pression appliquée à la nappe, après quoi on a mis l'ensemble dans de l'eau à 82 C, A ce stude, lu nappe était bien comprimée et condensée et elle présentait une surface très lisse, tout en uyunt subi une contruction linéaire de 40%. Lu nappe a été finalement plucée dans de l'eau à 100 C pendant 5 secondes, saus que les plaques et la surface de lu nappe. subissent une altération.
On donnera ci-après quelques commentaires sur les des- sins ci-joints, La figure 1 montre des sections de fibres binai- res comportant deux constituants s'étendant longitudinalement -. , . et disposées excentriquement, un de ces constituants étant en une mutière synthétique :ayant un facteur de rétrécissement ther- mique ou chimique plus élévé ou moins élevé que l'autre consti- tuant. Les figures 2 et 3 montrent les sections de fibres homo- gènes asymétriques comportant deux constituants s'étendant lon- gitudinalement et disposés excentriquement, dont l'un (B) pré- sente une section volumineuse et l'autre (A) une section atté- nuée.
Les sections illustrées aux figuras 1 à 3 des dessins ci- annexés et décrites plus haut sont uniquement des exemples et les
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figures 1 à 3 ne sont pus exhaustives. La figure 4 montre com- ment se présente successivement une fibre binaire expérimentale d'une section telle que celle montrée à la figure 1 (I,a), les deux constituants étant respectivement du polyéthylène de densité . élevée et du polyéthylène de faible densité, le polyéthylène de faible densité étant le premier à'commencer à rétrécir (étant donné qu'il possède le pouvoir rétrécissant le plus élevé sous l'effet de la chaleur). On observera que la fibre prend pro- gressivement une forme d'hélice de plus en plus fermée.
Au mo- ment où une température de 490C, figure 4 (c), a été atteinte, lu fibre s'est enroulée, de manière à former un "cercle" complet, c'est-à-dire qu'elle forme virtuellement une figure formée.
Dans le cas de fibres isolées, lu forme finale est celle d'une hélice fermée, figure 4 (h) de diamètre constunt et d'une lon- gueur axiale excédant le diumètre de la fibre (pour une fibre de longueur pratique utilisable dans le cadre de l'invention), mais comme on le voit en considérant lu figure 12, la configu- rution d'hélice montrée à la figure 4 (h) n'est pus atteinte, pur suite des influences mutuelles que les spires des fibres adjacentes exercent l'une sur l'autre au cours des phases ulté- rieures de l'enroulement (c'est-à-dire aux températures supé- rieures à environ 60 C duns l'essai illustré).
La figure 4 (h) montre cependant combien lu spire formée par des fibres binuires peut être serrée et elle montre, pur conséquent, les forces po- tentielles disponibles pour obtenir une étoffe cohérente possé- dant une grande résistunce à lu traction et une bonne stabilité de dimensions.
Les figures 5à 12 montrent comment se déforment pro- gressivement des fibres binaires telles que colle illustrée à le figure 4, lorsqu'elles sont assemblées sous forme d'une nappe ou bande, lors d'un traite ment thermique, les diverses
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, phases de traitement thermique ayant lieu aux mêmes températures qu'à la figure 4. Les fibres discontinues ont été posées uu ha- sard dans de l'eau sous forme d'une nappe ou bande et la tempé- rature de l'eau a été élevée depuis environ 18 C jusqu'à 93 C.
Le tableau 1 suivant indique pour chacune des figures 5 à 12 les températures ainsi que lu contraction de surface que subit la nappe, avec des commentaires sur l'état des fibres.
Tableau I
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<tb> Fig. <SEP> Temp..Contruction <SEP> Commentaires
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La mutièro en feuille ou tubulaire obtenue par le pro- cédé suivant la présente invention, tel qu'il a été décrit plus huut, peut être soumise à divers traitements ultérieurs ou à divers traitements nu cours des phases finales de l'enroulement des fibres sur elles-mêmes.
Ainsi, lorsque le degré désiré d'enroulement des fi- bres sur elles-mêmes et lu condonsution de l'étoffe obtenue ont eu lieu, l'étoffe peut : ' ' (u) être pulvérisée à l'aide d'un adhésif ou trempée dans un adhésif qui, lors de son durcissement ultérieur, provoque une liaison accrue entre les fibres composantes; (b) être pulvérisée à l'aide d'un solvant ou trempée dons un solvant qui provoque le ramollissement d'au moins un des constituunts des fibres et rend ce constituant adhésif, de telle sorte, qu'après séchage, des points d'adhérence sont créés entre lés fibres ou entre certaines d'entre elles, ce .qui augmente la liaison entre les fibres.
(c) après le traitement décrit en (a) ou (b) ci-dessus, l'étoffe peut être soumise à un traitement thermique (pur exemple) pour faire en sorte que les fibres composantes s'enroulent encore davantage l'une sur l'autre.
L'effet des traitements (a) ou (b) est d'augmenter la résistance à la traction de l'étoffé, lorsque celle-ci n'a pas été entièrement condensée et est peu stable quant à ses dimen- sions et possède, pur conséquent, une résistance à la traction relativement faible.
Le traitement mentionné en (c) ci-dessus est particu- lièrement efficace, lorsque la nappe est trempée dans du latex de caoutchouc ou dans une sutre matière élastomère appropriée, qui est ensuite séchée à une température ne dépassant pas la
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température de traitement final atteinte avant que la nappe soit trempée duns le Intex ou autre matière, lu nippe étont fil nulement, lorsque le latex ou uutre matiére à sécher, soumise à un traitement à une température plus élevée, pour fuire en sorte que les fibres s'enroulent davantage sur elles-mêmes et que le latex ou autre matiére soit sollicité.
Des nuppes, blocs ou cylindres condensés et épuis de fibres enroulées l'une sur l'autre suivant la présente inven- tion, ayant éventuellement subi les traitements (a), (b) ou (c) susdécrits ou AYANt subi un traitement tel que les fibres soiont fortement enroulées sur elles-mêmes, peuvent être découpés en deux ou plus de deux couches, par découpage suivant leplan mé'- diun ou parallélement à ce plan, ces produits pouvant aussi être pelés pour former un: feuille continue sensiblement de lu même manière que celle utilisée pour lu production de bois contreplaqué, ce qui permet d'obtenir des feuilles plus minces d'une étoffe textile non tissée.
Une nappe condensée d'épaisseur double suivant lu pré- sente invention pout également être couverte, sur chaque surface, d'un tissu de support collé, PAR exemple un tissu tissé en jute, après quoi le produit peut être divisé en deux parties par dé- coupuge dans le plan médian, ce qui permet d'obtenir deux cou- ches identiques sur un support, chacune de ces couches syant une surface qui ressemble à celle d'un poil coupé.
L'invention permet également de gaufrer l'une et/ou l'uutre des surfuces de lu nippe aprés la phase fincle du trui- tement d'enroulement des fibres sur elles-mêmes ou au cours de cette phase. Le produit partiellement ou entièrement condensé peut également être soumis à une pression élevée entre des pla- teaux chauffés ou des rouleaux chauffés, de manière à être com- primé, pour former une feuille ajourée, dons la:
quelle les
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fibres sont reliées entre elles par la chaleur dans le cas d'un produit partiellement condensé, ou pour former une feuille plei- ne ou une feuille à surface pleine, dans le cas d'un produit complètement condensé, les feuilles pressées à chaud ayant une résistance élevée à la traction, en comparaison de celles d'un article moulé "par injection ou extrudé, en raison du fait que les fibres initiules ont été orientées moléculairement.
L'une et/ou l'autre des surfaces du produit final peu.. vent être "dressées" ou "brossées" comme dans le cas de couver- tures textiles ou de tissus analogues, de manière à produire une nappe plus poilue.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits plus haut et que les produits suivant l'invention peuvent être soumis à de nombreux traitements auxquels les é- textiles toffes/classiques peuvent être soumises.