CH620483A5

CH620483A5 -

Info

Publication number: CH620483A5
Application number: CH1584077A
Authority: CH
Inventors: Claude Guignard
Original assignee: Battelle Memorial Institute
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1980-11-28
Also published as: IT1101228B; IE782523L; GB2010935B; AU4267578A; JPS6135300B2; FR2412628B1; NL184799B; DE2855468A1; ES476186A1; NL184799C; IT7831191A0; AU521697B2; JPS5488367A; FR2412628A1; BE873040A; US4287139A; NL7812337A; GB2010935A; CA1115470A; SE428478B

Description

L'invention a pour but d'apporter une solution qui permette d'envisager une amélioration considérable du rendement de ces procédés tout en conservant une grande simplicité dans les moyens utilisés qui constitue l'un des attraits majeurs de ces procédés.

A cet effet, l'invention a pour objet une installation pour former un produit non tissé à partir d'une substance diélectrique fluide, comprenant une première électrode, des moyens de guidage de cette électrode le long d'un circuit fermé, des moyens d'entraînement pour déplacer cette électrode le long de ce circuit, des moyens de revêtement de cette électrode de la substance vis-à-vis d'une première portion du circuit, une seconde électrode de surface relativement étendue par rapport à la première électrode, disposée vis-à-vis d'une seconde portion du circuit, un générateur électrostatique relié à l'une des électrodes pour établir une différence de potentiel entre elles afin de créer un champ électrostatique susceptible d'agir sur la substance pour former une pluralité de fibres en direction de la seconde électrode, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux bandes transporteuses sans fin montées respectivement autour des moyens de guidage définissant deux trajectoires parallèles fermées passant à proximité des moyens de revêtement et de la seconde électrode, ces bandes étant en prise avec les moyens d'entraînement pour se déplacer en synchronisme autour de leurs moyens de guidage respectifs, et une pluralité de fils électriquement conducteurs, tendus transversalement entre ces bandes, chacun de ces fils constituant la première électrode au fur et à mesure de son passage à proximité de la seconde électrode.

Le dessin annexé illustre, très schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et des variantes de l'installation objet de l'invention.

La fig. 1 est une vue en perspective de cette installation.

La fig. 2 est une vue agrandie d'un détail.

La fig. 3 est une vue agrandie d'une variante de la fig. 2.

L'installation illustrée par la fig. 1 comporte un dispositif d'alimentation 1 comprenant deux chaînes sans fin parallèles 2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

620483

et 3, montées sur trois paires de pignons de guidage 4a, 4b et 4c, disposées aux sommets d'un triangle et dont l'une, 4a, est solidaire de l'arbre d'entraînement d'un moteur M. Des fils électriquement conducteurs 5 sont tendus transversalement entre les deux chaînes 2 et 3, et constituent une pluralité d'électrodes reliées à la masse. Ces fils sont destinés à être chauffés par effet Joule à l'aide d'une source de courant continu DC et de deux rails d'alimentation 8 et 9 (fig. 2). Le détail du montage de ces fils 5 sera décrit par la suite. Une électrode fixe constituée par une plaque métallique 10 est placée vis-à-vis d'un des côtés du triangle que forme le dispositif d'alimentation 1 et est reliée au pôle négatif d'un générateur électrostatique GE.

Lorsque la matière utilisée est une matière thermoplastique transformée en un produit non tissé selon le procédé décrit dans le brevet suisse N° 570493, un poste de poudrage électrostatique est placé en un endroit de la trajectoire des fils 5. Ce poste comprend essentiellement une trémie 6 associée à un vibreur (non représenté), une électrode 7 reliée au potentiel négatif d'un générateur électrostatique GE et placée à la sortie de la trémie 6. Cette électrode est destinée à charger électrostatiquement la poudre contenue dans la trémie 6 et constituée d'un matériau diélectrique et thermoplastique tel que du polypropylène, du polyéthylène, du polystyrène du chlorure de polyvinyl, un polyamide, du polyester, etc.

Une bande transporteuse sans fin 11 est tendue entre deux rouleaux 12 et 13 isolés de la masse et s'étend de part et d'autre de l'électrode 10, un de ses brins passant entre cette électrode et la portion du dispositif d'alimentation 1 s'étendant entre les pignons 4a et 4c. Ce brin de la bande transporteuse forme la surface réceptrice des filaments ou des fibres et la bande sert à amener le produit non tissé formé par ces filaments déposés sur cette bande vers une zone de stockage (non représentée). A cet effet, le rouleau 12 est relié au moteur M, et un racloir 14 adjacent au rouleau 13 sert à détacher le produit non tissé au fur et à mesure de l'avance de la bande transporteuse 11. Les déplacements respectifs des portions voisines du dispositif d'alimentation 1 et de la bande transporteuse sont de sens contraires, de manière à assurer la régularité du dépôt. Les vitesses relatives de ce dispositif et de cette bande 11 sont choisies en fonction de l'épaisseur désirée pour le produit non tissé.

La fig. 2 illustre plus en détail le montage des fils 5 ainsi que leur alimentation en courant continu. Une extrémité de chacun des fils 5 est fixée à un plot de contact 15 monté dans le rail d'alimentation 9, lui-même connecté à l'un des pôles de la source de courant continu DC. Ce plot de contact 15 est fixé à la chaîne 3 avec interposition d'un matériau électriquement isolant 16. L'autre extrémité de chacun des fils 5 est fixée à un second plot de contact 17 par l'intermédiaire d'un tendeur élastique 18 accroché à des chevilles 19, 20 solidaires respectivement du fil 5 et du plot de contact 17, au moins l'une de ces chevilles étant en un matériau électriquement isolant. Un conducteur électrique 21 fixé au plot et au fil 5 relie électriquement ce fil à l'autre pôle de la source de courant continu par l'intermédiaire du plot 17 et du rail 18. Comme le plot 15, le plot 17 est fixé à la chaîne 2 par l'intermédiaire d'un matériau électriquement isolant 22.

Cette disposition permet le chauffage des fils sur la portion désirée de la boucle décrite par le dispositif d'alimentation 1, cette portion étant délimitée par la longueur et l'emplacement des rails 8 et 9.

Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant: un matériau thermoplastique diélectrique en poudre, dont on désire former un produit non tissé, est mis dans la trémie 6. La poudre sortant de cette trémie est chargée électrostatiquement au contact de l'électrode 7. Cette poudre ainsi chargée est attirée par les fils 5 mis à la masse et se dépose à leur surface en formant une couche régulière. Simultanément, ces fils sont chauffés par effet Joule par le passage d'un courant provenant de la source de courant continu DC. Les fils 5 sont entraînés parallèlement à eux-mêmes par les chaînes 2 et 3 et le moteur M dans le sens de la flèche F, tandis que la bande transporteuse 11 est entraînée dans le sens de la flèche Fi.

Lorsque la matière diélectrique fondue arrive vis-à-vis de l'électrode 10, les forces exercées sur cette matière par le champ électrostatique tirent une pluralité de filaments qui se déposent sur la bande transporteuse 11. Le produit non tissé formé par l'accumulation de ces filaments est ensuite séparé de la bande transporteuse 11 par le racloir 14.

L'utilisation d'électrodes disposées transversalement à leur sens de déplacement offre plusieurs avantages, notamment celui de permettre la réalisation d'un dispositif d'alimentation continu à l'aide d'électrodes discontinues. Cette disposition permet d'alimenter séparément et sélectivement chaque électrode en courant de chauffage. La largeur du produit non tissé fabriqué est théoriquement illimitée, les électrodes 5 et l'écartement des chaînes 2 et 3 pouvant être choisis à volonté. L'écartement entre les électrodes 5 peut être de l'ordre de 1 cm au minimum, ce qui veut dire que le nombre d'électrodes 5 débitant simultanément des filaments peut être important.

A titre d'indication, on peut par exemple produire un non-tissé de 100 g/m2 à la vitesse de 15 m/mn, chaque fil ayant une production de 0,5 g/m et une durée moyenne de dépôt de 5 s, la longueur de l'électrode 10 étant de 250 cm et le nombre de fils passant en un point donné s'élevant à 3000 m/mn. La vitesse du dispositif d'alimentation est donc de 30 m/mn.

La variante illustrée par la fig. 3 a spécialement été étudiée en vue de la production de fibres à partir de produits en solution. Dans ce cas, il n'est évidemment pas nécessaire de chauffer les électrodes débitrices de matière 5. Au lieu de répandre de la poudre sur ces électrodes 5, il faut alors les tremper dans la solution destinée ensuite à être pulvérisée dans le champ électrostatique.

A cet effet, les fils 5 formant les électrodes sont montés sur les chaînes 2 et 3 par l'intermédiaire de pièces en forme de L 23,

fixées chacune par une de leurs branches aux chaînes respectives, tandis que l'autre de ces branches est dirigée vers l'extérieur et porte le fil 5 à son extrémité. Ce mode de fixation a pour but d'éloigner les fils 5 des chaînes 2 et 3 de manière que ces fils puissent passer dans une solution contenue dans un bac 24 sans que les chaînes portant ces fils viennent au contact avec cette solution.

Le reste de l'installation est pratiquement identique à celle illustrée par les fig. 1 et 2. Mis à part le chauffage et le poudrage qui sont supprimés, le fonctionnement consiste simplement à entraîner les chaînes 2 et 3 et la bande transporteuse 11 dans un rapport de vitesse approprié à l'épaisseur du produit non tissé désiré. Dans ce cas, étant donné que les solutions utilisées comportent généralement 90 à 95% de solvant, le rendement est beaucoup plus faible de sorte que le rapport des vitesses entre les chaînes 2 et 3 et la bande transporteuse 11 sera très supérieur à ce qu'il est avec les matières thermoplastiques. En outre, il faudra prévoir une évacuation des vapeurs de solvants.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

R

1 feuille dessins

Claims

620483

1. Installation pour former un produit non tissé à partir d'une substance diélectrique fluide, comprenant une première électrode, des moyens de guidage de cette électrode le long d'un circuit fermé, des moyens d'entraînement pour déplacer cette électrode le long de ce circuit, des moyens de revêtement de cette électrode de la substance vis-à-vis d'une première portion du circuit, une seconde électrode de surface relativement étendue par rapport à la première électrode, disposée vis-à-vis d'une seconde portion du circuit, un générateur électrostatique relié à l'une des électrodes pour établir une différence de potentiel entre elles afin de créer un champ électrostatique susceptible d'agir sur la substance pour former une pluralité de fibres en direction de la seconde électrode, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux bandes transporteuses sans fin montées respectivement autour des moyens de guidage définissant deux trajectoires parallèles fermées passant à proximité des moyens de revêtement et la seconde électrode, ces bandes étant en prise avec les moyens d'entraînement pour se déplacer en synchronisme autour de leurs moyens de guidage respectifs, et une pluralité de fils électriquement conducteurs, tendus transversalement entre ces bandes, chacun de ces fils constituant la première électrode au fur et à mesure de leur passage à proximité de la seconde électrode.

2. Installation selon la revendication 1, pour former le produit à partir d'une matière thermoplastique, caractérisée par le fait que chaque bande transporteuse est solidaire d'une série de capteurs de courant électrique, les capteurs solidaires d'une même bande étant associés respectivement aux extrémités des fils adjacentes à cette bande, et par le fait que deux rails d'alimentation, connectés respectivement aux pôles d'une source de courant électrique, s'étendent sur une portion au moins du circuit et sont disposés pour venir chacun en prise avec les capteurs de l'une des séries de capteurs lors du passage de ces capteurs le long de cette portion du circuit, de manière à faire passer le courant de la source à travers les fils pour provoquer leur échauffement par effet Joule, la puissance de cette source étant choisie pour que la température des fils atteigne une valeur désirée, fonction des propriétés de la matière thermoplastique utilisée.

2

REVENDICATIONS

3. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'une des extrémités de chaque fil est reliée, d'une part, mécaniquement, à la bande adjacente à cette extrémité, par l'intermédiaire d'un tendeur élastique, d'autre part, électriquement, à son capteur de courant, par un conducteur électrique souple.

4. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'un distributeur de la substance en poudre est disposé vis-à-vis d'une partie du circuit et que le début de la portion de ce circuit le long de laquelle s'étendent les rails d'alimentation en courant électrique précède la partie située vis-à-vis du distributeur pour que la température des fils passant dans cette partie du circuit soit au moins égale à la température de ramollissement de la substance en poudre.

5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'une électrode, reliée à un générateur électrostatique, est disposée dans le champ d'écoulement de la poudre entre la trémie à la trajectoire suivie par les fils, de manière à communiquer aux particules de poudre formant cet écoulement une charge électrostatique de potentiel différant de celui dudit fil.

6. Installation selon la revendication 1, pour former le produit à partir d'une solution de la substance, caractérisée par le fait que les moyens de guidage définissent deux trajectoires contenues dans des plans verticaux et qu'un bac destiné à contenir la solution est disposé au-dessous d'une portion inférieure du circuit parcouru par les fils, chacun de ceux-ci étant tendu entre les bandes transporteuses par l'intermédiaire de deux pattes de fixation faisant saillie vers l'extérieur desdites trajectoires fermées, à une distance suffisante de ces trajectoires pour faire passer ces segments dans le bac lorsqu'ils sont amenés dans la portion inférieure du circuit.

Il existe divers procédés pour produire un non-tissé à l'aide des forces engendrées par un champ électrostatique.

L'un de ces procédés consiste à mouiller une électrode avec une solution du produit destiné à former le non-tissé, et à former un champ électrostatique entre cette électrode et une seconde électrode, de manière à pulvériser cette solution et à recueillir de petites fibres sur la seconde électrode. L'électrode mouillée par la solution est formée soit d'une roue dentée de manière à concentrer le champ électrostatique sur les pointes, soit d'un anneau formé par un fil conducteur. Dans les deux cas, l'électrode est entraînée en rotation autour de son axe de révolution et sa partie inférieure plonge dans la solution afin de mouiller l'électrode lors de son passage dans cette solution.

Le rendement de ce procédé est faible dans la mesure où environ 90 à 95% de la substance pulvérisée dans le champ électrostatique est constitué par le solvant. En outre, les dispositifs pour la mise en œuvre de ce procédé ne permettent de pulvériser que de très faibles quantités de solution. Enfin la largeur du produit non tissé obtenu avec un tel dispositif est très réduite. On a proposé de mettre en parallèle plusieurs anneaux coaxiaux. Toutefois, une telle solution pose des problèmes relatifs à la régularité du produit non tissé.

Il existe un autre procédé, partant d'une substance diélectrique thermoplastique, fondue par chauffage de l'électrode par effet Joule et amenée dans le champ électrostatique. Ce procédé fait l'objet du brevet suisse N° 570493. L'avantage de ce procédé réside dans le fait qu'il permet de produire des filaments et n'utilise pas de solvant. En conséquence, son rendement est supérieur à celui du procédé susmentionné. Toutefois, les moyens pour la mise en œuvre de ce procédé, constitués notamment par une électrode filiforme sans fin entraînée pour se déplacer le long de sa trajectoire fermée, présentent les mêmes inconvénients que l'anneau ou la roue dentée du procédé de pulvérisation d'une solution.