CH619436A5

CH619436A5 -

Info

Publication number: CH619436A5
Application number: CH1287277A
Authority: CH
Inventors: Rene Goutte; Marcel Levecque; Marie-Pierre Barthe; Jean A Battigelli
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1980-09-30
Also published as: AU2992877A; CA1099061A; ZA776286B; IN146930B; CS210616B2; DD131861A5; FI61677C; GB1579788A; PT67180A; NL7711573A; PL201045A1; SE430599B; DK148629C; IE45713B1; BG31507A3; BR7707038A; CA1090072A; IL53086A0; JPS5352775A; FR2368445A1

Description

La présente invention se réfère aux procédés et aux installations destinés à la fabrication de fibres de matière thermoplastiques, pour former des nappes ou matelas, procédés dans lesquels des fluides gazeux sont mis en œuvre et au moins partiellement 60 recyclés.

En général, ces procédés recourent à l'utilisation de courants gazeux pour l'étirage, mais dans certains cas les fluides gazeux ne sont utilisés que pour le transport ou guidage des fibres depuis le dispositif de formation de fibres, dit dispositif de fibrage, jusqu'à 65 l'organe de formation du matelas.

Dans une usine ou une installation typique de production, les dispositifs d'étirage des fibres sont disposés à l'entrée d'une chambre de réception ou dans cette chambre même. Celle-ci

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comprend une hotte de réception dont les parois forment une enceinte suffisamment étanche, limitée le plus souvent à sa partie inférieure par un organe perforé de réception des fibres. Ce dernier est constitué généralement d'une courroie ou d'un tapis transporteur perforé formant convoyeur, sur lequel les fibres se rassemblent en forme de feutre, nappe ou matelas.

Une ou plusieurs chambres d'aspiration disposées derrière ou sous l'organe de réception et reliées à un ventilateur d'extraction sont utilisées pour rassembler les fibres sur l'organe perforé de réception. Cet ensemble contribue à engendrer un courant de gaz transportant les fibres étirées depuis la zone d'étirage à travers la chambre de réception jusqu'à l'organe de réception. Ce courant de gaz est constitué de l'ensemble des gaz d'étirage comme de guidage des fibres ainsi que des gaz d'appoint et des fluides induits par ceux-ci. Les fibres se déposent donc en matelas ou nappe sur la surface de l'organe de réception, tandis que les gaz le traversent pour passer dans la chambre ou les chambres d'aspiration.

Il est aussi connu de pulvériser des liants sur les fibres avant leur dépôt sur l'organe de réception; ces liants comportent généralement une solution ou une suspension de résine thermodurcis-sable et la nappe formée traverse ensuite une étuve de polymérisation dans laquelle elle est soumise à un chauffage qui permet de la stabiliser. On fait référence plus loin à des exemples de liants souvent utilisés.

Enfin, il est connu de pulvériser de l'eau sur les fibres en cours de formation, par exemple en un point situé en amont de l'endroit où le liant est pulvérisé sur les fibres.

Par suite de ces pulvérisations de liants et d'eau, le courant de gaz traversant l'organe perforé de réception entraîne des quantités importantes d'eau et de constituants du liant sous forme gazeuse ou sous forme de gouttelettes de dimensions diverses, ainsi que des petits fragments de fibres. L'ensemble de ces produits entraînés par le courant de gaz, en particulier certains constituants du liant, sont des éléments polluants ayant un effet néfaste sur l'environnement. Les minéraux thermoplastiques tels que le verre utilisés pour la formation des fibres nécessitent habituellement l'emploi de températures élevées, si bien que les gaz, dans la zone de pulvérisation du liant, sont aussi à haute température. En conséquence, divers constituants du liant se trouvent volatilisés et leur élimination vers l'atmosphère peut constituer une source de pollution inacceptable de l'environnement.

Les gaz doivent alors être traités pour éliminer des éléments polluants contenus dans ces liants et supprimer ainsi toute source de pollution.

Le brevet français N° 2247346 au nom de la titulaire, décrit des systèmes pour la fabrication de fibres minérales comportant des moyens pour la suppression de la pollution. Dans ce document, les différentes techniques de suppression de la pollution envisagées sont appliquées à divers procédés d'étirage de fibres de matériaux thermoplastiques, par exemple des matériaux minéraux, tels que le verre. Elles utilisent notamment un recyclage des gaz utilisés.

D'autre part, la demande de brevet français N° 75.04039, déposée le 10 février 1975 au nom de la titulaire, et relative à la fabrication de nappes de fibres de matière thermoplastique, décrit le recyclage de courants gazeux et différentes autres mesures permettant de supprimer la pollution, dans le cas particulier de l'élaboration de la fibre par étirage d'un filet de matière thermoplastique dans une zone d'interaction créée à partir d'un courant gazeux principal et d'un jet gazeux secondaire.

Parmi les diverses techniques proposées par les demandes françaises précitées pour la suppression de ce genre de pollution, on note en particulier les suivantes:

Tout d'abord, le courant formé des gaz d'étirage ou de guidage, des fluides induits et des fibres entre dans la chambre de réception, et une forte proportion du courant gazeux est recyclée par un circuit reliant l'aval de l'organe de réception à la chambre de réception, de façon à traverser celle-ci. Au cours de ce recyclage, les gaz sont lavés et refroidis par pulvérisation d'eau en vue de faciliter la séparation des éléments polluants entraînés, et ces gaz passent ensuite à travers un séparateur, par exemple un séparateur cyclone ou centrifuge, pour extraire autant d'humidité ou d'eau pulvérisée que possible. Les gaz sont alors renvoyés dans la chambre de réception au voisinage des fibres en cours de formation et de l'admission éventuelle des gaz d'étirage. L'eau pulvérisée sur les gaz recyclés est ensuite récupérée et soumise à diverses étapes de séparation et filtration pour en éliminer les éléments polluants. On la réutilise enfin pour la pulvérisation sur les gaz recyclés et pour la préparation du liant aqueux qui sera pulvérisé sur les fibres nouvellement formées dans la chambre de réception. L'eau traitée peut aussi être pulvérisée dans la chambre de réception.

Du fait de l'introduction de quantités supplémentaires de gaz dans la chambre de réception, une partie correspondante des gaz doit être déviée et éliminée du circuit de recyclage. Cette partie de gaz non recyclés est soumise à l'action d'un brûleur à haute température pour brûler tous les constituants organiques résiduels avant rejet dans l'atmosphère, ce qui permet de diminuer encore la pollution.

Lors de la mise en œuvre de ces techniques, décrites de façon plus détaillée dans ces mêmes documents précédemment cités, la titulaire a remarqué diverses instabilités de fabrication. Elle les a attribuées au fait que l'utilisation de divers moyens pour la suppression de la pollution, en particulier le recyclage du courant de gaz et la séparation des éléments polluants contenus dans ces gaz, par exemple au moyen de pulvérisation d'eau, introduit parfois des variations indésirables des conditions d'étirage des fibres et des conditions de formation du matelas de fibres. Il est en effet souhaitable, puisque l'on recycle une quantité importante des gaz, de fermer plus efficacement la chambre de réception que dans le cas où la suppression de la pollution n'est pas prévue. Mais ce recyclage des gaz pour l'élimination de la pollution, ainsi que l'utilisation d'une chambre de réception plus étanche, peuvent provoquer des fluctuations de la température des gaz dans la chambre de réception. La température suivra les variations d'un certain nombre de facteurs comprenant non seulement la quantité de gaz éliminés du circuit, mais aussi la quantité d'eau pulvérisée pour séparer des gaz recyclés les éléments polluants qu'ils ont entraînés, ainsi que la température de cette eau. De plus, des variations de conditions atmosphériques, entre l'hiver et l'été, peuvent également influer sur la température.

Les variations de température du gaz suffisent à perturber la qualité en influant sur les conditions de durcissement du liant, notamment lorsqu'il est à base de résines thermodurcissables. En effet, si la température du courant gazeux et par suite du matelas de fibres est trop élevée, il y a début de polymérisation du liant alors que le matelas se trouve encore dans la chambre de réception. Ce phénomène tend à réduire les propriétés mécaniques des produits fabriqués, notamment leur résilience.

A l'inverse, si la température des gaz et par suite celle du matelas sont trop faibles, l'humidité résiduelle de ce dernier augmente, ce qui abaisse le rendement de l'étuve de polymérisation et peut conduire à des écarts de dimensions sur les produits fabriqués.

Compte tenu de ces difficultés, le procédé selon la présente invention, défini dans la revendication 1, comporte une régulation de la température des gaz dans la zone d'étirage et dans la zone de formation du matelas de fibres.

Plusieurs formes d'exécution du dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la présente invention, sont représentées schématiquement sur les fig. 1 à 5 :

la fig. 1 est une vue schématique d'une installation de fibrage comportant certains dispositifs pour la suppression des éléments polluants décrits dans les demandes françaises précitées et repré5

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sentant un mode de réalisation des systèmes de régulation de la pression;

la fig. 2 est une vue similaire à la fig. 1, montrant une autre réalisation du système de régulation de la pression ;

la fig. 3 est une vue similaire à la fig. 1, mais représentant un mode de réalisation du système de régulation de la température;

la fig. 4 représente schématiquement une installation de fibrage par étirage de la matière thermoplastique dans une zone d'interaction créée entre un courant gazeux principal et un jet gazeux secondaire, cette installation comportant divers dispositifs pour l'élimination de la pollution et une autre variante des systèmes de régulation de la température et de la pression;

la fig. 5 est une vue schématique montrant un dispositif utilisé pour insolubiliser les éléments polluants transportés par l'eau utilisée dans l'installation.

La fig. 1 montre une installation de production et de réception des fibres qui comporte un dispositif de production des fibres 11, pouvant être par exemple un corps centrifugeur, comme décrit dans le brevet français N° 1124489. Ce dispositif peut présenter diverses autres formes suivant les différentes techniques de fibrage utilisées, notamment celle décrite dans le brevet français N° 2223318. Dans ces cas, mais aussi dans d'autres techniques de fibrage, le courant gazeux formé par les gaz d'étirage ou de guidage et par les fluides induits par ceux-ci transporte les fibres en cours d'étirage et les fibres étirées vers le bas à l'intérieur de la chambre de réception 22 définie par une enceinte formée de parois 21. Le courant formé par l'ensemble des gaz et les fibres est matérialisé en 12. Bien que, dans la fig. 1, le dispositif de fibrage 11 soit présenté en haut et l'organe de réception en bas, d'autres dispositions peuvent être utilisées.

De même, ce dispositif de fibrage peut être placé à l'intérieur de la chambre 22, au lieu de se trouver, comme sur la fig. 1, juste au-dessus de la paroi supérieure 100 d'où il envoie le courant de gaz et les fibres vers le bas de la chambre. Il est possible de disposer autour de l'entrée du courant dans la chambre un couvercle ou manchon 32 comportant un orifice central.

Un organe perforé de réception schématisé en 15 est prévu dans la partie inférieure de la chambre 22. C'est de préférence un convoyeur perforé continu sur lequel les fibres se déposent pour former un matelas 23 que le convoyeur transporte hors de la zone de réception. Un dispositif de répartition des fibres 14 peut être utilisé pour favoriser le dépôt d'un matelas uniforme sur l'organe de réception 15.

Comme indiqué par des flèches dans la fig. 1, le courant gazeux d'étirage induit, c'est-à-dire entraîne de l'air ou des gaz; le courant résultant descend et passe au travers de l'organe de réception, puis dans la chambre d'aspiration 16. Un ventilateur d'extraction 19 provoque la circulation forcée du gaz; il contribue à établir le courant descendant dans la chambre de réception pour déposer les fibres sur l'organe de réception 15 et entraîner les gaz au travers de cet organe, puis dans la chambre de lavage indiquée en 17 et enfin dans le séparateur cyclone 18. Le ventilateur d'extraction envoie les gaz dans la gaine de recyclage 34 reliée à la portion supérieure de la chambre de réception 22, dans la zone où les fibres sont introduites ou sont en cours d'étirage. Il se crée ainsi une circulation des gaz comme décrit dans les documents de brevets précités. Ces derniers prévoient encore une pulvérisation d'eau sur le courant par les pulvérisateurs 49, dans la portion supérieure de la chambre de réception, et une pulvérisation de liant sur ce même courant, par exemple par des pulvérisateurs 13.

Les gaz acheminés vers le bas de la chambre de réception, puis au travers du matelas 23 et de l'organe perforé de réception 15, entraînent des quantités importantes d'eau et d'éléments .polluants. Pour en extraire les éléments polluants, les gaz recyclés sont introduits dans une chambre de lavage 17 où ils sont soumis à un lavage au moyen de pulvérisateurs d'eau 45. Une partie du liquide constitué de l'eau et des éléments polluants s'écoule ensuite par gravité à travers l'orifice 24, puis le collecteur 26, vers un bac 52. Des gouttelettes d'eau et d'éléments polluants non encore séparés pénètrent avec les gaz recyclés dans le séparateur cyclone 18 où les gouttelettes d'eau se séparent et descendent par gravité dans le tube 25 pour rejoindre le liquide du bac 52. Après 5 cette séparation des liquides, les gaz sont renvoyés vers la chambre de réception, comme décrit précédemment.

Le liquide provenant du collecteur 26 est filtré au moyen du filtre 51 avant d'entrer dans le bac 52. Ce filtre retient divers éléments solides 56 qui sont éventuellement recueillis dans io l'auge 57 pour être évacués ultérieurement, par exemple après le traitement décrit dans le brevet français N° 2247346. Le liquide recueilli dans le bac 52 est refroidi au moyen de l'échangeur thermique 105 dans lequel il est envoyé par l'intermédiaire de la pompe 53. L'échange thermique s'effectue de façon indirecte avec 15 un fluide caloporteur, c'est-à-dire sans contact direct entre ce dernier et le liquide recueilli. Le fluide de refroidissement arrive par un tuyau d'alimentation 53a; il peut, par exemple, s'agir simplement d'eau ordinaire. Le liquide refroidi est ensuite renvoyé vers le bac 52. Une conduite 111 permet d'apporter un appoint 20 d'eau en fonction des besoins.

Une partie du liquide peut être retirée du bac 52 au moyen de la pompe 55 pour alimenter les pulvérisateurs 49 et 45, comme le montre la fig. 1. On peut aussi en prélever une partie grâce à la canalisation 108a pour la préparation des liants aqueux supplé-25 mentaires qui sont pulvérisés sur les fibres par les buses 13. Il s'agit en effet d'une eau suffisamment propre, quoiqu'elle renferme encore certains constituants organiques en solution.

La partie de l'eau de lavage recyclée que l'on pulvérise par les buses 49 sur le courant formé des gaz et des fibres est soumise à 30 une importante montée en température ayant pour effet une insolubilisation partielle de ces constituants organiques. En conséquence, lors de son passage ultérieur dans le dispositif de filtration et de séparation 51, elle sera séparée des éléments solides supplémentaires qui ont été insolubilisés. Pour effectuer une 35 insolubilisation plus importante des constituants organiques polluants contenus dans l'eau de lavage, on peut dévier une partie de celle-ci de la boucle de recyclage, à l'aide de la dérivation 109a située après la pompe 55, en ouvrant la vanne d'admission 109b. Cette insolubilisation complémentaire est décrite dans la suite en 40 référence à la fig. 5.

Sur la fig. 1, le conduit d'évacuation 19a est prévu pour dévier et éliminer une partie des gaz du circuit de recyclage. Ce conduit amène les gaz déviés dans un séparateur à venturi de type connu qui comporte un dispositif à venturi réglable 19b augmentant la 45 vitesse des gaz, et un séparateur 19c. Les gaz sont extraits de la partie supérieure de ce dernier par le conduit 19d, sous l'influence du ventilateur 19e qui débouche dans la cheminée S. Les liquides supplémentaires séparés dans le séparateur 19c sont amenés par un tube 19f dans le bac 52.

so Dans le mode de réalisation de la fig. 1, on prévoit aussi un bypass SB entre un point situé en aval du ventilateur d'extraction 19 et la cheminée, ce bypass étant avantageusement muni d'un registre Dl, normalement fermé. De la même façon, un registre D2 ouvert en marche normale est prévu dans la gaine de 55 recyclage 34 en aval du point de raccord du bypass SB. Les registres Dl et D2 permettent d'évacuer momentanément le courant gazeux par la cheminée, par exemple en cas de mauvais fonctionnement du séparateur à venturi utilisé normalement dans ce mode de réalisation.

60 La régulation de la pression dans l'installation de la fig. 1 utilise un détecteur de pression 19g disposé sur le circuit de recyclage des gaz près de la chambre de réception ou dans cette chambre, ce détecteur étant relié, par l'intermédiaire d'une boucle de régulation représentée schématiquement en 19h, au moteur de 65 commande du ventilateur 19e. Quand le détecteur de pression 19g indique une augmentation de pression, le système de régulation agit de sorte à augmenter la vitesse du moteur du ventilateur 19e, provoquant la déviation et l'élimination d'un pourcentage plus

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important de gaz. De préférence, le détecteur de pression et le système de régulation associé fonctionnent de manière à maintenir dans la chambre de réception une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique pour éviter toute entrée importante de gaz vers la chambre de réception, ou toute fuite depuis celle-ci, malgré le fonctionnement du système de recyclage. Dans une installation typique, les gaz d'étirage représentent de 5 à 15% du total des gaz entrant dans la chambre d'aspiration 16; on dévie et on élimine donc du système de recyclage une quantité égale de gaz.

Il est possible de relier directement le conduit d'évacuation 19a au ventilateur 19e, sans interposition des séparateurs à venturi 19b, 19c; dans ce cas, le système de régulation de pression fonctionne de la manière décrite, mais il est préférable d'utiliser ce séparateur à venturi 19b, 19c pour compléter la séparation des éléments polluants effectuée par lavage du gaz dans la chambre de lavage 17, et la séparation de l'humidité entraînée dans le séparateur 18.

La régulation de la température utilise une vanne 53b disposée dans la ligne d'alimentation en eau de refroidissement 53a et commandée par un détecteur de température 53c. Cette vanne est reliée par l'intermédiaire d'une boucle de régulation représentée schématiquement par 53d, au détecteur de température 53c placé sur le circuit de recyclage des gaz, près de la chambre de réception 22 ou dans sa partie supérieure. Cette régulation commande l'ouverture de la vanne 53b lors d'une augmentation de la température des gaz recyclés et sa fermeture lors d'une diminution de la température- Grâce à ce système de régulation, la température de l'eau dans le bac 52 est portée à une valeur déterminée et, de cette manière, l'eau amenée aux buses de pulvérisation 45 pour le lavage des gaz dans la chambre de lavage 17 et aux buses 49 pour le refroidissement du courant 12 est aussi maintenue à une valeur donnée. Cette régulation de la température de l'eau règle à son tour la température des gaz recyclés; en effet, quand le fonctionnement du système est stabilisé, tout écart de température de ces gaz par rapport à une valeur moyenne prédéterminée (ou valeur de consigne choisie) induit par l'intermédiaire du détecteur 53c une modification, dans le sens d'une compensation, de la température de l'eau utilisée pour le lavage et le refroidissement des gaz, neutralisant ainsi les variations de température des gaz. Le débit d'eau de lavage est ajusté à la valeur voulue par ouverture du nombre convenable de buses 45.

Le mode de réalisation de la fig. 1 prévoit donc la régulation de la température et de la pression, assurant ainsi le maintien de conditions uniformes de marche à la fois dans la zone de fibrage et dans la zone de formation du matelas à l'intérieur de la chambre de réception.

Les systèmes de régulation sont conçus de manière à maintenir la pression au voisinage de la pression atmosphérique dans la chambre de réception. Le détecteur de pression et le système de régulation de la vitesse de marche du ventilateur 19e fonctionnent de manière à prélever et à éliminer du circuit de recyclage une quantité de gaz qui représente, par rapport à la quantité totale de gaz, l'ensemble des gaz d'étirage nouvellement introduits et des fuites d'air. Pour maintenir avec précision la pression désirée, le conduit d'évacuation 19a éliminant une partie des gaz du circuit de recyclage est avantageusement relié à la gaine de recyclage 34 en aval du ventilateur d'extraction 19, mais en amont de la chambre de réception. Il est souhaitable de maintenir dans la chambre de réception une pression très proche de la pression atmosphérique, quoique de préférence un peu inférieure, aussi bien pour éviter la fuite des gaz depuis la chambre de réception vers l'atmosphère environnante que pour limiter l'entrée d'air dans la chambre de réception même en cas d'ouverture de la chambre pour des opérations de nettoyage ou autres interventions.

Sur la fig. 2, la chambre de réception et les dispositifs associés sont représentés de la même façon que sur la fig. 1, et les diverses parties portent les mêmes chiffres de référence. Cette fig. 2 comporte le même système de régulation de température, comprenant l'échangeur thermique 105, la ligne d'alimentation en eau de refroidissement 53a et la vanne de régulation 53b qui fonctionne sous l'influence du détecteur de température 53c.

Cependant, le système de régulation de la pression représenté sur la fig. 2 est un peu différent de celui de la fig. 1. Dans la fig. 2, un conduit d'évacuation 19j est raccordé au circuit de recyclage en un point situé entre le ventilateur d'extraction 19 et la chambre de réception, mais ce conduit 19j est relié directement à la cheminée S et il est muni d'une vanne de réglage, par exemple une vanne papillon Bl. De plus, une vanne papillon B2 semblable est placée dans la gaine de recyclage 34 allant du ventilateur 19 à la chambre de réception.

Les vannes papillons Bl et B2 sont toutes deux commandées par le détecteur de pression 19g par l'intermédiaire d'une boucle de régulation représentée schématiquement en 19h. La vanne de réglage Bl, disposée dans le conduit d'évacuation 19j, règle la quantité de gaz déviés du circuit de recyclage. Cependant, pour obtenir une bonne précision de régulation de la pression dans la chambre de réception, il est nécessaire d'agir sur la vanne papillon B2, située dans la gaine de recyclage, en même temps que sur la vanne Bl. Le fonctionnement de ces vannes sous l'influence du détecteur 19g est le suivant: quand le détecteur 19g décèle une augmentation de pression, la vanne B2 est basculée de sorte à restreindre son ouverture et diminuer la quantité de gaz recyclés, tandis qu'en même temps la vanne Bl s'ouvre. Il en résulte une tendance à équilibrer ou à stabiliser la pression des gaz recyclés dans la chambre de réception, ou y pénétrant. Bien que l'utilisation des deux vannes Bl et B2 conduise à la précision maximale de la régulation de pression, il est possible aussi d'obtenir une régulation acceptable par emploi de la seule vanne B2.

Dans le mode de réalisation de la fig. 2, au lieu d'utiliser un séparateur tel que celui représenté en 19b et 19c sur la fig. 1, on relie directement le conduit d'évacuation 19j à la cheminée S, comme précisé précédemment. Dans le cas de limitations particulièrement rigoureuses en ce qui concerne la pollution, le système de la fig. 2 comporte en outre, et de préférence, un dispositif de brûlage schématisé en 38 ; celui-ci est muni d'un brûleur 40 alimenté par un mélange combustible et comporte une grille 41 ou tout autre dispositif adéquat de stabilisation de la flamme. Les gaz ou les fumées non recyclées passent dans ce dispositif de brûlage 38 et sont soumis à une haute température, de préférence comprise entre 600 et 700° C, avant d'être évacués vers l'atmosphère, ce qui permet de brûler tous les constituants organiques qu'ils contenaient encore. On peut aussi, en présence d'un catalyseur de combustion, opérer à une température d'environ 300 à 400° C. L'utilisation de ce dispositif de brûlage 38 dans un système tel que celui représenté schématiquement sur la fig. 2 permet de réduire à un niveau très bas ou même nul la quantité d'éléments polluants dans les gaz évacués.

La fig. 2 représente aussi un système de régulation du débit ou du volume de gaz dans le circuit de recyclage. Ainsi, un détecteur de débit 19k est disposé dans la gaine raccordant le séparateur 18 au ventilateur d'extraction 19, et ce détecteur est relié, comme indiqué en 19L, au moteur du ventilateur d'extraction 19 de manière à fonctionner comme suit: quand le détecteur indique une augmentation de débit, il provoque, par l'intermédiaire de la boucle de régulation 19L, une diminution de vitesse du moteur; inversement, une diminution de débit se traduira par une augmentation de vitesse du moteur. Bien que ce système de régulation de débit ne soit pas toujours nécessaire, il permet cependant de mieux stabiliser les conditions de marche dans la chambre de réception.

Dans le mode de réalisation de la fig. 3, la chambre de réception et les parties associées sont les mêmes que celles décrites plus haut pour les fig. 1 et 2, mais on recourt à une autre possibilité pour le refroidissement de l'eau destinée à être pulvérisée sur les

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gaz recyclés et à les refroidir. Dans cette réalisation, c'est en effet une tour de pulvérisation et de refroidissement 106 que l'on utilise pour refroidir l'eau du bac 52. Celle-ci est soutirée à la partie inférieure du bac au moyen de la pompe 53 amenant l'eau dans le dispositif de refroidissement 106 où elle est pulvérisée et par conséquent soumise à un échange direct de chaleur par contact avec l'air. L'eau rassemblée à la partie inférieure de la tour, par exemple en 106a, est renvoyée ensuite vers le bac 52, comme indiqué. Dans cette disposition, la température est réglée par un détecteur 53c ayant des organes de régulation schématisés par la ligne 53d reliée au moteur de la pompe 53, ce qui permet ainsi de régler la circulation de l'eau dans la tour 106. Quand le détecteur de température 53c indique une température inférieure à la valeur moyenne désirée (ou valeur de consigne), la vitesse de la pompe 53 diminue, réduisant ainsi l'effet de refroidissement de l'eau au niveau de la tour 106. En conséquence, les pulvérisateurs d'eau 45 et 49 fourniront de l'eau à une température légèrement plus élevée et ne refroidiront donc pas les gaz au même degré.

Ce système de régulation de température particulièrement simple peut être utilisé dans des installations où la quantité d'éléments polluants restant dans l'eau filtrée du bac 52 n'est pas très importante et ne risque pas de provoquer une pollution atmosphérique considérable au moment de la pulvérisation dans la tour 106. L'installation de la fig. 3 comporte aussi une gaine d'évacuation 35 pour dévier et évacuer une partie des gaz du circuit. Comme représenté, la gaine est équipée d'un dispositif de brûlage 38 de configuration analogue à celle décrite plus haut pour la fig. 2.

Il est bien évident qu'un dispositif tel que celui représenté dans la fig. 3 peut aussi comporter un système de régulation de la pression, par exemple un système analogue à celui décrit précédemment pour les fig. 1 ou 2.

De même, bien que les dispositifs des fig. 1 et 2 renferment de façon avantageuse à la fois les systèmes de régulation de la pression et de la température selon l'invention, il est possible d'envisager une installation comportant un seul de ces systèmes, sans sortir du cadre de l'invention.

Sur la fig. 4, la chambre de réception et les différentes parties que l'on retrouve sur les figures précédentes portent les mêmes références.

La fig. 4 montre une installation de fibrage analogue à celle décrite par la demande française N° 75.04039, comportant des générateurs de courant gazeux principal 154, 156, 158 et des générateurs de jets gazeux secondaires 148, 150 et 152 disposés dans une chambre de réception 22.

Comme décrit dans le brevet français N° 2223318, chaque jet gazeux secondaire, en pénétrant dans le courant principal, crée une zone d'interaction dans laquelle est amené un filet de matière thermoplastique tel que du verre fondu. Celui-ci s'écoule à partir d'orifices percés dans les creusets 142,144 et 146 alimentés par les éléments d'avant-corps 136, 138 et 140.

Il est préférable d'utiliser, en combinaison avec chaque courant principal, une pluralité de jets secondaires; dans ce cas, on amène dans chaque courant principal une pluralité de filets de verre, chacun étant associé à un jet secondaire, ce qui conduit à l'obtention de groupes de centres de fibrage pour chaque générateur de courant principal. Les centres de fibrage formés par les divers groupes de générateurs délivrent des fibres étirées dans un guide creux 168, 170 ou 172. Les guides constituent des canaux dirigeant les fibres vers le bas, par rapport à la zone de fibrage, et les amenant sur l'organe de réception perforé ou convoyeur 15 qui limite la chambre de réception 22 sur une de ses faces. Les gaz venant des générateurs de courant principal et de jets secondaires s'écoulent avec les fibres dans les guides creux et forment avec les fluides qu'ils induisent le courant de gaz et de fibres représentés par la référence 12.

Les chambres d'aspiration 16 placées sous l'organe perforé de réception 15 permettent de rassembler les fibres sur ce dernier.

Ces chambres d'aspiration communiquent avec des séparateurs cyclones 18 reliés chacun à un ventilateur d'extraction 19 qui refoule les gaz dans la gaine de recyclage 34 décrite sur les figures précédentes. Cette gaine constitue une partie du circuit de recyclage des gaz; elle est reliée à une extrémité de la chambre de réception des fibres 22, et des cloisons de guidage 132 servent à répartir uniformément les gaz recyclés dans ladite chambre.

Les gaz et les fibres sont refroidis au fur et à mesure de leur sortie des guides 168,170 et 172 par de l'eau arrivant dans les buses ou pulvérisateurs 49, de préférence à la fois au-dessus et en dessous du courant 12 formé des fibres étirées et des gaz. Les ajutages de pulvérisation 13 sont utilisés pour pulvériser le liant.

Comme précisé précédemment, les gaz traversant les chambres d'aspiration contiennent des composants résineux du liant, de l'humidité et des petits débris de fibres qui sont extraits en grande partie des gaz dans les séparateurs cyclones 18. Cette séparation est favorisée par le lavage préalable des gaz effectué au moyen des pulvérisateurs d'eau 45 disposés à l'intérieur des chambres d'aspiration 16. L'eau et les éléments polluants extraits et évacués par les tubes 25 s'accumulent dans le puisard 103. Après cette séparation les gaz sont recyclés vers la chambre de réception.

L'écoulement général des gaz dans l'ensemble du circuit de recyclage est représenté par les flèches 29. Dans la chambre de réception 22, l'écoulement gazeux n'est pas établi uniquement par les ventilateurs d'extraction 19, mais est renforcé par l'action du courant principal et des jets porteurs des centres de fibrage. On fait entrer une partie des gaz recyclés dans les extrémités supérieures des guides et on en achemine d'autres parties vers les courants de gaz et de fibres 12 au-delà des extrémités d'évacuation des guides.

L'eau et les éléments polluants récupérés dans le puisard 103 sont remis en circulation au moyen de la pompe 104 et dirigés vers le bac 52 muni du filtre ou tamis 51. Le liquide recueilli dans ce bac est envoyé par l'intermédiaire de la pompe 53 à travers l'échangeur thermique 105 pour être refroidi. L'échange thermique s'effectue en deux étapes par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur qui circule au moyen de la pompe 107 à travers le système de refroidissement 126. Celui-ci est constitué par exemple par une tour de refroidissement dans laquelle de l'eau ordinaire est mise en mouvement par la pompe 107 et entre en contact avec l'air atmosphérique. Le liquide refroidi dans l'échangeur 105 est ensuite renvoyé vers le bac 52.

Le liquide retiré du bac 52 au moyen de la pompe 55 peut être réutilisé comme déjà précisé dans la description relative à la fig. 1, et une partie prélevée pour être éventuellement soumise au traitement d'insolubilisation des constituants organiques polluants.

De l'eau d'appoint peut être introduite dans le système au moyen de raccords d'alimentation 111 communiquant avec le bac 52.

Une gaine d'évacuation 35 débouchant dans la partie aval de la chambre de réception sert à évacuer une partie des gaz de ladite chambre sous l'influence du ventilateur 44. Les gaz ainsi évacués sont conduits dans un dispositif de brûlage 38 dans lequel la température s'élève, comme décrit pour les fig. 2 et 3, à une valeur au moins égale à 600° C. Ici encore, la quantité de gaz évacués et traités dans le dispositif de brûlage peut être ramenée jusqu'à environ 5% de la quantité totale de gaz s'écoulant à travers l'organe de réception 15.

La régulation de la pression dans cette installation est effectuée à l'aide d'un détecteur de pression 19g disposé dans la chambre de réception et relié par l'intermédiaire de la boucle de régulation représentée schématiquement en 19h au moteur de commande du ventilateur 44. Le fonctionnement de ce système est identique à celui décrit pour la fig. 1, si ce n'est que le détecteur est disposé à l'intérieur de la chambre de réception. Quand le détecteur de pression 19g relève une augmentation de pression, le système de régulation permet d'augmenter la vitesse du moteur du ventilateur 44, ce qui augmente la quantité de gaz évacués par la gaine 35.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

619 436

Pour la régulation de la température, on utilise une vanne 53b disposée sur le circuit dans lequel circule le fluide caloporteur, circuit contenant le système de refroidissement 126.

La vanne 53b est reliée par l'intermédiaire d'une boucle de régulation représentée schématiquement par 53d à un détecteur de température 53c placé dans la chambre de réception 22 et de préférence dans sa partie amont. Lorsque le détecteur de température relève une augmentation de la température des gaz dans la chambre de réception, le système de régulation commande l'ouverture de la vanne 53b, ce qui provoque une augmentation du débit du liquide caloporteur et un refroidissement plus efficace dans l'échangeur thermique 105 de l'eau amenée du bac 52; le système fonctionne de façon inverse lors d'une diminution de température dans la chambre de réception. Cette régulation de la température de l'eau issue du bac 52 et pulvérisée à nouveau par les buses de pulvérisation 45 et 49 règle à son tour la température des gaz recyclés et, par suite, celle de la chambre de réception.

Les dispositifs de régulation de pression et de température représentés sur les fig. 1 et 2 ainsi que le conduit d'évacuation des gaz non recyclés 19a ou 19j, comprenant éventuellement le séparateur à venturi ou d'autres éléments de séparation tels que des électrofiltres, peuvent être utilisés et disposés de la même façon sur l'installation de la fig. 4.

On a déjà mentionné précédemment et décrit entièrement dans le brevet français N° 2247346 cité plus haut et dans le brevet français N° 2282440 le traitement supplémentaire de l'eau de lavage recyclée en vue de transformer des constituants polluants, solubles dans l'eau, en une forme insoluble. Cette insolubilisation est effectuée par traitement de l'eau de lavage à température élevée, de préférence supérieure à 100° C, et sous une pression supérieure à la pression atmosphérique de façon à maintenir l'eau de lavage en phase liquide pendant tout le traitement. Celui-ci s'effectue soit en marche discontinue, soit en continu et, dans les deux cas, il peut être conduit de manière à n'extraire qu'une partie de l'eau du trajet de recyclage et à ramener ensuite l'eau traitée vers le bac 52.

La fig. 5 représente schématiquement un dispositif fonctionnant en continu dans la partie inférieure et centrale duquel on retrouve la dérivation 109a. Cette dérivation, comme indiqué précédemment, sert à prélever une partie de l'eau de la boucle de recyclage pour l'amener dans un mélangeur 78 à l'intérieur duquel débouche un injecteur 79 par où arrive le fluide chauffant, à savoir de la vapeur d'eau. Cette vapeur se mélange avec l'eau à traiter et, en se condensant, transmet de la chaleur à celle-ci. Le débit de vapeur est réglé par la vanne motorisée 80, commandée par le régulateur 81, en vue de maintenir la température de traitement désirée à la sortie du mélangeur 78. Après avoir séjourné environ 10 s dans le mélangeur 78, l'eau à traiter traverse un réacteur 82 où s'effectue l'inosolubilisation du liant. Les dimensions de ce réacteur sont calculées de manière que le temps de séjour de l'eau à traiter corresponde à la durée du traitement, par exemple 2 à 4 mn pour une température de traitement de 200° C.

A la sortie du réacteur, l'eau est refroidie dans un échangeur 83, à une température inférieure à 100° C et de préférence comprise entre 40 et 50° C. Ce refroidissement est partiellement assuré par circulation de l'eau à traiter, qui est ainsi préchauffée dans le serpentin 84 et passe d'environ 40°C à environ 80°C; il est complété par l'emploi d'un liquide refroidisseur circulant dans le serpentin 85.

A la sortie de l'échangeur 83, l'eau traitée et refroidie est décomprimée jusqu'à la pression atmosphérique à travers un détendeur 86 qui, commandé par un régulateur 87, maintient la pression de traitement dans l'installation.

L'eau décomprimée s'écoule vers un dispositif de filtration 51, ou encore un dispositif de floculation-décantation, ou de centrifu-gation, qui sépare de l'eau le liant insolubilisé par le traitement. L'eau filtrée s'écoule vers le bac 52 et les déchets solides 56,

résidus du traitement, sont déversés sur un convoyeur ou dans une auge 57.

Exemple:

Les fibres de verre sont fabriquées conformément aux techniques schématisées sur la fig. 1.

L'eau est pulvérisée sur les fibres par les buses de pulvérisation 49 et le liant par les buses 13. Le lavage des gaz utilise les buses 45.

Le liant est une solution aqueuse à 10% contenant les constituants suivants (exprimés en parties en poids de solide) :

Phénolformaldéhyde 50

(type résol soluble dans l'eau)

Urée 40

Huile minérale émulsifiée 7

Sulfate d'ammonium 3

Au cours de la pulvérisation du liant sur les fibres, celui-ci est soumis à une température de l'ordre de 300° C, ce qui provoque une volatilisation d'une partie de certains de ses constituants. Ces constituants volatilisés, entraînés par les gaz recyclés, sont extraits desdits gaz par l'eau de lavage dans laquelle ils se dissolvent ou restent en suspension.

L'eau de lavage contient dans cet exemple 2,5% de matières en suspension ou dissoutes. Pour environ 0,2%, ces matières représentent principalement des fibres brisées et de la résine du liant déjà insolibilisée, tandis que, pour 2,3% environ, il s'agit de constituants solubles de cette résine, principalement du phénol (1,5%) et du formaldéhyde (0,4%).

Les constituants solubles sont soumis à un traitement d'insolu-bilisation, comme décrit à propos de la fig. 5. Après traitement à une température d'environ 200° C et à une pression de 16 bars pendant quelques minutes, l'eau est refroidie, et on constate qu'environ 70% des constituants solubles se trouvent ainsi insolubilisés: ils sont ensuite filtrés et séparés de l'eau.

Dans cet exemple, le traitement a permis d'abaisser jusqu'à environ 0,7% la teneur en matières solubles de l'eau de lavage, ce qui est satisfaisant et compatible avec une réutilisation de cette eau dans l'installation.

Après séparation de l'eau de lavage, la plus grande partie des gaz est recyclée vers la zone de fibrage. Cependant, une partie est prélevée du circuit de recyclage et traverse un séparateur à venturi, comme le montre la fig. 1, pour être ensuite évacuée par la cheminée. A l'entrée du séparateur à venturi, les gaz comportent encore une certaine quantité résiduelle d'éléments polluants : 60 à 70% environ de ces éléments polluants résiduels sont extraits par le séparateur à venturi avant l'évacuation des gaz par la cheminée.

Dans un autre exemple, l'opération est effectuée de la même manière que ci-dessus, mais, au lieu d'envoyer les gaz non recyclés dans un séparateur à venturi, on les achemine dans une chambre de brûlage avant de les évacuer par la cheminée, comme représenté sur la fig. 2. Dans ce cas, le rendement de dépollution du brûleur est voisin de 100%, puisque pratiquement tous les éléments polluants sont éliminés des gaz évacués dans l'atmosphère.

De nombreux liants autres que celui décrit dans l'exemple précédent peuvent être utilisés pour l'encollage des fibres et en particulier la mélamine/formaldéhyde, l'urée/formaldéhyde, les résines de dicyandiamide/formaldéhyde ainsi que le bitume.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

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55

60

R

5 feuilles dessins

Claims

619 436

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication de fibres consistant à former des fibres par étirage de matériaux thermoplastiques au moyen de courants gazeux; à établir dans une chambre de réception un courant gazeux transportant les fibres vers un organe de réception perforé sur lequel elles sont rassemblées sous forme d'un matelas; à recycler une partie des gaz par un circuit de recyclage reliant le côté aval de l'organe de réception à la chambre de réception ; à pulvériser de l'eau sur le courant de gaz; à extraire des gaz, le long de ce circuit de recyclage, l'eau et les solides entraînés; à faire passer dans un échangeur thermique l'eau récupérée; à recycler cette eau pour la pulvériser sur le courant de gaz, procédé caractérisé en ce que l'on effectue la régulation de la température des gaz dans la chambre de réception par réglage de la température de l'eau récupérée en aval de l'organe de réception des fibres en fonction de la température des gaz de recyclage introduits dans la chambre de réception.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de l'eau récupérée est réglée en agissant sur le débit d'au moins l'un des fluides circulant dans l'échangeur thermique.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température des gaz à recycler est mesurée dans ledit circuit de recyclage, en amont de la chambre de réception.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température des gaz de recyclage est mesurée dans la chambre de réception.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on règle la température de l'eau récupérée par pulvérisation de l'eau récupérée dans l'air et réglage du débit d'eau pulvérisée.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on règle la pression dans la chambre de réception par détection de la pression des gaz et modification de la quantité de gaz à recycler en fonction de la pression détectée.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pression dans la chambre de réception est maintenue au voisinage de la pression atmosphérique.
8. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comportant: des moyens de formation de fibres suivis d'une chambre de réception limitée sur une face par un organe perforé de réception des fibres ; un circuit pour le recyclage d'une partie des gaz, situé en aval de l'organe de réception et dont la sortie débouche dans la chambre de réception ; des moyens d'aspiration interposés sur le circuit de recyclage pour établir un courant de gaz traversant l'organe perforé de réception des fibres; des moyens de pulvérisation d'eau sur les gaz; des moyens d'extraction de l'eau et des éléments polluants contenus dans les gaz, disposés sur le trajet de ces gaz après l'organe de réception des moyens de recyclage de l'eau récupérée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation de la température des gaz dans la chambre de réception (100), ces moyens de régulation comprenant un détecteur (53c) sensible à la température des gaz introduits dans la chambre de réception, et une boucle de régulation (53d) reliée, d'une part, au détecteur et, d'autre part, à un système de réglage (53b, 53, 105, 106) de la température de l'eau récupérée en aval de l'organe de réception des fibres.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système de réglage de la température de l'eau récupérée comprend des moyens (105, 106) de refroidissement de l'eau, lesdits moyens de refroidissement étant incorporés dans une ligne de recyclage d'eau qui est reliée à des buses de pulvérisation (45, 49) situées en au moins une des positions suivantes: en aval de l'organe de réception des fibres dans une chambre de lavage (16, 17); en amont de l'organe de réception dans la chambre de réception (100).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement sont constitués d'un échangeur thermique indirect (105) alimenté par un fluide caloporteur, et en

2

ce que la boucle de régulation (53d) est reliée à une vanne (53b) de réglage de débit placée sur la conduite d'alimentation en fluide caloporteur.
11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que s les moyens de refroidissement de l'eau sont constitués d'une tour de refroidissement par pulvérisation (106) alimentée par une pompe (53) dont le moteur est connecté à la ligne de régulation (53d).
12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé io en ce qu'il comporte des moyens de régulation de la pression des gaz dans la chambre de réception (100) comprenant un conduit d'évacuation (19a, 19j, 35) pour dévier et évacuer la partie de gaz non retournée vers la chambre de réception et des moyens de réglage de la quantité de gaz à évacuer (19e, B1-B2,44), lesdits 15 moyens de réglage étant reliés par une boucle de régulation (19h) à un détecteur de pression (19g) sensible à la pression des gaz introduits dans la chambre de réception (100).
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le conduit d'évacuation (19a) est branché à son entrée sur le

20 circuit de recyclage (34) et est relié en aval à un ventilateur (19e) connecté à la boucle de régulation (19h), le détecteur (19g) étant situé dans le circuit de recyclage (34) au voisinage de sa communication avec la chambre de réception (100).
14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que 25 les moyens de réglage de la quantité de gaz à évacuer comportent au moins une vanne ajustable de réglage de débit (B2) située dans le circuit de recyclage des gaz (34), en aval du raccordement du conduit d'évacuation (19j) avec le circuit de recyclage, ladite vanne étant commandée par le détecteur de pression (19g). 30 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de réglage comportent une seconde vanne de réglage de débit (Bl) disposée dans le conduit d'évacuation des gaz (19j), lesdites vannes (Bl et B2) étant commandées en sens inverse par le détecteur de pression (19g).

35 16. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un séparateur de gouttelettes d'eau (19b, 19c) placé sur le conduit d'évacuation des gaz (19a, 19j).
17. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que 40 le conduit d'évacuation des gaz (35) est branché par son entrée directement sur la chambre de réception (100) et est relié à un ventilateur (44) connecté à la boucle de régulation (19h), le détecteur de pression (19g) étant placé à l'intérieur de la chambre de réception (100).

45 18. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de régulation du débit des gaz dans le circuit de recyclage, comportant un détecteur de débit (19k) disposé dans le circuit de recyclage et relié par l'intermédiaire d'une boucle de régulation (19L) au ventilateur (19) du circuit de so recyclage.