CA2956186C - Method and machine for manufacturing an object having a fibrous matrix and object obtained - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET MACHINE DE FABRICATION D'UN OBJET A MATRICE FIBREUSE ET OBJET
OBTENU
[01] La présente invention concerne le domaine technique de la fabrication d'objets à matrice fibreuse par voie liquide. Dans une application préférée mais non exclusive, l'invention concerne la fabrication d'objet à matrice fibreuse comprenant notamment des fibres de cellulose. METHOD AND MACHINE FOR MANUFACTURING A FIBROUS MATRIX OBJECT AND OBJECT
OBTAINED
[01] The present invention relates to the technical field of manufacture of die-cast objects fibrous liquid. In a preferred but not exclusive application, the invention concerns the manufacture of an object with a fibrous matrix comprising in particular fibers of cellulose.
[02] Au sens de l'invention, il convient d'entendre par objet à matrice fibreuse tout objet contenant des fibres qui assurent en partie au moins la cohésion dudit objet.
A titre d'exemple d'objet comprenant une matrice de fibre de cellulose, il est possible de citer une feuille de papier, une feuille de carton, un objet en papier mâché ou papier/carton moulé tels que, par exemple, les éléments de calage d'objet pour le conditionnement ou les boîtes à oeufs, des filtres sans que cette liste ne soit ni exhaustive ni limitative. De plus, il doit être noté que l'invention ne se limite pas à
la fabrication d'objet dont la matrice fibreuse est principalement formée de fibres de cellulose, les exemples précédents et suivants étant donnés en raison de leur caractère commun et répandu. [02] Within the meaning of the invention, the term “matrix object” should be understood fibrous any object containing fibers which ensure at least in part the cohesion of said object.
For exemple of object comprising a cellulose fiber matrix, it is possible to cite a sheet of paper, a sheet of cardboard, a papier-mâché object or molded paper/cardboard such as that, for example, the object wedging elements for packaging or egg boxes, filters without this list is neither exhaustive nor restrictive. Additionally, it should be noted that the invention is not limited to the manufacture of objects whose fibrous matrix is mainly made up of cellulose fibers, preceding and following examples given because of their character common and widespread.
[03] Une feuille de papier est généralement formée en déposant en continu de la pâte à papier sur un support formé par une toile hydrophile sans fin au travers de laquelle une partie de l'eau de la pâte à papier diffuse ou s'écoule naturellement, l'élimination de l'eau étant accélérée par aspiration préalablement à un pressage puis un chauffage de manière à éliminer la majeur partie de l'eau tout en conservant une siccité supérieure à 90%. [03] A sheet of paper is generally formed by continuously depositing paper pulp on a support formed by an endless hydrophilic web through which part of the water pulp diffuses or flows naturally, the elimination of water being accelerated by suction prior to pressing then heating in order to eliminate the majority water while maintaining a dryness greater than 90%.
[04] Les objets en papier mâché ou papier/carton moulé sont formés par le dépôt dans une forme en fils métallique d'une pâte à base de fibre de cellulose. Ce dépôt est ensuite suivi d'une élimination de l'eau par aspiration, pressage et chauffage, pour obtenir des coques. [04] Paper mache or molded paper/cardboard objects are formed by the deposit in a wire form of a pulp based on cellulose fibre. This deposit is then followed by a removal of water by suction, pressing and heating, to obtain shells.
[05] Ces techniques permettent de fabriquer les objets à matrice fibreuse mais ne permettent pas d'assurer un contrôle optimal des formes obtenues ou de la texture voire de la distribution des fibres dans l'objet à matrice fibreuse. [05] These techniques make it possible to manufacture objects with a fibrous matrix but do not allow not to ensure optimal control of the shapes obtained or of the texture or even of the cast fibers in the fibrous matrix object.
[06] II est donc apparu le besoin d'un procédé qui permette un contrôle optimal de la distribution des fibres dans l'objet fabriqué.
Date reçue / Date received 2021-12-16 la RÉSUMÉ
[06a] Afin d'atteindre cet objectif, selon un premier aspect, un procédé de fabrication d'un objet à matrice fibreuse est présenté consistant à déposer, sur une face de réception d'un support, au moins une pâte fibreuse, comprenant au moins des fibres et un liquide de transport et à éliminer une partie au moins du liquide de transport, la face de réception étant adaptée ou configurée pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers du support sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/support, selon lequel la partie du support constitutive de la face de réception au moins est poreuse et formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à
alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 1000.
[06b] Selon un autre aspect, une machine est présentée pour la fabrication d'un objet à matrice fibreuse, comprenant un premier support avec une face de réception d'une pâte fibreuse pour la formation de l'objet comprenant au moins des fibres et un liquide de transport, la face de réception étant adaptée ou configurée pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers du support sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/support, selon laquelle la partie du premier support constitutive de la face de réception au moins est poreuse et formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité
avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 100 . [06] It therefore appeared the need for a method which allows a control optimal distribution of fibers in the manufactured object.
Date received / Date received 2021-12-16 the ABSTRACT
[06a] In order to achieve this objective, according to a first aspect, a method of making an object with a fibrous matrix is presented consisting in depositing, on one side of receipt of support, least one fibrous pulp, comprising at least fibers and a liquid of transportation and disposal at least part of the transport liquid, the receiving face being adapted or configured for that the transport liquid does not percolate naturally through the support without solicitation outside and for the transport liquid to percolate in the support when a solicitation controlled is applied to all or part of the paste/carrier system, according to which the part of support constituting the reception face at least is porous and formed in at least part by an isotropic or substantially isotropic material comprising a foam with open cells and/or an open-cell material obtained in part at least by particle agglomeration and having a wettability with the transport liquid such that the angle contact from a drop of the transport liquid with the receiving face is greater than or equal at 1000.
[06b] According to another aspect, a machine is presented for the manufacture of a matrix object fibrous, comprising a first support with a surface for receiving a paste fibrous for formation of the object comprising at least fibers and a liquid of transportation, the face of reception being adapted or configured so that the transport liquid does not don't percolate naturally through the support without external stress and so that the liquid of transport percolates in the support when a controlled stress is applied to all or part of the paste/carrier system, wherein the part of the first carrier component of the face receiving at least is porous and formed at least in part by a material isotropic or substantially isotropic comprising an open-celled foam and/or a honeycomb material open obtained at least in part by agglomeration of particles and exhibiting wettability with the transport liquid such that the contact angle of a drop of the transport liquid with the receiving face is greater than or equal to 100 .
[07] Selon un autre aspect, un procédé de fabrication d'un objet à
matrice fibreuse est présenté
consistant à déposer, sur une face de réception d'un support, au moins une pâte fibreuse comprenant au moins des fibres et un liquide de transport et à
Date reçue / Date received 2021-12-16 éliminer une partie au moins du liquide de transport. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que :
¨ la partie du support constitutive de la face de réception au moins est poreuse et formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau poreux obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 900, ¨ et la face de réception est adaptée ou configurée pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers du support sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/support. [07] According to another aspect, a method of manufacturing an object to fibrous matrix is presented consisting in depositing, on a receiving face of a support, at least one fibrous pulp comprising at least fibers and a transport liquid and at Date received / Date received 2021-12-16 remove at least part of the transport liquid. According to the invention, the process is characterized in that:
¨ the part of the support constituting the receiving face is at least porous and formed in part at least by an isotropic or substantially isotropic material comprising an open-celled foam and/or a porous material obtained by at least part by agglomeration of particles and having a wettability with transport liquid such that the contact angle of a drop of the transport liquid transportation with the receiving side is greater than or equal to 900, ¨ and the receiving face is adapted or configured so that the liquid of transportation does does not percolate naturally through the support without external stress and for that the transport liquid percolates in the support when a stress ordered is applied to all or part of the paste/substrate system.
[08] La mise en oeuvre d'un tel support permet un contrôle optimal de la distribution des fibres dans la mesure où tant que la sollicitation commandée n'est pas appliquée le liquide de transport ne percole pas dans le support et la concentration en liquide de transport de la pâte déposée sur la face de réception ne varie pas. De plus, la faible mouillabilité du matériau poreux constitutif de la face de réception vis-à-vis du liquide de transport permet une très grande précision de dépôt dans la mesure où lors du dépôt d'une goutte ou de petites quantités de pâte sur la face de réception cette faible mouillabilité évite un étalement du dépôt de sorte que celui-ci est parfaitement maitrisé.
Par ailleurs, la faible voire très faible mouillabilité induit un comportement quasiment binaire du support. En effet, tant qu'aucune sollicitation n'est appliquée, le liquide de transport ne percole pas dans le support tandis que lorsque qu'une sollicitation est appliquée une fois que le liquide de transport a traversé le support l'énergie nécessaire pour maintenir la percolation du liquide de transport diminue en raison des phénomènes de capillarité favorisés par la faible mouillabilité du matériau constitutif du support. Dit autrement, en dehors de toute sollicitation supérieure à un seuil donné le matériau poreux constitutif de la face de réception est imperméable au liquide de transport, tandis que lorsque la sollicitation dépasse ce seuil la percolation commence et le matériau n'est plus imperméable au liquide de transport tant qu'une sollicitation est maintenue. [08] The implementation of such a support allows optimal control of the distribution of fibers insofar as as long as the controlled stress is not applied on transport liquid does not percolate in the support and the concentration in liquid transport of the paste deposited on the receiving face does not vary. Furthermore, the weak wettability of the porous material constituting the receiving face vis-à-vis liquid from transport allows a very high precision of deposit insofar as during the deposit a drop or small amounts of paste on the receiving side this weak wettability prevents spreading of the deposit so that it is perfectly mastered.
Furthermore, the low or even very low wettability induces a behavior nearly support binary. Indeed, as long as no solicitation is applied, the liquid transport does not percolate in the support whereas when a solicitation is applied after the transport liquid has passed through the support the energy necessary to maintain the percolation of the transport liquid decreases due to the phenomena capillarity favored by the low wettability of the constituent material of the medium. Said otherwise, apart from any solicitation above a given threshold on material constituent of the receiving face is impermeable to the liquid of transportation, while that when the stress exceeds this threshold, percolation begins and the material is not more impermeable to the transport liquid as long as a stress is maintained.
[09] Il doit de plus être souligné que la faible mouillabilité du matériau poreux facilite le décollement ou le démoulage sans peluchage de l'objet à matrice fibreuse fabriqué. De plus, la faible mouillabilité voire très faible mouillabilité en surface et interne du matériau poreux constitutif de la face de réception permet d'éviter un colmatage de ce matériau notamment lorsque les pores sont de très petites tailles. [09] It must also be emphasized that the low wettability of the material porous facilitates the detachment or demolding without fluffing of the fibrous matrix object made. Of plus, the low or even very low wettability on the surface and internal of the material component of the receiving face makes it possible to avoid clogging of this material especially when the pores are very small.
[10] Le caractère isotrope ou sensiblement isotrope du matériau constitutif de la surface de réception permet un bon contrôle de la percolation au niveau de la face de réception ainsi que dans le c ur du matériau. De plus, ce caractère isotrope ou sensiblement isotrope permet une mise en forme de la face réception par usinage par ablation de matière en veillant à ne pas fermer les pores au niveau des surfaces usinées de sorte que le matériau usiné conserve ses caractéristiques de porosité et de mouillabilité en surface et dans la masse du matériau poreux. [10] The isotropic or substantially isotropic nature of the constituent material of the surface of reception allows a good control of the percolation on the level of the face of reception as well as in the heart of the material. Moreover, this isotropic character or noticeably isotropic allows shaping of the reception face by machining by removal of material, taking care not to close the pores on the machined surfaces so that the machined material retains its characteristics of porosity and surface wettability and in the mass of the porous material.
[11] L'invention concerne aussi une machine pour la fabrication d'un objet à
matrice fibreuse conforme à l'invention comprenant au moins :
¨ des moyens d'apport de pâte fibreuse comprenant au moins des fibres et un liquide de transport, ¨ un premier support avec une face de réception de la pâte pour la formation de l'objet à matrice fibreuse, ¨ de moyens d'application commandée d'une sollicitation pour l'élimination d'une partie au moins du liquide de transport, caractérisée en ce que.
¨ la partie du support constitutive de la face de réception au moins est poreuse et formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 90 , ¨ et la face de réception est adaptée ou configurée pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers du support sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsque la sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/support. [11] The invention also relates to a machine for the manufacture of an object to matrix fiber in accordance with the invention comprising at least:
¨ fibrous pulp supply means comprising at least fibers and a liquid transportation, ¨ a first support with a face for receiving the dough for the formation of the object with fibrous matrix, ¨ means of controlled application of a stress for the elimination from one part at least transport liquid, characterized in that.
¨ the part of the support constituting the receiving face is at least porous and formed in part at least by an isotropic or substantially isotropic material comprising an open-celled foam and/or an open-celled material obtained at least in part by agglomeration of particles and having a wettability with the transport liquid such as the contact angle of a drop of transport liquid with the receiving face is greater than or equal to 90, ¨ and the receiving face is adapted or configured so that the liquid of transportation does does not percolate naturally through the support without external stress and for that the transport liquid percolates in the support when the stress ordered is applied to all or part of the paste/substrate system.
[12] Au sens de l'invention les caractéristiques de mouillabilité du matériau poreux constitutif du support sont présentes au niveau de la surface de réception mais également au c ur du matériau poreux. [12] Within the meaning of the invention, the wettability characteristics of the material porous constituting the support are present at the receiving surface but also at the heart of the porous material.
[13] Au sens de l'invention, le terme percolation désigne le phénomène physique caractérisé en ce qu'en deçà d'un seuil de sollicitation le liquide de transport ne pénètre pas dans le support et reste à la surface de ce dernier tandis qu'au-delà de ce seuil de sollicitation le liquide de transport pénètre et traverse le support. [13] Within the meaning of the invention, the term percolation designates the phenomenon physical characterized in that below a stress threshold the liquid of transport does not penetrate not in the support and remains on the surface of the latter while beyond this threshold of stress the transport liquid penetrates and passes through the support.
[14] Au sens de l'invention, le terme pâte désigne tout mélange quelque soit les proportions respectives de liquide de transport, de fibres destinées à former la matrice fibreuse et d'adjuvants chimiques ou autres, additifs et/ou charges solides éventuels. De manière préférée, la pâte comprend suffisamment de liquide transport pour être malléable et, de préférence plus de 30% en masse de liquide de transport. Au sens de l'invention, le terme pâte englobe également un mélange comprenant du liquide de transport et des fibres, qui possède un comportement fluide comme cela est, par exemple, le cas lorsque la pâte comprend plus de 90% en masse de liquide de transport. [14] Within the meaning of the invention, the term dough designates any mixture whatever them respective proportions of transport liquid, of fibers intended to form the matrix fiber and chemical or other adjuvants, additives and/or solid fillers possible. Of Preferably, the paste includes enough transport liquid to be malleable and preferably more than 30% by mass of transport liquid. At direction of the invention, the term paste also encompasses a mixture comprising liquid of transport and fibers, which possesses a fluid behavior as is, by example, the case when the paste comprises more than 90% by mass of liquid of transportation.
[15] Au sens de l'invention, le terme objet à matrice fibreuse englobe toute sorte d'objet tels que par exemple des objets minces comme une feuille de papier ou de carton, des objets épais comme des plaques, des objets en volume présentant des dimensions supérieures au millimètre dans les trois directions, ces objets pouvant être creux ou pleins, sans que cette liste ne soit ni limitative, ni exhaustive. [15] Within the meaning of the invention, the term fibrous matrix object encompasses any kind of object such as for example thin objects like a sheet of paper or cardboard thick objects such as plates, objects in volume presenting dimensions greater than one millimeter in the three directions, these objects being able to be hollow or full, without this list being either limiting or exhaustive.
[16] Dans le cadre de l'invention, le terme dépôt doit être entendu au sens large et englobe notamment un dépôt par projection, un dépôt par trempage, un dépôt en écoulement, l'injection dans un moule ou toute autre technique permettant d'appliquer, mettre ou déposer la pâte sur la face de réception et/ou sur une épaisseur de pâte et/ou de matrice fibreuse préalablement déposée. [16] In the context of the invention, the term deposit must be understood in the sense wide and includes in particular a deposition by projection, a deposition by dipping, a deposition in flow, injection into a mold or any other technique allowing to apply, put or deposit the dough on the receiving side and/or on a thickness of dough and/or of fibrous matrix previously deposited.
[17] Au sens de l'invention, le support peut se présenter sous différentes formes et peut, par exemple, être une plaque, un moule creux (femelle) dont la paroi interne forme une partie au moins de la face de réception, un moule (mâle) dont la paroi externe forme une partie au moins de la face de réception, voire la combinaison d'un moule creux avec noyau. [17] Within the meaning of the invention, the medium can be in different shapes and can, for example, being a plate, a hollow (female) mold whose inner wall form a at least part of the receiving face, a mold (male) whose outer wall form a at least part of the receiving face, or even the combination of a hollow mold with core.
[18] Selon l'invention, le matériau constitutif de la face de support peut être un matériau constitué d'une mousse à alvéoles ouverts, un matériau cellulaire synthétique ou naturel à alvéoles ouverts ou cellules ouvertes, un matériau poreux à alvéoles ouvert.
Dans le cadre d'un matériau à cellulaire à cellules ouvertes ou d'une mousse à
alvéoles ouvert une grandeur caractéristique est la taille ou la plus grande dimension des cellules ouvertes ou des alvéoles ouverts. Au sens de l'invention un matériau cellulaire ou une mousse peut être décrit comme une matrice solide ou un réseau solide délimitant des alvéoles ou cellules ouverts tandis qu'un matériau poreux résultant de l'agglomération de particules peut être décrit comme une matrice solide définissant un réseau de canaux.
5 Ainsi, un matériau poreux obtenu par agglomération de particules peut être vu comme le négatif ou la forme complémentaire d'un matériau cellulaire ou d'une mousse à
alvéoles ouverts. Il est à noter qu'un matériau poreux peut être formé par l'agglomération de particules de différentes formes telles que notamment des grains, on parle de alors de poudre, des fibres ou des filaments. Dans le cas d'un matériau poreux une grandeur caractéristique est la taille ou la plus grande dimension des pores. Dans le cadre de l'invention, les caractéristiques dimensionnelles données pour la tailles des alvéoles s'appliquent à la tailles des pores et réciproquement. [18] According to the invention, the material constituting the support face can to be a material made of open-cell foam, a synthetic cellular material or natural open-celled or open-celled, a porous material with open cells.
In the framework of an open-cell material or a foam with open cells a characteristic quantity is the size or largest dimension of the cells open or open cells. Within the meaning of the invention, a material cell phone or foam can be described as a solid matrix or a solid network delimiting open cells or cells while a porous material resulting from the agglomeration of particles can be described as a solid matrix defining a network of canals.
5 Thus, a porous material obtained by agglomeration of particles can to be seen as negative or the complementary form of a cellular material or a foam to alveoli open. It should be noted that a porous material can be formed by the agglomeration of particles of different shapes such as grains in particular, we speak of so that powder, fibers or filaments. In the case of a porous material a greatness characteristic is the size or largest dimension of the pores. In the frame of the invention, the dimensional characteristics given for the sizes of the alveoli apply to pore size and vice versa.
[19] Dans le cadre de l'invention les matériaux constitutifs de la face de réception sont configurés de manière à définir pour le liquide de transport des chemins de percolation continus à partir de la face de réception jusqu'à une face d'évacuation du liquide située généralement mais non nécessairement à l'opposé de la face de réception. Le matériau constitutif de la face de réception et de la partie correspondante du support présente alors une faible voire très faible mouillabilité tout le long des chemins de percolation. [19] In the context of the invention, the constituent materials of the face of reception are configured in such a way as to define for the transport liquid paths of percolating continuous from the reception face to an evacuation face of the liquid located generally but not necessarily opposite the receiving face. the material constituting the receiving face and the corresponding part of the support present then a low or even very low wettability all along the paths of percolating.
[20] Selon une caractéristique de l'invention, la face de réception présente des pores dont la taille est adaptée ou configurée de manière qu'au moins 50% et, de préférence, au moins 90% des fibres de la pâte sont retenues. Une telle caractéristique de l'invention vise à garantir un bon rendement du procédé. La mise en oeuvre d'un matériau poreux, hydrophobe permet grande rétention avec des pores de très petite taille tout en présentant un très faible risque de colmatage. [20] According to a feature of the invention, the receiving face has pores of which the size is suitable or configured so that at least 50% and, of preferably, at least 90% of the pulp fibers are retained. Such a feature of the invention aims to guarantee a good yield of the process. The implementation of a material porous, hydrophobic allows great retention with very small pores while in with a very low risk of clogging.
[21] Selon une forme de réalisation de l'invention, les pores de la face de réception présentent une dimension moyenne inférieure ou égale à 2501.1.m et, de manière préférée inférieure ou égale à 150 m. Selon une caractéristique de l'invention, la face de réception présente un facteur d'ouverture supérieur ou égal à 30%. [21] According to one embodiment of the invention, the pores of the face of reception have an average dimension less than or equal to 2501.1.m and, in a way preferred less than or equal to 150 m. According to a feature of the invention, the face of reception has an openness factor greater than or equal to 30%.
[22] Selon une autre caractéristique de l'invention, le matériau constitutif de la face de réception du support est choisi pour que le liquide de transport mouille partiellement la face de réception de manière que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 100 . Une telle caractéristique permet de contrôler au mieux le dépôt de la pâte sur le support notamment lorsque la pâte est déposée de manière ponctuelle ou de manière à ne pas recouvrir l'intégralité
de la face de réception. Dans le cas de l'utilisation en tant que liquide de transport d'un liquide à
base d'eau, la face de réception selon cette caractéristique peut être qualifiée d'hydrophobe. [22] According to another feature of the invention, the constituent material from the face of reception of the support is chosen so that the transport liquid wets partially the receiving face so that the contact angle of a drop of the liquid of transportation with the receiving face is greater than or equal to 100 . Such a feature allows better control the deposit of the paste on the support, in particular when the dough is deposited sporadically or in such a way as not to cover the whole from the face reception. In the case of use as a transport liquid from a liquid to water base, the receiving face according to this characteristic can be qualified hydrophobic.
[23] Selon une variante de cette caractéristique, le matériau constitutif de la face de réception du support est superhydrophobe. Par superhydrobe, on entend qu'une goutte d'eau déposée sur la face de réception possède avec cette dernière un angle de contact supérieur ou égal à 1500. Par extension, dans le cadre de la présente invention l'adjectif superhydrophobe s'applique également au cas où le liquide de transport n'est pas de l'eau, dans ce cas il signifie qu'une goutte de liquide de transport déposée sur à la surface d'un matériau superhydrophobe possède avec cette dernière un angle de contact supérieur ou égal à 150 . Il en est de même pour le terme hydrophobe qui signifie dans le cadre de la présente qu'une goutte de liquide de transport déposée sur à la surface d'un matériau hydrophobe possède avec cette dernière un angle de contact supérieur ou égal à 100 . [23] According to a variant of this characteristic, the constituent material of the face of reception of the support is superhydrophobic. By superhydrobe we mean that a drop of water deposited on the receiving face has with the latter an angle of contact greater than or equal to 1500. By extension, in the context of this invention the adjective superhydrophobic also applies in case the transport liquid is not no water, in this case it means that a drop of transport liquid deposited on the surface of a superhydrophobic material has with the latter a contact angle greater than or equal to 150 . The same is true for the term hydrophobic which means in the part of this that a drop of transport liquid deposited on at the surface of a hydrophobic material has a greater contact angle therewith or equal 100 .
[24] Selon une autre caractéristique de l'invention, le support comprend un matériau obtenu par frittage de particules de matériaux choisis parmi :
¨ les métaux, ¨ les verres, ¨ les matières plastiques, ¨ les céramiques, ¨ des mélanges de ceux-ci. [24] According to another characteristic of the invention, the support comprises a material obtained by sintering particles of materials chosen from:
metals, the glasses, ¨ plastic materials, ¨ ceramics, ¨ mixtures thereof.
[25] La mise en oeuvre d'un tel matériau obtenu par frittage, notamment, pour constituer la face de réception permet d'obtenir une taille et une distribution de pore isotrope favorable au contrôle de la fabrication de l'objet à matrice fibreuse. De plus, la fabrication par frittage permet de réaliser des pièces en forme de dimensions importantes qui présentent sur la majeure partie de leur épaisseur les caractéristiques de porosité et de distribution des pores favorables au contrôle de la percolation. Le matériau obtenu par agglomération de particules peut être qualifié de matériau à alvéoles ouverts dans la mesure où ses pores sont suffisamment interconnectés pour permettre au liquide de transport d'y percoler ou de le traverser sous l'effet de la sollicitation. La même définition s'applique aux mousses à alvéoles ouverts. Dans ce cas, Il est aussi possible de parler d'éponge. Les particules mises en oeuvre pour la formation du matériau poreux peuvent également préalablement à leur agglomération recevoir un traitement de surface tel qu'un revêtement adapté qui leur confère les caractéristiques de mouillabilité
.. recherchées et favorise leur agglomération. [25] The use of such a material obtained by sintering, in particular, for constitute the receiving face provides a pore size and distribution isotropic favorable to the control of the manufacture of the object with a fibrous matrix. Of more, manufacturing by sintering makes it possible to produce shaped parts of large dimensions who present over most of their thickness the characteristics of porosity and distribution of pores favorable to the control of percolation. The material obtained by particle agglomeration can be referred to as an open-cell material in the extent that its pores are sufficiently interconnected to allow liquid of transport to percolate or pass through it under the effect of stress. The same definition applies to open-cell foams. In this case, it is also possible to speak of sponge. The particles used for the formation of the porous material can also prior to their agglomeration receive a surface treatment Phone only a suitable coating which gives them the characteristics of wettability .. sought and promotes their agglomeration.
[26] Au sens de l'invention, il faut entendre par frittage tout procédé
permettant d'obtenir une agglomération stable des particules et, par exemple, faisant intervenir une combinaison de pression et de chaleur ou encore faisant intervenir l'application d'une pression sur des particules pour former un aggloméra qui est ensuite chauffé
sans application de pression. Dans le cadre de l'invention, le terme frittage couvre également le frittage laser. [26] Within the meaning of the invention, sintering means any process allowing to obtain a stable agglomeration of the particles and, for example, making intervene a combination of pressure and heat or even involving the application of a pressure on particles to form an agglomerate which is then heated without applying pressure. In the context of the invention, the term sintering also covers laser sintering.
[27] Selon une variante de cette caractéristique, le matériau constitutif du support comprend des particules de polyoléfines de préférence de polyéthylène et/ou de polypropylène. La mise en uvre de polyoléfine permet d'obtenir à moindre coût un matériau adapté qui peut facilement être mis en forme pour présenter un motif ou constituer un moule par usinage et/ou par moulage. Il est également possible d'utiliser des particules de PTFE. [27] According to a variant of this characteristic, the constituent material of the support comprises particles of polyolefins preferably of polyethylene and/or polypropylene. The implementation of polyolefin makes it possible to obtain at lower cost a suitable material that can easily be shaped to present a pattern Where form a mold by machining and/or molding. It is also possible to use PTFE particles.
[28] Selon une encore autre variante de cette caractéristique, le support présente une structure composite comprenant au moins une couche obtenue par frittage de particules qui forme la face de réception et qui est portée par au moins une matrice tissée. Cette variante de réalisation permet, notamment, une fabrication en continu d'un objet, le support pouvant former une boucle sans fin à la manière d'une toile d'égouttage de machine à papier. Il est à noter que l'armure, le diamètre des fils et le degré d'ouverture de la matrice tissée sont alors choisis pour ne pas affecter le caractère isotrope ou sensiblement isotrope du matériau poreux constitutif de la face de réception. [28] According to yet another variant of this characteristic, the support presents a composite structure comprising at least one layer obtained by sintering particles which forms the receiving face and which is carried by at least one die woven. This embodiment variant allows, in particular, continuous manufacture of a object, the support capable of forming an endless loop like a web dripping of paper machine. It should be noted that the armour, the diameter of the wires and the degree of openness of the woven matrix are then chosen so as not to affect the character isotropic or substantially isotropic of the porous material constituting the receiving face.
[29] Selon une caractéristique de l'invention, la face de réception présente au moins un motif ou une forme dont la plus petite dimension est supérieure ou égale à
plus petite dimension moyenne des fibres. Par motif ou forme, il faut entendre toute structure tridimensionnelle destinée à conformer, à laisser une empreinte ou à influer la formation de l'objet à matrice fibreuse obtenu par la mise en uvre du procédé selon l'invention. Le motif ou la forme peuvent avoir de petites et/ou de grandes dimensions. Par plus petite dimension moyenne des fibres, il convient d'entendre le diamètre moyen ou l'épaisseur moyenne des fibres de la pâte. [29] According to a feature of the invention, the receiving face has at least one pattern or shape whose smallest dimension is greater than or equal to smaller average fiber size. By pattern or form, it is necessary to understand any structure three-dimensional intended to conform, to leave an imprint or to influence Training of the fibrous matrix object obtained by implementing the method according to the invention. the pattern or shape can have small and/or large dimensions. By smaller average dimension of the fibres, it is appropriate to understand the average diameter or thickness average pulp fiber.
[30] Selon une variante de cette caractéristique, le motif ou la forme de la face de réception est obtenue par moulage et/ou usinage du support et/ou impression 3D. La forme de la face de réception peut ainsi être obtenue par usinage additif (par ajout de matière) et/ou par usinage soustractif (par enlèvement de matière) notamment. [30] According to a variant of this characteristic, the pattern or shape of the opposite reception is obtained by molding and/or machining of the support and/or printing 3D. The shape of the receiving face can thus be obtained by additive machining (by addition of material) and/or by subtractive machining (by removing material) in particular.
[31] Selon une caractéristique de l'invention, le support comprend au moins un élément mobile dont le déplacement permet une modification de la conformation de la face de réception. La mise en uvre d'un tel élément mobile permet une modification de la configuration de la face de réception avant dépose de la pâte fibreuse ou après une utilisation et retrait de la pâte fibreuse déposée dans le cadre de cette utilisation. Il alors possible de parler de support à face de réception reconfigurable. Tout ou partie de la surface de réception peut alors être reconfigurable. [31] According to one characteristic of the invention, the support comprises at least one element mobile whose movement allows a modification of the conformation of the opposite reception. The implementation of such a mobile element allows a modification of the configuration of the receiving face before depositing the fibrous pulp or after one use and removal of fibrous pulp deposited under this use. He then possible to speak of support with a reconfigurable reception face. All or part of the reception surface can then be reconfigurable.
[32] Selon une variante de cette caractéristique, le support comprend :
¨ au moins un élément qui est mobile par rapport à la face de réception selon une direction normale à cette dernière et dont une extrémité forme une partie de la face de réception et se trouve constituée par un matériau poreux adapté ou configuré pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers de l'élément mobile sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée suffisante est appliquée à tout ou partie du système pâte/support, ¨ des moyens de positionnement de l'élément mobile configurés pour permettre une modification réversible de la position de l'élément mobile et un maintien en position de l'élément lors de la dépose de la pâte fibreuse. [32] According to a variant of this characteristic, the support comprises:
¨ at least one element which is movable relative to the receiving face according to a direction normal to the latter and one end of which forms part of the face reception and is made of a suitable porous material or configured for that the transport liquid does not percolate naturally through the element mobile without external stress and so that the transport liquid percolates in the support when sufficient commanded stress is applied to all or part the paste/substrate system, ¨ positioning means of the movable element configured to allow a reversible modification of the position of the mobile element and a maintenance in position of the element during the removal of the fibrous pulp.
[33] Il doit être compris que les éléments mobiles sont réalisés dans un matériau poreux de même nature ou ayant les mêmes caractéristiques que le matériau constitutif du reste de la face de réception. [33] It should be understood that the moving parts are made in a porous material of the same nature or having the same characteristics as the constituent material rest from the receiving side.
[34] Dans le cadre de cette variante le support peut comprendre plusieurs éléments mobiles juxtaposés et/ou non-juxtaposés qui permettent de définir des motifs en fonction de leur positions relatives et notamment de leur extension par rapport au niveau moyen ou l'altitude moyenne de la face de réception. De tels motifs peuvent, par exemple, être des motifs identifiables ou lisibles par le système visuel humain ou encore lisibles par un système de lecture automatisé ou électronique. [34] In the context of this variant, the medium may comprise several elements juxtaposed and/or non-juxtaposed mobiles which make it possible to define patterns active their relative positions and in particular their extension in relation to the average level or the average altitude of the receiving face. Such grounds may, for example, be patterns identifiable or readable by the human visual system or even readable by a automated or electronic reading system.
[35] Toujours dans le cadre de cette variante, la face supérieure ou libre de chaque élément mobile peut être plane ou présenter une conformation concave et/ou convexe voire porter un motif propre. [35] Still within the framework of this variant, the upper or free face of each mobile element can be planar or have a concave conformation and/or convex or even wear a specific pattern.
[36] Dans le cadre de cette variante encore et selon une caractéristique de l'invention, la surface de réception comprend au moins une zone comprenant une série d'éléments mobiles juxtaposés associés à des moyens de positionnement adaptés pour permettre, d'une part, une modification de l'altitude des têtes des éléments mobiles les unes par .. rapport aux autres de manière à générer au moins un motif et, d'autre part, une immobilisation des éléments mobiles dans une configuration choisie. Les moyens de positionnement peuvent alors comprendre au moins un actionneur et être adaptés pour modifier l'altitude de la tête de chaque élément mobile par rapport à
l'altitude moyenne de la surface de réception. Les moyens de positionnement peuvent aussi comprendre .. simplement des moyens de verrouillage qui sont configurés pour selon leur état autoriser le déplacement des éléments mobiles ou bloquer le déplacement des éléments mobiles. [36] In the context of this variant again and according to a characteristic of the invention, the receiving surface comprises at least one area comprising a series of elements juxtaposed mobiles associated with positioning means suitable for allow, on the one hand, a modification of the altitude of the heads of the mobile elements one by .. in relation to others so as to generate at least one pattern and, on the other hand, a immobilization of the mobile elements in a chosen configuration. The means of positioning can then include at least one actuator and be adapted for modify the altitude of the head of each moving element relative to average altitude of the receiving surface. The positioning means can also to understand .. simply locking means which are configured for according to their state allow the movement of mobile elements or block the movement of elements mobiles.
[37] La série d'éléments mobiles peut alors être organisée selon une ligne ou une matrice bidimensionnelle. La série d'éléments mobiles peut ainsi être adaptée ou configurée pour former au mois un motif comprenant au moins un code à barre mono ou bidimensionnel.
.. [38] Toujours dans le cadre de cette variante, la face de réception du support forme une boucle utilisée pour la formation d'une feuille en continu et la position des éléments mobiles est modifiée au cours de la formation de la feuille pour former des motifs différents en différents endroits de la feuille.
[39] Selon une autre caractéristique de l'invention, la suspension fibreuse est déposée de manière contrôlée sur la face de réception. Au sens de l'invention, l'expression manière contrôlée englobe notamment :
¨ un contrôle de la position du dépôt sur la face de réception, ¨ un contrôle de la nature et/ou de la composition de la pâte en cours du dépôt et/ou en fonction de sa position, .. ¨ des combinaisons de ces deux contrôles sans que cette énumération ne soit ni limitative ni exhaustive.
[40] Selon une variante de cette caractéristique, la suspension fibreuse est déposée au moyen d'une tête de dépôt mobile par rapport à la face de réception selon au moins deux degrés de liberté et notamment en translation selon deux axes croisés. Il s'agit d'un mouvement relatif entre la tête de dépôt et la face de réception. Ainsi, la tête de dépôt 5 peut être mobile et le support fixe, la tête peut être fixe et le support peut être mobile ou encore, la tête de dépôt et le support peuvent être tous deux mobiles.
[41] Selon une autre variante de réalisation, il est déposé des suspensions fibreuses en provenance de sources différentes. Ainsi il peut être mis en oeuvre des sources de pâtes de couleurs et/ou de concentrations et/ou de compositions différentes.
10 [42] Selon encore une autre variante de réalisation, on fait varier la composition de la pâte au cours du dépôt. Par exemple, ainsi il est possible de faire varier la concentration en liquide de transport pour obtenir une certaine finesse d'état de surface ou de détail à
la surface et/ou dans l'objet fabriqué. Il est aussi possible de moduler la composition chimique de la pâte en modifiant, notamment, la concentration d'additifs tels que, par exemple, des dispersants comme des sels d'ammonium quaternaire dans le cas de la mise en oeuvre de fibres cellulosiques.
[43] Selon une caractéristique de l'invention, on incorpore dans l'objet en cours de formation au moins un élément externe de nature différente de celle de la pâte et/ou de ses constituants. Un tel élément externe peut être de toute nature et par exemple être un insert, un composant électronique, un insert chimique, un élément de renfort, une graine végétale sans que cette liste ne soit ni limitative ni exhaustive.
[44] Selon une caractéristique de l'invention, le procédé de fabrication comprend une étape de dépôt d'une couche d'un matériau conducteur sur une couche à matrice fibreuse.
[45] Selon une autre caractéristique de l'invention, la pâte est déposée en continu. Bien entendu, selon l'invention, la pâte peut aussi être déposée de manière discrète, ponctuelle et/ou en bandes ou segments notamment.
[46] Selon une forme de mise en uvre de l'invention, la pâte est déposée en plusieurs couches.
[47] Selon une forme de mise en oeuvre de l'invention, le dépôt de la pâte est réalisé dans un bain de liquide de transport de manière qu'aucune face de la couche en formation ne soit au contact de l'air ou d'un gaz pendant la phase de dépôt jusqu'à
obtention de l'épaisseur recherchée.
[48] Selon une autre forme de mise en oeuvre il est déposé successivement une ou plusieurs couches de suspensions fibreuses différentes ou distinctes.
[49] Selon une variante de cette forme de mise en oeuvre, une partie au moins du liquide de transport est éliminée entre le dépôt de chaque couche de suspension fibreuse.
[50] Selon une caractéristique de l'invention, une partie du liquide de transport est éliminée par chauffage.
[51] Selon une variante de mise en oeuvre de l'invention la pâte utilisée comprend des particules destinées à voir leur volume augmenter au cours de l'élimination du liquide de transport pour compenser cette élimination de manière à éviter les phénomènes de retrait et ainsi conférer une certaine stabilité dimensionnelle à l'objet à
matrice fibreuse lors de sa formation. De plus, la mise en uvre de telles particules permet d'induire une précontrainte de la matrice fibreuse augmentant ses caractéristiques de résistance mécanique. Les particules utilisées peuvent par exemple des microbilles telles que commercialisées sous la dénomination EXPANCEL par la société AKZONOBEL.
[52] Selon une caractéristique de l'invention, une partie du liquide de transport est éliminée par pression ou contrainte.
[53] Selon l'invention, le liquide de transport peut être de toute nature appropriée en fonction de la nature des fibres mises en uvre. Selon une forme de mise en uvre, le liquide de transport est à base d'eau.
[54] Selon l'invention, la matrice fibreuse peut comprendre des fibres de toute nature :
synthétiques, d'origine artificielle ou naturelle transformées ou non et, bien entendu, des mélanges de ces fibres. Selon une caractéristique de l'invention, les fibres comprennent des fibres d'origine animales et/ou végétales.
[55] Selon une variante de cette caractéristique, les fibres comprennent des fibres de cellulose. La mise en oeuvre de fibres de cellulose permet de mettre à profit les liaisons hydrogène qui assurent naturellement la tenue et la cohésion des matrices de fibre de cellulose sans recours à des colles ou des produits adhésifs. Bien entendu, la mise en oeuvre de fibres de cellulose n'exclut pas l'incorporation d'adhésifs ou de colle dans la pâte fibreuse dans le cadre de l'invention.
[56] Ainsi, il est possible d'incorporer dans la pâte un liant, idéalement compatible avec la suspension fibreuse et dont la cinétique voire la nature de solidification (polymérisation, réticulation, cristallisation, ...) est plus rapide que celles de la suspension fibreuse seule de manière à conférer au dépôt une résistance mécanique plus rapidement que celle résultant de la seul contribution des fibres après élimination de la majeure partie du liquide de transport. Il est à noter que le liant mis oeuvre peut alors permanent c'est-à-dire être conservé après la prise des fibres> ou au contraire être non permanent c'est-à-dire être éliminé après la prise des fibres .
[57] Selon une caractéristique de l'invention, la pâte fibreuse comprend en tant que liant des particules de précurseurs du plâtre ou gypse tels que du sulfate de calcium hémi-hydraté ou semi-hydraté dit hémihydrate et/ou de l'anhydrite Ca2SO4 ou sulfate de calcium anhydre. Le sulfate de calcium hémi-hydraté ainsi que l'anhydride présente la particularité de ne pas précipiter ou cristalliser sous la forme de gypse au dessus d'un certain seuil de dilution. Ainsi, l'élimination rapide du liquide transport permet d'atteindre le niveau de concentration à partir duquel le gypse cristallise assurant la cohérence du dépôt fibreux. Dans le cadre de cette caractéristique la pâte fibreuse peut comprendre au moins 10% en poids de sulfate de calcium hémi-hydraté ou semi-hydraté
et/ou d'anhydrate et au moins 50% en poids de fibre telles que par exemple des fibres de cellulose. Il doit être remarqué que le plâtre et les fibres de cellulose sont des matériaux particulièrement compatibles dans la mesure où après sa prise le plâtre referme toujours des molécules d'eau favorable à l'établissement de liaisons hydrogène avec fibre de cellulose. Ainsi le matériau composite plâtre / fibres de cellulose présente des caractéristiques de résistance mécanique particulièrement intéressantes et bonnes. Selon une caractéristique de l'invention, la pâte comprend au moins 30% en masse de particules d'hémihydrate ou sulfate de calcium semi-hydraté et/ou d'anhydrate.
[58] Selon l'invention, la sollicitation permettant que le support passe d'un état non passant, sans percolation du liquide de transport dans le support, à un état passant dans lequel le liquide de transport passe dans le support, peut être de toute nature appropriée comme une sollicitation mécanique et/ou électrique et/ou électromagnétique du support.
[59] Selon une forme de mise en oeuvre de l'invention, la sollicitation est une différence de pression suffisante, crée entre une partie de la face de réception et une partie de la face opposée à la face de réception de manière à provoquer la percolation du liquide de transport dans le support et/ou au travers de ce denier. Cette différence de pression peut, par exemple, consister en l'application d'une pression sur la pâte déposée sur la face de réception soit par pression mécanique directe soit par pression hydraulique soit par la combinaison des deux.
[60] Selon une variante de cette forme de mise en uvre, la différence de pression est crée par aspiration au niveau de la face opposée à la face de réception. La différence de pression peut également être générée par une mise en dépression de l'environnement au contact de la face du support opposée à la face de réception.
[61] Dans le cadre de cette variante, l'aspiration peut être appliquée sur une partie seulement de la face du support opposée à la face de réception de manière à ne concerner qu'une partie de la face de réception.
[62] Toujours dans le cadre de cette variante, l'aspiration peut être appliquée uniquement en relation avec des zones de la face réception portant de la pâte.
[63] Selon l'invention, l'intensité de la dépression peut aussi être modulée soit en agissant sur la valeur de la dépression appliquée au niveau de la face opposée à la face de réception soit en modulant l'épaisseur du support de manière à moduler les pertes de charge dans le support. Ainsi, le support peut avoir une épaisseur constante sur toute son étendue ou une épaisseur dont la valeur est susceptible de varier en fonction du point de mesure.
[64] L'invention concerne également un objet à matrice fibreuse comprenant au moins une couche de matière fibreuse obtenue selon le procédé de fabrication selon l'invention.
[65] Selon une variante de l'invention, l'objet à matrice fibreuse comprend un empilement de plusieurs couches de matière fibreuse chacune obtenue selon le procédé
de fabrication conforme à l'invention.
[66] Selon une caractéristique de réalisation d'une machine de fabrication conforme à
l'invention, la machine comprend en tant que moyens d'apport de la pâte fibreuse une tête de dépôt de la pâte mobile par rapport au support selon au moins une direction, la tête de dépôt comprenant en outre des moyens d'extraction d'une partie au moins du liquide de transport avant dépôt de la pâte sur le support. L'extraction d'une partie du liquide de transport juste avant dépôt de la pâte sur le support est particulièrement avantageux lors de la fabrication d'un objet à matrice fibreuse selon un procédé d'usinage additif également appelé impression 3D. En effet, dans le cadre notamment de la mise en oeuvre de fibres de cellulose l'extraction d'une partie du liquide de transport dans la tête permet d'activer la formation des liaisons hydrogène qui contribue à la stabilité du dépôt de pâte. De même, lors de la mise en oeuvre dans la pâte de précurseurs du plâtre, .. l'extraction du liquide de transport permet d'augmenter la concentration en précurseurs du plâtre de manière à amorcer la réaction de formation du plâtre ce qui contribue à la stabilité du dépôt réalisé. Il est à noter que la réaction de formation du plâtre étant exothermique la chaleur qu'elle dégage contribue à l'élimination d'une partie du liquide de transport contenu dans le dépôt.
[67] Selon un mode de réalisation de la machine, les moyens d'extraction comprennent des moyens d'aspiration du liquide de transport.
[68] Selon une variante de ce mode de réalisation, la tête de dépôt comprend au moins une buse de dépôt raccordée à un réservoir de pâte par un canal d'alimentation dont une partie située en amont de la buse comprend une paroi périphérique poreuse raccordée à
une source d'aspiration.
[69] Selon une caractéristique de cette variante, la paroi périphérique poreuse est formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 900, le matériau poreux étant tel que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers de la paroi poreuse sans sollicitation extérieure et que le liquide de transport percole dans le support lorsqu'une sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/paroi poreuse. De manière préférée le matériau poreux constitutif de la paroi poreuse est hydrophobe vis-à-vis du liquide de transport et de la manière particulièrement préférée superhydrophobe vis-à-vis du liquide de transport.
[70] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de mise en uvre du procédé et/ou de réalisation de la machine selon l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
[71] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent des exemples ci-dessous qui illustrent des formes non limitatives de mise en oeuvre du procédé de fabrication conforme à l'invention d'un objet à matrice fibreuse. D'autres autres caractéristiques de l'invention ressortent également des exemples décrit en relation avec 5 les figures annexées qui illustrent des formes non limitatives de réalisation de machines selon l'invention pour la mise en uvre du procédé de fabrication conforme à
l'invention d'un objet à matrice fibreuse.
¨ La figure 1 est une vue schématique d'une formette dynamique avec un support poreux hydrophobe voire superhydrophobe pour la formation d'un objet à matrice 10 fibreuse selon l'invention.
¨ La figure 2 est une vue schématique partiel d'un support avec une zone reconfigurable pour la formation d'un motif sur un objet à matrice fibreuse selon l'invention.
¨ La figure 3 est une perspective schématique partiellement arrachée du support illustré
à la figure 2.
15 ¨ La figure 4 est une vue schématique d'une machine avec une tête de dépôt de pâte mobile selon les trois axes X,Y,Z par rapport au support recevant la pâte.
¨ La figure 5 est une coupe schématique d'une variante de tête de dépôt susceptible d'être mise en oeuvre avec la machine illustrée à la figure 4 Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.
[72] Selon un premier exemple de mise en oeuvre du procédé de fabrication d'un objet à
matrice fibreuse conforme à l'invention, il proposé de réaliser un objet en fibres de cellulose présentant une conformation en volume par opposition à une plaque ou une feuille.
.. [73] A cet effet, il est préparé un support qui se présente sous la forme d'un moule réalisé
à partir d'un empilement de plaques de polyéthylène fritté telles que par exemple commercialisées par la société 2F Technologies présentant des pores ayant une taille de l'ordre de 100 [lm et un facteur d'ouverture de l'ordre de 40%. Les plaques sont assemblées et usinées de manière à former deux demi-moules qui assemblés définissent une cavité de moulage avec un canal de remplissage. La paroi interne de la cavité forme alors la face de réception du support. Les plaques peuvent alors être prédécoupées préalablement à leur empilement ou au contraire être empilées et assujetties ensemble pour ensuite faire l'objet d'un usinage. Il doit être noté que dans la mesure où le matériau poreux utilisé présente ses caractéristiques de porosité et de mouillabilité
en surface et dans la masse, le moule formé par empilage et usinage possède les mêmes caractéristiques notamment au niveau des interfaces ou joints entre les plaques empilées.
[74] Par ailleurs, il est préparé une pâte de fibres de cellulose par broyage et mélange de feuilles de papier dans un liquide de transport aqueux pour obtenir une pâte relativement liquide.
[75] La pâte est alors introduite, à pression ambiante, dans le moule jusqu'à
remplir celui-ci. Compte-tenu des propriétés physico-chimiques du matériau constitutif du moule, le liquide de transport ne percale pas dans le support de sorte que la concentration en liquide de transport ne varie pas pendant le remplissage.
[76] Ensuite, il est appliqué une dépression au niveau de la face extérieure du support qui dans le cas présent se trouve être la face opposée à la face de réception de la pâte. La dépression appliquée induit une percolation du liquide de transport au travers et hors du moule de sorte que les fibres de la pâte se trouvent plaquées contre les parois du moule et qu'il est obtenu un objet creux à matrice fibreuse.
[77] Pour la fabrication d'un objet plein, l'alimentation en pâte est poursuivie alors que la dépression est appliquée sur la ou les faces du support opposées à la face de réception.
[78] Un tel mode de fabrication d'objet à matrice fibreuse plein permet de produire, par exemple mais non exclusivement, des éléments de calage pour le conditionnement, des inserts pour la réalisation de pièces composites.
[79] La fabrication d'un objet tridimensionnel tel qu'une coque ou un objet massif conforme à l'invention peut également faire intervenir une mise en rotation du support ou moule de manière à réaliser un moulage centrifuge. Le passage du liquide de transport au travers du support résulte alors en partie au moins de la force centrifuge qui peut être complétée par l'application d'une dépression.
[80] Selon l'invention, il peut également être mis en oeuvre un moule en matériau poreux hydrophobe et de préférence superhydrophobe comprenant plusieurs empreintes d'objets massifs à fabriquer réparties autour d'un canal central d'apport de la pâte et raccordées à ce canal central par les canaux radiaux de manière à pouvoir être utilisé
dans une centrifugeuse. Ainsi, l'alimentation de la pâte s'effectue par le canal central tandis que la distribution de la pâte dans les empreintes et l'élimination du liquide de transport résulte de la force centrifuge. Ce mode de fabrication est très proche du moulage en centrifugeuse en anglais spincasting .
[81] Selon un autre exemple de mise de oeuvre du procédé selon l'invention, il est préparé
un support dans le même matériau que pour l'exemple précédent se présentant sous la forme d'une plaque dont la face de réception présente des conformations en creux et en bosses par exemple des calottes sphériques.
[82] Il est déposé de la pâte sur toute la face de réception et ensuite il est appliqué une dépression sur l'ensemble de la face du support opposée à la face de réception de manière à éliminer une partie voire la majeure partie du liquide de transport.
Il est alors obtenu une feuille de papier présentant des creux et des bosses sans qu'il ait été recouru à un embossage.
[83] Selon encore un autre exemple de mise en oeuvre il est utilisé un support dans le même matériau que pour les exemples précédents avec une face de réception plane et hydrophobe.
[84] Il est préparé plusieurs pâtes de fibres de cellulose qui présentent chacune une couleur différente.
[85] Les différentes pâtes sont alors déposées par points sur la face de réception de manière à former un dessin. Dans la mesure où la face de réception est, d'une part, hydrophobe et, d'autre part, adaptée pour ne pas permettre une percolation de la pâte sous l'effet de son propre poids pour de petites hauteurs d'eau, les différentes points ou gouttes de pâtes sont stables et ne mélangent pas. Lorsque les quantités souhaitées des différentes pâtes ont été déposées aux endroits choisis de la face de réception, il est appliqué une aspiration sur la face du support opposée à la face de réception.
Il est alors obtenu un objet à matrice fibreuse avec un dessin intégré dans la masse de la matrice fibreuse.
[86] Un objet à matrice fibreuse fabriqué selon l'invention peut postérieurement à sa fabrication subir différents traitements ou opérations visant notamment à
modifier l'état ou l'aspect de sa surface extérieure et/ou ses caractéristiques mécaniques ou chimiques.
L'objet à matrice fibreuse fabriqué selon l'invention peut également faire l'objet d'opération d'usinages et/ou être intégré dans un objet composite.
[87111 est également possible de fabriquer un objet selon l'invention sur un objet préexistant. Ainsi, il est possible de fabriquer un objet selon le procédé
conforme à
l'invention dans une fenêtre aménagée dans une feuille de papier placée sur la face de réception du support. La pâte sera alors déposée de manière que lors de l'élimination du .. liquide de transport elle adhère à une partie ou moins des bords de la fenêtre.
[88] La figure 1 illustre une autre forme de mise en uvre du procédé selon l'invention pour la réalisation d'un objet à matrice fibreuse en feuille ou plaque. A cet effet, il utilisé
une machine 1 dite formette dynamique telle que notamment décrite par le brevet US 3,210,241 ou encore commercialisée par la société française TECHPAP ou la société
canadienne CANPA . La machine 1 comprend une cuve tambour étanche 2 entrainée en rotation selon son axe de symétrie vertical A par un moto-réducteur électrique 3. La machine 1 comprend en outre dans la cuve un support annulaire 4 qui définit une surface de réception cylindrique 4' située à distance de l'axe A. Le support annulaire 4 délimite dans la cuve 2 une chambre centrale 5 d'introduction de la pâte et une chambre périphérique 6 d'évacuation du liquide de transport. La machine 1 comprend en outre des moyens 7 de dépôt de la pâte sur la surface de réception 4', des moyens 8 d'apport de liquide de transport dans la chambre centrale 5 et des moyens 9 d'évacuation du liquide de transport à partir de la chambre d'évacuation 6. Une telle machine est bien connue de l'homme du métier et ne nécessite donc pas une plus ample description.
[89] La machine 1 permet notamment de procéder au dépôt de la pâte sur la surface de réception en milieu liquide de sorte que le dépôt de pâte est effectué de manière que l'objet à matrice fibreuse en cours de formation est baigné en permanence par le liquide de transport jusqu'à obtention de l'épaisseur de dépôt recherchée. Dans le cadre de la machine 1 la sollicitation induisant l'évacuation du liquide de transport est la force centrifuge induite par la rotation de la cuve pendant le dépôt. Lorsque l'épaisseur de dépôt recherché est atteinte, il n'est plus apporté de pâte ni de liquide de transport dans la chambre centrale de sorte que le liquide de transport se trouve entrainé
dans la chambre d'évacuation à partir de laquelle il est évacué.
[90] Conformément à l'invention une partie au moins du support annulaire 4 et au moins la partie formant la surface de réception 4' est poreuse et formée en partie au moins par un matériau isotrope ou sensiblement isotrope comprenant une mousse à alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 900. Le matériau utilisé pour la réalisation de la face de réception est adapté ou configuré pour que le liquide de transport ne percole pas naturellement au travers du support sans sollicitation extérieure et pour que le liquide de transport percale dans le support lorsqu'une sollicitation commandée est appliquée à tout ou partie du système pâte/support.
[91] Selon variante de réalisation, il a été utilisé pour la formation de la surface de support une plaque de polyéthylène fritté telle que par exemple commercialisées par la société 2F Technologies présentant des pores ayant une taille de l'ordre de 1001.tm et un facteur d'ouverture de l'ordre de 40%. La machine 1 a alors permis de réaliser en tant qu'objet à matrice fibreuse une feuille à base de cellulose qui possède la caractéristique de ne présenter de présenter aucun floc ou amas de fibres de celluloses ou trace induite par la surface de réception si ce n'est aux endroits où la conformation de cette dernière .. avait été modifiée pour faire apparaître un motif sur et dans l'objet à
matrice fibreuse.
Ainsi, en dehors des motifs, la feuille à base de cellulose ne présente aucun floc visible à
l'oeil nu et possède une distribution isotrope des fibres de cellulose et des pores.
[92] La figure 2 illustre une autre forme de réalisation d'un support pour une machine selon l'invention permettant de réaliser un motif sur et dans l'objet à
matrice fibreuse réalisé par dépôt de la pâte sur le support. Selon cette forme de réalisation, le support 20 comprend, dans une zone Z de la surface de réception 21, une série d'éléments mobiles 22 juxtaposés associés à des moyens de positionnement 23 adaptés pour permettre, d'une part, une modification de l'altitude des têtes 24 des éléments mobiles les unes par rapport aux autres et par rapport à l'altitude moyenne de la surface de réception de manière à générer au moins un motif et, d'autre part, une immobilisation des éléments mobiles dans une configuration choisie.
[93] Selon, l'exemple illustré, la partie du support formant la surface de réception est réalisée dans un matériau tel qu'une plaque de polyéthylène fritté telle que par exemple commercialisées par la société 2F Technologies présentant des pores ayant une taille de l'ordre de 10011m et un facteur d'ouverture de l'ordre de 40%.
[94] De la même manière, chacun des éléments mobiles 22 est formé par un barreau parallélépipédique à base rectangulaire ou carrée réalisé dans le même matériau que le reste de la surface de réception. Les éléments mobiles ont alors juxtaposés de manière à
former une matrice rectangulaire comme le montre la figure 3 formée de lignes et de colonnes permettant de réaliser un motif tel qu'un code mono ou bidimensionnel. Dans la mesure où les éléments juxtaposés sont réalisés dans le même matériau que le reste de la 5 surface de support avec une longueur e sensiblement égale à l'épaisseur e du support le comportement de l'ensemble de la surface de réception zone Z comprise est sensiblement uniforme. Il doit être remarqué que la différence en la longueur e et l'épaisseur e correspond à la profondeur du motif réalisé.
[95] Dans le cas présent, les moyens de positionnement 23 comprennent, pour chaque 10 élément mobile 22, une tige de commande 25 liée à un actionneur électromagnétique 26 piloté par une unité de commande UC. Chaque actionneur 26 possède deux états respectivement haut et bas. L'état haut correspond à une position dans laquelle la tête de l'élément mobile correspondant est au même niveau que le reste de la surface de réception tandis que l'état bas correspond à une position dans laquelle ladite tête est 15 située en dessous du niveau du reste de la surface de réception. Ainsi, l'unité de commande UC peut piloter la configuration de la zone Z afin de réaliser des motifs en fonction des besoins et notamment de modifier le message susceptible d'être codé par le code barre bidimensionnel défini par la zone Z lors des fabrications successives d'objet à
matrice fibreuse sur la surface de réception 21.
20 [96] La figure 5 montre une autre machine 30 permettant la fabrication d'un objet à
matrice fibreuse selon l'invention par dépose de pâte sur une surface de réception au moyen d'une tête mobile selon les trois axes X,Y,Z.
[97] La machine 30 comprend une cuve 31 équipée d'un support poreux 32 conforme à
l'invention qui délimite dans la cuve 31 une chambre de dépôt 33 située au-dessus du support et une chambre d'évacuation 34 située en dessous du support 32. La chambre de dépôt 33 est ouverte sur le dessus de la cuve 31 tandis que la chambre d'évacuation 34 est raccordée à une unité d'aspiration 35. L'unité d'aspiration 35 est adaptée pour établir une dépression dans la chambre d'évacuation 34 de manière à aspirer les fluides qui s'y trouvent liquide et/ou gaz et à induire la percolation au travers du support 32 du liquide de transport de la pâte déposée sur la face de réception 36 du support 32.
[98] La machine 30 comprend en tant que moyens 40 de dépôt de pâte sur la surface de réception une tête de dépôt 41 raccordée à au moins une unité 42 d'alimentation en pâte. La tête de dépôt 41 est portée par un système de portique 43 du type table croisée qui est configuré pour assurer un déplacement de la tête de dépôt 41 en translation selon les trois axes X, Y, Z formant une base orthogonale de l'espace. Les axes XY
sont alors sensiblement parallèles au plan horizontal définit par la surface de réception 36 tandis que l'axe Z est sensiblement orthogonal à la surface de réception 32. Le système de portique 43, l'unité d'aspiration 35 et l'unité d'alimentation sont alors pilotées par une unité de commande UC.
[99] Ainsi, l'unité de commande UC pilote l'ensemble des éléments de la machine de manière à déposer la pâte sur la surface de réception 36 pour constituer un objet à
matrice fibreuse selon un processus analogue à de l'usinage additif encore appelé
impression 3D. Pendant le dépôt, l'unité d'aspiration 35 fonctionne de manière à assurer la percolation du liquide de transport au fur et à mesure du dépôt de la pâte.
[100] Selon une variante de réalisation de l'invention, la tête de dépôt 41 est configurée pour permettre une extraction d'une partie du liquide de transport avant dépot de la pâte sur la surface de réception 36.
[101] Ainsi, la tête de dépôt 41 comprend un canal d'alimentation 45 raccordé
à l'unité
d'alimentation 42 et débouchant au niveau d'une buse de dépôt 46. La tête de dépôt 41 comprend alors en tant que moyens d'extraction du liquide de transport une partie P du canal d'alimentation 45 située juste en amont de la buse 46 qui est réalisée dans un matériau poreux hydrophobe et de préférence superhydrophobe. La partie P se présente sous la forme d'un tube 47 en matériau poreux dont la paroi interne 48 forme la partie correspondante du canal d'alimentation 45 et dont la paroi externe 49 forme une paroi d'une chambre annulaire d'aspiration 50 entourant le tube 47.
[102] Le tube 47 est réalisé dans un matériau poreux hydrophobe voire superhydrophobe présentant les mêmes caractéristiques que celle du support comme décrit précédemment. Il est à noter que les caractéristiques d'hydrophobie du matériau permettent d'éviter les risques de colmatage du canal d'alimentation au niveau de la buse.
[103] La chambre d'aspiration 50 est raccordée à l'unité d'aspiration 35 via des moyens de contrôle 51 pilotés par l'unité de commande UC. Ainsi, lors du dépôt de la pâte l'unité
de commande UC pilote l'aspiration au niveau de la chambre d'aspiration 50 de manière à
extraire le liquide de transport pour augmenter la viscosité de pâte de manière à
augmenter sa tenue. De plus, lors de la mise en oeuvre d'une pâte contenant des fibres de cellulose l'extraction du liquide de transport permet d'activer la formation des liaisons hydrogènes. De la même manière, dans le cas de la mise en oeuvre de précurseurs du plâtre dans la pâte, l'extraction du liquide de transport permet d'activer la cristallisation .. du gypse ce qui contribue la solidité du dépôt en cours de formation de l'objet à matrice fibreuse.
[104] Par ailleurs, il doit être remarqué que la machine telle que décrite en relation avec les figures 4 et 5 peut également être utilisée pour un dépôt en bain de liquide de transport. Dans ce cas, la cuve 31 est remplie du liquide de transport pendant toute la phase de dépôt de la pâte pour former l'objet à matrice fibreuse.
[105] Bien entendu, diverses autres variantes de l'invention peuvent d'être envisagées dans le cadre des revendications annexées. [37] The series of mobile elements can then be organized along a line or a matrix two-dimensional. The series of mobile elements can thus be adapted or configured for form at least one pattern comprising at least one mono or two-dimensional.
.. [38] Still in the context of this variant, the receiving side of the bracket forms a loop used for the formation of a continuous sheet and the position of the elements mobile is modified during the formation of the sheet to form patterns different at different places on the sheet.
[39] According to another characteristic of the invention, the fibrous suspension is deposited from controlled manner on the receiving side. Within the meaning of the invention, the expression way controlled includes in particular:
¨ control of the position of the deposit on the receiving side, ¨ control of the nature and/or composition of the dough during the deposit and/or depending on its position, .. ¨ combinations of these two checks without this enumeration being neither limiting nor exhaustive.
[40] According to a variant of this characteristic, the fibrous suspension is deposited at means of a mobile deposition head with respect to the receiving face according to the less two degrees of freedom and in particular in translation along two crossed axes. He is a relative movement between the deposition head and the receiving face. Thus, the deposit head 5 can be movable and the bracket fixed, the head can be fixed and the bracket can be mobile or again, the deposition head and the support can both be movable.
[41] According to another variant embodiment, suspensions are deposited fibrous in from different sources. Thus it can be implemented sources of pasta of different colors and/or concentrations and/or compositions.
10 [42] According to yet another alternative embodiment, the composition of the paste during deposition. For example, thus it is possible to vary the concentration in transport liquid to obtain a certain fineness of surface state or from retail to the surface and/or in the manufactured object. It is also possible to modulate the composition chemical paste by modifying, in particular, the concentration of additives such by example, dispersants such as quaternary ammonium salts in the case of setting implementation of cellulosic fibers.
[43] According to one characteristic of the invention, the object is incorporated into during formation of at least one external element of a different nature from that of the dough and/or of its constituents. Such an external element can be of any kind and by example be a insert, an electronic component, a chemical insert, a reinforcing element, a seed plant without this list being either limiting or exhaustive.
[44] According to one characteristic of the invention, the manufacturing process includes a step of depositing a layer of a conductive material on a matrix layer fibrous.
[45] According to another characteristic of the invention, the paste is deposited in continued. Good of course, according to the invention, the paste can also be deposited in such a way discreet, punctual and/or in bands or segments in particular.
[46] According to one form of implementation of the invention, the paste is deposited in various layers.
[47] According to one embodiment of the invention, the deposition of the paste is realized in a bath of transport liquid so that no face of the layer in training does either in contact with air or a gas during the deposition phase until obtaining the desired thickness.
[48] According to another form of implementation, a Where several layers of different or distinct fibrous suspensions.
[49] According to a variant of this form of implementation, at least part some cash transport is eliminated between the deposition of each layer of suspension fibrous.
[50] According to a characteristic of the invention, part of the liquid of transportation is removed by heating.
[51] According to a variant embodiment of the invention, the paste used includes particles intended to see their volume increase during the elimination of the liquid transport to compensate for this elimination so as to avoid the phenomena of shrinkage and thus impart a certain dimensional stability to the object to be fibrous matrix during his training. In addition, the implementation of such particles allows to induce a prestressing of the fibrous matrix increasing its characteristics of resistance mechanical. The particles used can, for example, be microbeads such as that marketed under the name EXPANCEL by the company AKZONOBEL.
[52] According to a characteristic of the invention, part of the liquid of transportation is eliminated by pressure or coercion.
[53] According to the invention, the transport liquid can be of any kind appropriate in depending on the nature of the fibers used. According to a form of work, the transport liquid is water-based.
[54] According to the invention, the fibrous matrix may comprise fibers of any type:
synthetic, of artificial or natural origin, whether or not processed and, heard, of mixtures of these fibers. According to one characteristic of the invention, the fibers include fibers of animal and/or vegetable origin.
[55] According to a variant of this characteristic, the fibers comprise fiber cellulose. The use of cellulose fibers makes it possible to take advantage connections hydrogen which naturally ensure the holding and cohesion of the matrices of fiber cellulose without the use of glues or adhesives. Of course, the setting work of cellulose fibers does not exclude the incorporation of adhesives or stick in the fibrous pulp within the scope of the invention.
[56] Thus, it is possible to incorporate a binder into the dough, ideally compatible with the fibrous suspension and whose kinetics or even the nature of solidification (polymerization, crosslinking, crystallization, ...) is faster than those of the fibrous suspension alone of so as to give the deposit a mechanical resistance more quickly than that resulting from the sole contribution of the fibers after elimination of the major part of transport liquid. It should be noted that the binder used can then permanent that is say be kept after taking the fibers> or on the contrary be not permanent that is ie be eliminated after taking the fibers.
[57] According to one characteristic of the invention, the fibrous pulp comprises as a binder particles of plaster or gypsum precursors such as sulphate of calcium hemi-hydrated or semi-hydrated called hemihydrate and/or anhydrite Ca2SO4 or sulphate of anhydrous calcium. Calcium sulphate hemi-hydrate as well as anhydride presents the particularity of not precipitating or crystallizing in the form of gypsum above a certain dilution threshold. Thus, the rapid elimination of liquid transport allow to reach the level of concentration from which gypsum crystallizes ensuring the consistency of the fibrous deposit. As part of this characteristic the dough fibrous can include at least 10% by weight of calcium sulphate hemi-hydrated or semi-hydrate and/or anhydrate and at least 50% by weight of fiber such as for example fiber cellulose. It should be noted that plaster and cellulose fibers are materials particularly compatible insofar as after setting the plaster always closes water molecules favorable to the establishment of hydrogen bonds with fiber cellulose. Thus, the plaster/cellulose fiber composite material has of the particularly interesting mechanical resistance characteristics and good. According a characteristic of the invention, the dough comprises at least 30% by mass of particles of hemihydrate or semi-hydrated calcium sulphate and/or anhydrate.
[58] According to the invention, the stress allowing the support to pass from one state no passing, without percolation of the transport liquid in the support, to a state passing in which the transport liquid passes through the support, can be of any appropriate nature as a mechanical and/or electrical and/or electromagnetic stress on the support.
[59] According to one form of implementation of the invention, the solicitation is a difference sufficient pressure, created between a part of the receiving face and a part of the face opposite the receiving face so as to cause the percolation of the liquid transport in the support and/or through it. This difference of pressure may, for example, consist of applying pressure to the dough deposited on the receiving face either by direct mechanical pressure or by pressure hydraulic either by the combination of the two.
[60] According to a variant of this form of implementation, the difference in pressure is created by suction at the level of the face opposite the receiving face. The difference of pressure can also be generated by depressurizing the the environment at contact of the face of the support opposite the receiving face.
[61] In this variant, suction can be applied to a part only from the side of the support opposite the receiving side so as not to concern only part of the receiving face.
[62] Still within the framework of this variant, the aspiration can be applied only in relation to areas of the receiving face carrying pulp.
[63] According to the invention, the intensity of the depression can also be modulated either by acting on the value of the depression applied at the level of the face opposite the opposite reception either by modulating the thickness of the support so as to modulate the losses of load in the holder. Thus, the support can have a constant thickness on all his extent or thickness whose value is likely to vary depending on from the point of measure.
[64] The invention also relates to an object with a fibrous matrix comprising at less a layer of fibrous material obtained according to the manufacturing process according to the invention.
[65] According to a variant of the invention, the fibrous matrix object comprises a stack of several layers of fibrous material each obtained according to the process of manufacture according to the invention.
[66] According to an embodiment characteristic of a manufacturing machine conform to the invention, the machine comprises as means for supplying the dough fibrous one mobile paste depositing head with respect to the support according to at least one direction, the deposition head further comprising means for extracting a part at the less than transport liquid before depositing the paste on the support. The extraction of a part of transport liquid just before deposition of the paste on the support is particularly advantageous during the manufacture of an object with a fibrous matrix according to a machining process additive also called 3D printing. Indeed, in particular in the context of setting work of cellulose fibers the extraction of part of the liquid from transport in the head activates the formation of hydrogen bonds which contributes to the deposit stability paste. Similarly, during the implementation in the paste of precursors of the plaster, .. the extraction of the transport liquid makes it possible to increase the concentration in precursors plaster so as to initiate the plaster formation reaction which contributes to the stability of the deposit made. It should be noted that the formation reaction of the plaster being exothermic the heat it releases contributes to the elimination of a part some cash transport contained in the deposit.
[67] According to one embodiment of the machine, the extraction means include transport liquid suction means.
[68] According to a variant of this embodiment, the deposition head comprises at least a deposition nozzle connected to a paste reservoir by a supply channel one part located upstream of the nozzle comprises a porous peripheral wall connected to a source of suction.
[69] According to one characteristic of this variant, the peripheral wall porous is formed at least partly by an isotropic or substantially isotropic material including a open-celled foam and/or an open-celled material obtained by party to less by agglomeration of particles and exhibiting wettability with the liquid transport such as the contact angle of a drop of the transport liquid with the face of reception is greater than or equal to 900, the porous material being such that the liquid transport does not percolate naturally through the porous wall without solicitation outside and that the transport liquid percolates in the support when a solicitation controlled is applied to all or part of the paste/porous wall system. Of way preferably the porous material constituting the porous wall is hydrophobic vis-vis-a-vis the transport liquid and in the particularly preferred way superhydrophobic to transport liquid screws.
[70] Of course, the different characteristics, variants and forms of implementation of the method and/or of making the machine according to the invention can be associated the with each other in various combinations insofar as they do not are not incompatible or mutually exclusive.
[71] In addition, various other characteristics of the invention emerge examples below which illustrate non-limiting forms of implementation of the method of manufacture in accordance with the invention of an object with a fibrous matrix. others others characteristics of the invention also emerge from the examples described in relationship with 5 the appended figures which illustrate non-limiting forms of realization of machines according to the invention for the implementation of the manufacturing process according to the invention of an object with a fibrous matrix.
¨ Figure 1 is a schematic view of a dynamic form with a support porous hydrophobic or even superhydrophobic for the formation of a matrix object 10 fibrous according to the invention.
¨ Figure 2 is a partial schematic view of a support with an area reconfigurable for forming a pattern on a fibrous matrix object according to the invention.
¨ Figure 3 is a partially cutaway schematic perspective of the illustrated bracket in Figure 2.
15 ¨ Figure 4 is a schematic view of a machine with a head of paste deposit movable along the three axes X, Y, Z relative to the support receiving the dough.
¨ Figure 5 is a schematic section of a deposit head variant susceptible to be implemented with the machine illustrated in Figure 4 It should be noted that in these figures the structural and/or functional elements common to different variants may have the same references.
[72] According to a first example of implementation of the process for manufacturing a object to fibrous matrix in accordance with the invention, it is proposed to produce an object by fiber cellulose having a volume conformation as opposed to a plate or a sheet.
.. [73] For this purpose, a support is prepared which is in the form of a mold made from a stack of sintered polyethylene plates such as by example marketed by the company 2F Technologies having pores having a size of the order of 100 μm and an aperture factor of the order of 40%. The plaques are assembled and machined so as to form two half-molds which, when assembled define a mold cavity with a filling channel. The inner wall of the cavity shape then the receiving side of the support. The plates can then be pre-cut prior to their stacking or on the contrary be stacked and secured together to then undergo machining. It should be noted that to the extent where the material porous material used has its characteristics of porosity and wettability on the surface and in the mass, the mold formed by stacking and machining has the same characteristics, in particular at the level of the interfaces or joints between the plates stacked.
[74] In addition, a pulp of cellulose fibers is prepared by grinding and mixture of sheets of paper in an aqueous transport liquid to obtain a paste relatively liquid.
[75] The dough is then introduced, at ambient pressure, into the mold until fill in this one this. Given the physico-chemical properties of the constituent material of the mould, the transport liquid does not percalate in the support so that the concentration in transport liquid does not vary during filling.
[76] Then, a depression is applied to the level of the external face of the medium which in this case happens to be the opposite side to the receiving side of dough. The vacuum applied induces percolation of the transport liquid through and out of mold so that the fibers of the dough are pressed against the mold walls and that a hollow object with a fibrous matrix is obtained.
[77] For the manufacture of a solid object, the paste supply is continued while the depression is applied to the face or faces of the support opposite the face of reception.
[78] Such a method of manufacturing an object with a solid fibrous matrix makes it possible to produce, by example, but not exclusively, wedging elements for the conditioning, inserts for making composite parts.
[79] The manufacture of a three-dimensional object such as a shell or an object massive according to the invention can also involve a rotation of the support or mold so as to perform centrifugal molding. The passage of liquid from transportation through the support then results in part at least from the centrifugal force who can be supplemented by the application of a vacuum.
[80] According to the invention, it can also be implemented a mold in porous material hydrophobic and preferably superhydrophobic comprising several imprints of massive objects to be manufactured distributed around a central channel for supplying the dough and connected to this central channel by the radial channels so as to be able to be used in a centrifuge. Thus, the supply of the dough is carried out by the center channel while the distribution of the paste in the cavities and the elimination of the liquid transport results from centrifugal force. This manufacturing method is very next to spincasting in English spincasting.
[81] According to another example of implementation of the method according to the invention, it is prepared a support in the same material as for the previous example presenting under the form of a plate whose receiving face has conformations in hollow and in bumps for example spherical caps.
[82] The paste is deposited on the entire receiving face and then it is applied a depression on the entire face of the support opposite the receiving face of so as to eliminate a part or even the major part of the transport liquid.
So he is obtained a sheet of paper with hollows and bumps without it having been resorted to an embossing.
[83] According to yet another example of implementation, a support is used in the same material as for the previous examples with a receiving face flat and hydrophobic.
[84] Several pulps of cellulose fibers are prepared which present each one different color.
[85] The different pastes are then deposited by points on the face of receipt of way to form a design. Insofar as the receiving face is, on the one hand, go, hydrophobic and, on the other hand, adapted not to allow percolation of dough under the effect of its own weight for small water depths, the different points or paste drops are stable and do not mix. When the quantities desired by different pastes were deposited at selected locations on the face of reception, it is applied suction to the side of the support opposite the receiving side.
So he is obtained an object with a fibrous matrix with a design integrated into the mass of the matrix fibrous.
[86] An object with a fibrous matrix manufactured according to the invention can after his manufacturing undergo various treatments or operations aimed in particular at change state or the appearance of its outer surface and/or its mechanical characteristics or chemicals.
The fibrous matrix object manufactured according to the invention can also be the object machining operations and/or be integrated into a composite object.
[87111 is also possible to manufacture an object according to the invention on a object pre-existing. Thus, it is possible to manufacture an object according to the process conform to the invention in a window arranged in a sheet of paper placed on the opposite receipt of support. The paste will then be deposited in such a way that when the elimination of .. transport liquid it adheres to part or less of the edges of the window.
[88] Figure 1 illustrates another form of implementation of the method according to the invention for the production of an object with a fibrous matrix in sheet or plate form. In this effect, it used a machine 1 called a dynamic form machine as described in particular by the patent US 3,210,241 or marketed by the French company TECHPAP or the society Canadian CANPA. Machine 1 comprises a sealed drum tank 2 driven in rotation along its vertical axis of symmetry A by an electric geared motor 3. The machine 1 further comprises in the tank an annular support 4 which defines a surface cylindrical reception 4 'located at a distance from the axis A. The annular support 4 delimits in the tank 2 a central chamber 5 for introducing the paste and a chamber peripheral 6 for discharging the transport liquid. Machine 1 comprises besides means 7 for depositing the paste on the receiving surface 4', means 8 contribution of transport liquid in the central chamber 5 and evacuation means 9 some cash transport from the exhaust chamber 6. Such a machine is well known to skilled in the art and therefore does not require further description.
[89] Machine 1 allows in particular to deposit the dough on the area of reception in a liquid medium so that the deposition of paste is carried out way that the fibrous matrix object being formed is permanently bathed in the liquid transport until the desired deposit thickness is obtained. In the frame of the machine 1 the stress inducing the evacuation of the transport liquid is strength centrifugal induced by the rotation of the vessel during deposition. When the thickness of desired deposit is reached, no more paste or liquid is added.
transportation in the central chamber so that the transport liquid is entrained in the evacuation chamber from which it is evacuated.
[90] According to the invention at least part of the annular support 4 and at least the part forming the receiving surface 4' is porous and formed in part at least by an isotropic or substantially isotropic material comprising a cell foam open cells and/or an open-cell material obtained in part at least by agglomeration of particles and exhibiting wettability with the liquid of transportation such that the contact angle of a drop of the transport liquid with the face reception is greater than or equal to 900. The material used to make the receiving side is adapted or configured so that the transport liquid does not percolate naturally at through the support without external stress and so that the liquid transport percale in the support when a commanded load is applied to all or part of paste/carrier system.
[91] According to variant embodiment, it was used for the formation of the area of support a sintered polyethylene plate such as for example marketed by the company 2F Technologies presenting pores having a size of the order of 1001.tm and a openness factor of the order of 40%. Machine 1 then made it possible to produce as as a fibrous matrix object a cellulose-based sheet which has the characteristic not present present any floc or clumps of cellulose fibers or induced trace by the receiving surface except where the conformation of the this last one .. had been modified to make a pattern appear on and in the object to fibrous matrix.
Thus, apart from the patterns, the cellulose-based sheet has no floc visible at the naked eye and has an isotropic distribution of cellulose fibers and pores.
[92] Figure 2 illustrates another embodiment of a support for a machine according to the invention making it possible to produce a pattern on and in the object to be fibrous matrix made by depositing the paste on the support. According to this embodiment, the bracket 20 comprises, in a zone Z of the reception surface 21, a series of elements mobiles 22 juxtaposed associated with positioning means 23 suitable for allow, on the one hand, a modification of the altitude of the heads 24 of the mobile elements each by relative to others and relative to the average altitude of the surface of receipt of so as to generate at least one pattern and, on the other hand, an immobilization of the elements mobiles in a chosen configuration.
[93] According to the example illustrated, the part of the support forming the surface of reception is made of a material such as a sintered polyethylene plate such as for example marketed by the company 2F Technologies having pores having a size of the order of 10011m and an opening factor of the order of 40%.
[94] Similarly, each of the movable elements 22 is formed by a bar parallelepiped with a rectangular or square base made in the same material that the rest of the landing area. The mobile elements then juxtaposed way to form a rectangular matrix as shown in figure 3 formed by lines and of columns for making a pattern such as a mono code or two-dimensional. In the insofar as the juxtaposed elements are made of the same material as the rest of the 5 support surface with a length e substantially equal to the thickness e of the support on behavior of the entire landing surface including zone Z is substantially uniform. It should be noticed that the difference in the length e and the thickness e corresponds to the depth of the pattern produced.
[95] In the present case, the positioning means 23 comprise, for each 10 movable element 22, a control rod 25 connected to an actuator electromagnetic 26 controlled by a UC control unit. Each actuator 26 has two states up and down respectively. The high state corresponds to a position in which the head of the corresponding movable element is at the same level as the rest of the surface of reception while the low state corresponds to a position in which said head is 15 located below the level of the rest of the receiving surface. Thereby, the unit of UC control can control the configuration of the Z zone in order to carry out patterns in according to needs and in particular to modify the message likely to be coded by the two-dimensional barcode defined by zone Z during manufacturing successive from object to fibrous matrix on the receiving surface 21.
20 [96] Figure 5 shows another machine 30 for manufacturing from one object to fibrous matrix according to the invention by depositing paste on a surface of reception at means of a moving head along the three axes X, Y, Z.
[97] The machine 30 comprises a tank 31 equipped with a porous support 32 conform to the invention which delimits in the tank 31 a deposition chamber 33 located above above the support and an evacuation chamber 34 located below the support 32. The room of deposit 33 is open on top of tank 31 while the chamber evacuation 34 is connected to a suction unit 35. The suction unit 35 is adapted to establish a depression in the evacuation chamber 34 so as to suck the fluids that go there find liquid and/or gas and to induce percolation through the support 32 liquid for transporting the paste deposited on the receiving face 36 of the support 32.
[98] The machine 30 comprises as means 40 for depositing paste on the area of receiving a deposition head 41 connected to at least one unit 42 power supply dough. The deposition head 41 is carried by a gantry system 43 of the type cross table which is configured to ensure movement of the deposition head 41 in translation according to the three axes X, Y, Z forming an orthogonal base of space. XY axes are then substantially parallel to the horizontal plane defined by the receiving surface 36 while that the Z axis is substantially orthogonal to the receiving surface 32. The system of gantry 43, the suction unit 35 and the supply unit are then driven by a CPU control unit.
[99] Thus, the UC control unit controls all the elements of the machine so as to deposit the dough on the receiving surface 36 to form a object to fibrous matrix according to a process analogous to additive machining called 3D printing. During deposition, the suction unit 35 operates in a to ensure the percolation of the transport liquid as the paste is deposited.
[100] According to a variant embodiment of the invention, the deposition head 41 is configured to allow extraction of part of the transport liquid before deposit paste on the landing surface 36.
[101] Thus, the deposition head 41 comprises a supply channel 45 connected individually feed 42 and emerging at a deposition nozzle 46. The head of deposit 41 then comprises as means for extracting the transport liquid a part P of supply channel 45 located just upstream of the nozzle 46 which is made in a hydrophobic and preferably superhydrophobic porous material. The P part is present in the form of a tube 47 of porous material, the inner wall 48 of which forms the part corresponding to the supply channel 45 and whose outer wall 49 forms a wall an annular suction chamber 50 surrounding tube 47.
[102] The tube 47 is made of a porous hydrophobic material or even superhydrophobic having the same characteristics as that of the support as described previously. It should be noted that the hydrophobic characteristics of the material make it possible to avoid the risk of clogging of the supply channel at the level of the nozzle.
[103] Suction chamber 50 is connected to suction unit 35 via means control 51 controlled by the control unit UC. Thus, when filing the dough unit control unit controls the suction at the level of the suction chamber 50 of way to extract the transport liquid to increase the paste viscosity of way to increase its hold. Moreover, during the implementation of a paste containing fibers of cellulose the extraction of the transport liquid allows to activate the formation connections hydrogens. Similarly, in the case of the implementation of precursors of plaster in the paste, the extraction of the transport liquid makes it possible to activate the crystallization .. gypsum which contributes to the solidity of the deposit being formed matrix object fibrous.
[104] Furthermore, it should be noted that the machine as described in relationship with figures 4 and 5 can also be used for a bath deposition of liquid transportation. In this case, the tank 31 is filled with the transport liquid during all the paste deposition phase to form the fibrous matrix object.
[105] Of course, various other variants of the invention can be considered within the scope of the appended claims.
Claims (19)
alvéoles ouverts et/ou un matériau à alvéoles ouverts obtenu en partie au moins par agglomération de particules et présentant une mouillabilité avec le liquide de transport telle que l'angle de contact d'une goutte du liquide de transport avec la face de réception est supérieur ou égal à 1000. 1. Process for manufacturing an object with a fibrous matrix consisting in depositing, on one side of reception of a support, at least one fibrous paste comprising at least fibers and liquid transport and to remove at least part of the transport liquid, the receiving side being adapted or configured so that the transport liquid does not percolate naturally through of the support without external stress and so that the transport liquid percolates in the support when a commanded load is applied to all or part of the system paste/support, according to which the part of the support constituting the reception face at least is porous and formed in at least partly by an isotropic or substantially isotropic material comprising a foam to open-cell material and/or an open-cell material obtained in part from less by agglomeration of particles and exhibiting wettability with the liquid of transportation such as the contact angle of a drop of the transport liquid with the face of reception is higher or equal to 1000.
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