EP0294290A2 - Procédé relatif aux enrouleuses à compression - Google Patents

Procédé relatif aux enrouleuses à compression Download PDF

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EP0294290A2
EP0294290A2 EP88401336A EP88401336A EP0294290A2 EP 0294290 A2 EP0294290 A2 EP 0294290A2 EP 88401336 A EP88401336 A EP 88401336A EP 88401336 A EP88401336 A EP 88401336A EP 0294290 A2 EP0294290 A2 EP 0294290A2
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EP
European Patent Office
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speed
strip
roller
winding
compression roller
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EP88401336A
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German (de)
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EP0294290A3 (en
EP0294290B1 (fr
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Yves Audren
Guy Tuffal
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Saint Gobain Isover SA France
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Saint Gobain Isover SA France
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Publication date
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Publication of EP0294290A3 publication Critical patent/EP0294290A3/fr
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    • Y10S242/03—Coreless coilers

Definitions

  • the subject of the invention is an improvement to the processes for forming rolls from strips of compressible materials, in particular strips of felts based on mineral fibers intended for thermal and / or phonic insulation of buildings.
  • the strips of felt made up of mineral fibers - in particular glass fibers - associated with a resin most often formo-phenolic, are used in a common way for the insulation of roof spaces, walls or floors.
  • the thermal resistance of a material being proportional to its thickness, modern requirements lead to the marketing of increasingly thick products, from 7 to 16 cm or even 25 cm thick. Since, on the other hand, glass fibers with very low thermal conductivity have been recently developed which are particularly fine, it is necessary to condition felt strips of low density and increasingly thick.
  • the packaging consists in the winding under compression of the felt strip in order to form a cylindrical roll whose subsequent unwinding is prevented by means of a paper or plastic envelope.
  • a device for implementing this process is for example described in the French patent document FR 2 553 744.
  • the winding takes place in a space delimited by three organs: the supply conveyor, a vertical conveyor or roller whose contact surface with the felt forms with the feed conveyor an angle of the order of 40-80 ° preferably close to 60 ° and a steamroller progressively moved apart in order to increase as and as the winding, the space available for the roller, and animated by a rotational movement in the opposite direction relative to the direction of advance of the vertical conveyor.
  • the winding is more uniform over the length of the strip if the compression exerted by the felt does not result from a passive action, but on the contrary the movement of the compression roller is controlled according to a predetermined program so as to impose on each turn of wound felt a given thickness - preferably constant or decreasing slightly as the winding.
  • the parameters retained for the program are preferably the length of the wound strip and its initial thickness.
  • This coating preferably consists of a first layer of molybdenum deposited by schooping on which is also deposited by schooping, a second layer consisting of grains for example of corundum whose thickness does not exceed one millimeter.
  • the contact surface with the felt preferably has regularly arranged sculptures, 2 to 10 mm deep and not more than 20 mm apart.
  • a compression roller thus produced has a longevity of more than 500 hours - compared to the 150 hours of operation generally obtained with rubber coatings.
  • the wear is therefore much lower and the variations in the surface condition of the roller over time are much better controlled, so that it is possible to at least partially compensate for this by modifying the speed of the compression roller by relative to the speeds of the two conveyors, either in practice by accelerating the compression roller.
  • the inventors have shown that the quality of the winding does not meet strict quality criteria even when the roughness of the compression roller is perfectly constant and that the compression is regulated in accordance with the teaching of the request. 2,553,744. It was observed first of all that when high compression rates are applied to the product - while of course being limited to acceptable rates taking into account the compressibility of the felt in mineral fibers and its elasticity - the the felt tip is more or less damaged, the compression roller delimiting the felt or peeling off the kraft paper covering intended to serve as a vapor barrier. To remedy this, it is necessary to reduce the compression ratio, and part of the advantages linked to the exceptional quality of the fibers are thus lost in terms of the process.
  • the present invention relates to an improvement which does not have the aforementioned drawbacks, to the processes for forming rolls from strips of compressible materials such as in particular glass wool strips.
  • the strip of material is brought continuously into a space delimited by three organs animated by a movement causing the strip to roll up on itself, successively in contact with each of the organs, the third of these organs nes being a compression roller mu in rotation and further moved according to a predetermined program in order to gradually increase the space available for the roller being formed;
  • the new characteristic of this process is that the speed of rotation of said compression roller is a function of a predetermined program involving as parameters the length of the already wound strip and the speed of the conveyor for feeding the strip (first member in contact of it).
  • the speed curve of the compression roller obeys a step function of the winding time; the speed of the compression roller being chosen to be less than the speed of the supply conveyor during the phase of constitution of the core of the roller, greater than said speed of the supply conveyor during the winding phase proper.
  • the speed of the compression roller is preferably again lower than the speed of the conveyor for feeding the strip.
  • the rolled up strip constituting the core of the roll preferably does not exceed 30% of the total length of the rolled up strip.
  • the smoothing period preferably comes after the complete winding of the strip and corresponds to the placement of the protective envelope made of paper or plastic. This smoothing ensures a better conformation of the rollers and moreover allows the part of the pre-glued envelope to be properly applied.
  • FIG. 1 is a schematic view of a winder in accordance with the teaching of French patent publication 2,553,774.
  • the strip of mineral fibers preferably glass wool
  • the fibers are impregnated with a thermosetting binder preferably before being collected by a vacuum conveyor which transfers the strip thus formed to a polymerization oven. On leaving the oven, the edges of the strips are cut and the strip is cut into sections of lengths and widths chosen according to the destination of the product.
  • a sheet of kraft or aluminized paper is glued to one side of the glass wool strip in order to form a barrier opposing the passage of water vapor.
  • the light felts - whose density does not exceed 30 kg / m3 - are generally produced with very large pulls for example 160 tonnes per day of fiber. With such pulls, the speeds of the reel conveyors must be of the order of 100 meters per minute, sometimes reaching more than 120 meters per minute. This means that the winding of the glass wool strip and the packaging of the roll in a protective envelope must be carried out at the same rates, rates which quickly highlight all the defects of the process. It goes without saying that it is possible to use several rewinders, but the maintenance and labor costs are therefore multiplied.
  • the glass wool felt 1 is transferred to the supply conveyor 2 of the winder, preferably an endless belt driven by a motor 3 which transmits its power to the drum 4 by means of a transmission belt 5.
  • the felt is thus conveyed in the direction of the arrow to a delimited space 6.
  • the conveyor 2 is equipped with a vacuum box not shown here which prevents the felt from sliding.
  • the felt then comes into contact with a second conveyor 7, forming with the supply conveyor 2, an angle between 40 and 80 ° and preferably of the order of 60 °.
  • the movement of the conveyor 7 is also controlled by the motor 3 by means of a deformable transmission belt, here not shown.
  • the conveyor 7 can be retracted in the direction of the arrow "f", by rotation of its support arm 8 around the axis 9 by means of a jack 10 supported by the upper part of the chassis 11 of the reel so as to free the roller from space 6 after its packaging in a protective envelope, the roller then falling on the inclined plane 12 before being taken up by other conveyors for palletizing operations.
  • the chassis 11 also supports two arms 13 framing the support arm 8 and between the ends of which are fixed two rollers 14 and 15, driven in rotation in opposite directions from each other, the roller 15 - called compression roller s' opposes the advancement of the felt 1 which it thus constrains to wind.
  • the arm 13, extended by counterweights 16, is moved by means of the arm 17 of a jack articulated on the support 19.
  • the axis 20 of the arm 13 has an initial height adjusted by a motor screw 21.
  • the vertical conveyor 7 can be replaced by a large diameter roller, although this is not preferred since the contact area with the felt strip is then reduced.
  • the actuator 17 controlling the movement of the compression roller 15 obeys a predetermined program which uses as a parameter in particular the length of felt strip already wound, length identified at each instant by a sensor 24.
  • Other sensors not shown here measure the position of the compression roller and the speed of the supply conveyor 2.
  • the compression roller 15 has its contact surface with the felt covered with an inorganic abrasion resistant coating, forming roughness and preferably consisting of corundum grains deposited by schooping on a molybdenum support.
  • the contact surface with the felt is constituted by a series of bars screwed onto the roller and coated as indicated above.
  • Such a compression roller adheres well to the felt, even coated with a vapor barrier, and moreover degrades only very slowly.
  • Diagram 2.1 represents during the conditioning time of a felt roll the speed of the compression roller (line 25) and that of the vertical conveyor (dotted line 26).
  • the ordinate values correspond to percentages of the speed of the supply conveyor; speed which as indicated above is measured at all times and serves as a reference.
  • Figure 2.2 shows an exploded view of the device in the winding area at the very start of it.
  • the felt 1 progresses towards the zone 6 here reduced to its smallest dimension, the counter-roller 15 having not yet started to move apart.
  • the felt 1 first collides with the roller 14 which forces the felt towards the winding zone and compresses it strongly.
  • the felt thanks to its resilience instantly regains part of its volume but is immediately taken up by the compression roller 15.
  • the surface layers of the felt tend to disintegrate, which is particularly damaging when the felt is provided with a vapor barrier coating. Note, however, that the compression action exerted by the roller 15 makes it possible to attenuate to a large extent this harmful effect.
  • the speed (curve 29) of the vertical conveyor 7 is kept constant and is 5% higher than the speed of the conveyor d 'lead 2 always taken as a reference value.
  • the speed of the compression roller 15 (curve 30) is modulated as a function of the progress of the winding and of the speed of the reference conveyor.
  • the modulation is in three stages. From time 0 to time t1, the speed V1 of the compression roller is kept slightly lower than the speed V2 of the supply conveyor 2. Good results are obtained with a speed V1 equal to approximately 95% of V2 during this first phase. As a result, the adhesion of the compression roller on the product is slightly lower even for very high compression rates; thus, we avoid deburring the front edge of the felt and possibly creasing the vapor barrier. The product is thus braked by the compression roller and it has the necessary time to roll on itself. Thus, during this priming phase, the core of the roller is formed, around which the following turns will be wound. During this initial phase, from 5% to 30% of the length of the wound strip.
  • the speed V1 of the compression roller is appreciably increased and fixed between 105 and 110% of the speed V d'am of the supply conveyor.
  • This speed variation can be obtained by associating with the reciprocating motor actuating the compression roller a frequency variator and an analog card controlling it.
  • This alternating motor can be replaced by a DC motor with constant torque, the response time of which is advantageously faster.
  • This second phase at faster speed ends at time t3, when the entire strip is wound. As the core of the roll was perfectly formed in the first phase, strong compression of the turns is then possible without risk of malformation of the felt roll.
  • this greater speed of the compression roller makes it possible to compensate for any slippage of the strip on the supply conveyor 2, slippage which could otherwise lead to the formation of folds.
  • the strip 1 is completely wound up and the packaging of the roll is then carried out in a plastic envelope.
  • the speed V1 of the compression roller is again reduced to around 95% of the speed V2 of the supply conveyor; therefore, the speed of rotation of the envelope is slowed down and the latter is stretched so that good smoothing of the felt roll is ensured.
  • This also makes it possible to reduce the deformation of the rollers in the case of products of great thickness for which it is difficult to properly flatten the last turn.
  • This final smoothing phase from time t2 to time t3 preferably flows for a period corresponding to at least three complete rotations of the felt roll. This slowdown creates a significant difference between the speed of rotation of the felt roller and the speed of the compression roller, which promotes the evacuation of the felt roller by the inclined plane 12 as soon as the conveyor 7 is retracted.
  • the roll obtained is constituted by uniform turns, wound around generators of concentric cylinders.
  • the thickness recovery should in no case be less than 105% of the nominal thickness and on the other hand, the rollers are much more uniform which simplifies the constitution of transport and storage burdens and handling by robots for example.
  • the speed of the compression roller is very strongly increased and passes to approximately 115% of the speed of the supply conveyor, the adhesion of the compression roller is then extremely strong and the roller being formed has an almost triangular shape, a shape which is further accentuated in the smoothing phase if the speed of the compression roller is again considerably reduced (90% of V2).
  • the rotational speed of the compression roller obeys a program in three stages: initial phase, winding phase, terminal smoothing phase.
  • initial phase initial phase
  • winding phase terminal smoothing phase.
  • the speed of the compression roller is preferably equal to 95% of the speed of the supply conveyor. As in the case illustrated in FIG. 3, this speed is maintained for the time necessary for the constitution of a core of the perfectly formed roller on which the following turns can be wound. For the strips of so-called short felts (4 to 7 meters), approximately 30% of the length of the strip is wound at this initial speed. For longer strips, the core is preferably formed by about the first two meters of the strip. The front edge of the felt strip does not undergo disintegration and any tearing or creasing of the vapor barrier is avoided.
  • the speed of the compression roller is chosen to be equal to or slightly higher (105%) than the speed of the supply conveyor, which allows a gradual increase in speed, a sudden acceleration that can be damaging to the felt. About 20% of the length of the strip is thus wound.
  • This winding phase continues from time T2 to T3 until complete winding of the strip, operating with a high speed of the compression roller, between 105 and 110% of the speed of the supply conveyor. If a variable speed drive is available which allows it, the transition from the initial speed to this high speed by winding can be carried out not in a single stage (T1 to T2) but in a succession of stages, or even even continuously.
  • these speed laws must be carried out for each type of product by specialized personnel. It is therefore advantageous to combine means of storage and automatic reminders of the different speed laws established.
  • these laws may advantageously take account of a wear factor of the compression roller whose speed will be systematically reduced if its roughness is too sharp, which is the case with a new badly deburred roller and on the contrary increased when the coating of the roller becomes less adherent due to wear.

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Abstract

L'invention concerne le conditionnement de produits en bandes à base de fibres minérales. On propose d'amener la bande dans un espace délimité par 3 organes animés d'un mouvement entraînant l'enroulement da la bande. Le troisième de ces organes, le rouleau de compression aninmé d'une vitesse de rotiation fonction d'un programme prédéterminé faisant intervenir comme paramètres la longueur de la bande déjà enrou­lée et la vitesse du convoyeur d'amenée de la bande. Les rouleaux obte­nus selon l'invention sont plus cylindriques et il n'y a pas de zones surcompressées.

Description

  • L'invention a pour objet un perfectionnement aux procédés de formation de rouleaux à partir de bandes de matériaux compressibles no­tamment de bandes de feutres à base de fibres minérales destinés à l'isolation thermique et/ou phoniques de bâtiments.
  • Les bandes de feutres, constituées de fibres minérales - no­tamment de fibres de verre - associés à une résine le plus souvent formo-phénolique, sont utilisées d'une manière courante pour l'isola­tion des combles, des murs ou des planchers. La résistance thermique d'un matériau étant proportionnelle à son épaisseur, les exigences mo­dernes conduisent à commercialiser des produits de plus en plus épais, de 7 à 16 cm, voire 25 cm d'épaisseur. Comme d'autre part ont été ré­cemment développées des fibres de verre à conductivité thermique très faible qui sont particulièrement fines, il faut conditionner des bandes de feutre de faible masse volumique et de plus en plus épaisses.
  • Usuellement, le conditionnement consiste dans l'enroulement sous compression de la bande de feutre afin de former un rouleau cylin­drique dont le déroulement ultérieur est empêché au moyen d'une enve­loppe en papier ou en matière plastique. Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est par exemple décrit dans le document de brevet français FR 2 553 744. Dans un tel dispositif, l'enroulement s'effectue dans un espace délimité par trois organes : le convoyeur d'amenée, un convoyeur vertical ou rouleau dont la surface de contact avec le feutre forme avec le convoyeur d'amenée un angle de l'ordre de 40-80° de préférence voisin de 60° et un rouleau compresseur écarté progressive­ment afin d'accroître au fur et à mesure de l'enroulement, l'espace disponible pour le rouleau, et animé d'un mouvement de rotation en sens contraire par rapport à la direction d'avançée du convoyeur vertical.
  • Conformément à l'enseignement de la publication précitée, l'enroulement est plus uniforme sur la longueur de la bande si la com­pression exerçée par le feutre ne résulte pas d'une action passive, mais qu'au contraire le déplacement du rouleau de compression est com­mandé suivant un programme prédéterminé de façon à imposer à chaque spire de feutre enroulée une épaisseur donnée - de préférence constante ou diminuant faiblement au fur et à mesure de l'enroulement. Les para­mètres retenus pour le programme sont de préférence la longueur de la bande enroulée et son épaisseur initiale.
  • En procédant ainsi, on obtient une compression plus uniforme sur toute la longueur de la bande de feutre et de ce fait, une reprise d'épaisseur après débalage également plus uniforme, ce qui permet d'opérer avec le taux de compression maximum toléré par le produit et d'offrir un conditionnement moins important.
  • A la nécessité d'une compression asservie s'ajoute celle d'une bonne tension du feutre dans chacune des spires. Si le feutre n'est pas correctement tendu par le rouleau compresseur, on observe sur les lignes de conditionnement industrielles la production de rouleaux non conformes, dont le diamètre est supérieur au diamètre nominal ou encore non cylindriques mais tronconiques. Ces rouleaux non conformes ne facilitent pas les opérations ultérieures de conditionnement et no­tamment la constitution de fardeaux - et le déchargement de ceux-ci -­au moyen d'automates. Dans la demande de brevet français 86 03415, il a été montré que ces difficultés sont essentiellement imputables à l'état de surface du rouleau de compression. Dans cette publication, il est proposé la suppression du revêtement sculpté du type caoutchouc, usuel­lement utilisé pour le rouleau de compression et de prévoir pour ce dernier un revêtement inorganique, résistant à l'abrasion et formant des aspérités. Ce revêtement est de préférence constitué d'une première couche de molybdène déposée par schoopage sur laquelle est déposée éga­lement par schoopage, une seconde couche constituée de grains par exem­ple de corindon dont l'épaisseur ne dépasse pas un milimètre. En plus de ces petites aspérités, la surface de contact avec le feutre présente de préférence des sculptures régulièrement disposées, profondes de 2 à 10 mm et epspacées d'au plus 20 mm.
  • Un rouleau de compression ainsi réalisé possède une longévité supérieure à 500 heures - à comparer aux 150 heures de fonctionnement généralement obtenues avec des revêtements caoutchouteux. L'usure est donc beaucoup plus faible et on contrôle beaucoup mieux les variations de l'état de surface du rouleau au cours du temps, de sorte qu'il est possible de la compenser au moins partiellement en modifiant la vitesse du rouleau de compression par rapport aux vitesses des deux convoyeurs, soit en pratique en accélérant le rouleau de compression.
  • Toutefois, les résultats ne sont pas encore parfaitement sa­tisfaisants : plus la vitesse du rouleau de compression est grande, plus on augmente les phénomènes de cisaillement dans le produit et donc la dégradation de celui-ci. Une telle dégradation, même contenue dans les limites tolérées, ne permet pas d'opérer avec des paramètre cons­tants ; or pour automatiser assez simplement les opérations ultérieures de manipulation des rouleaux, il est indispensable que leurs dimensions se répètent à l'identique.
  • De plus, les inventeurs ont montré que la qualité de l'enrou­lement n'est pas conforme à des critères de qualité serrés même lorsque la rugosité du rouleau de compression est parfaitement constante et que la compression est régulée conformément à l'enseignement de la demande 2 553 744. On a observé tout d'abord que lorsque des taux de compres­sion élevés sont appliqués au produit - tout en se limitant bien sur à des taux acceptables compte tenu de la compressibilité du feutre en fi­bres minérales et de son élasticité - l'amorçe de feutre est plus ou moins abîmée, le rouleau de compression délitant le feutre ou décollant le revêtement en papier kraft destiné à servir de pare-vapeur. Pour y remédier, il est nécessaire de réduire le taux de compression et on perd ainsi au niveau du procédé, une partie des avantages liés à l'ex­ceptionnelle qualité des fibres.
  • Un autre inconvénient est constaté lors de l'enroulement de bandes de feutre épaisses - par exemple de 160-200 mm - et courtes (4-7 mètres de long). Dans ce cas l'épaisseur de la dernière spire enroulée devient non négligeable par rapport au diamètre du rouleau qui présente alors une section hélicoïdale et non circulaire. Si la pose de l'enve­loppe de maintien du rouleau n'est pas parfaitement synchronisée - ce qui ne peut être systématiquement évité en raison des cadences très ra­pides - il se peut que la zone de recouvrement et de collage de l'enve­loppe coincide de plus avec cette zone de baillement de la dernière spire enroulée, ce qui crée une faiblesse de l'emballage.
  • La présente invention a pour objet un perfectionnement qui ne présente pas les inconvénients précités, aux procédés de formation de rouleaux à partir de bandes de matériaux compressibles telles notamment des bandes de laine de verre. Selon ce procédé, la bande de matériau est amenée en continu dans un espace délimité par trois organes animés d'un mouvement entraînant l'enroulement sur elle-même de la bande, suc­cessivement au contact de chacun des organes, le troisième de ces orga­ nes étant un rouleau de compression mu en rotation et de plus déplacé suivant un programme prédéterminé afin d'accroître progressivement l'espace disponible pour le rouleau en cours de formation ; la caracté­ristique nouvelle de ce procédé est que la vitesse de rotation dudit rouleau de compression est fonction d'un programme prédéterminé faisant intervenir comme paramètres la longueur de la bande déjà enroulée et la vitesse du convoyeur d'amenée de la bande (premier organe au contact de celle-ci).
  • De préférence, la courbe de vitesse du rouleau de compression obéit à une fonction en escaliers du temps d'enroulement ; la vitesse du rouleau de compression étant choisie inférieure à la vitesse du convoyeur d'amenée pendant la phase de constitution du noyau du rou­leau, supérieure à ladite vitesse du convoyeur d'amenée pendant la pha­se d'enroulement proprement dite. Pendant la phase terminale d'emballage et de lissage du rouleau, la vitesse du rouleau de compres­sion est de préférence à nouveau inférieure à la vitesse du convoyeur d'amenée de la bande.
  • La bande enroulée constituant le noyau du rouleau n'excède de préférence pas 30 % de la longueur totale de la bande enroulée. D'autre part, la période de lissage vient de préférence après l'enroulement complet de la bande et correspond à la mise en place de l'enveloppe de protection en papier ou en matière plastique. Ce lissage assure une meilleure conformation des rouleaux et permet de plus de bien appliquer la partie de l'enveloppe préencollée.
  • En procédant selon l'invention, on obtient des rouleaux par­faitement cylindriques et surtout remarquables par la qualité d'enrou­lement des premières spires du feutre, c'est à dire des spires constituant le noyau.
  • Des caractéristiques complémentaires sont décrites de manière plus détaillée en se référant aux planches de dessins annexés qui re­présentent :
    • - figure 1 : une vue schématique d'une enrouleuse pour la mi­se en oeuvre de l'invention.
    • - figure 2 : des vues d'une bande laine de verre en cours d'enroulement, lorsque la vitesse du rouleau de compression maintenue constante (schéma 2.1) : pendant la phase de constitution du noyau (schéma 2.2), pendant la phase d'enroulement proprement dite (schéma 2.3) et pendant la phase de lissage (schéma 2.4).
    • - figure 3 : des schémas correspondant à ceux de la figure 2 mais avec cette fois une vitesse du rouleau de compression commandée selon l'invention.
    • - figure 4 : des schémas correspondant à ceux des figures 2 et 3 pour un autre mode de régulation de la vi­tesse du rouleau de compression.
    • - figure 5 : un 3ème mode de régulation de la vitesse du rou­leau de compression.
  • La figure 1 est une vue schématique d'une enrouleuse conforme à l'enseignement de la publication de brevet français 2 553 774. La bande de fibres minérales, de préférence en laine de verre, est produi­te de façon bien connu de l'art, par exemple par centrifugation de ver­re fondu et étirage gazeux des filaments formés. Les fibres sont imprégnées d'un liant thermodurcissable de préférence avant d'être re­cueillies par un convoyeur sous dépression qui transfère la bande ainsi formée à une étuve de polymérisation. En sortie d'étuve, les lisières de bandes sont découpées et la bande est débitée en tronçons de lon­gueurs et de largeurs choisies en fonction de la destination du produit. Eventuellement, une feuille de papier kraft ou aluminisé est collée sur une face de la bande de laine de verre afin de former une barrière s'opposant au passage de la vapeur d'eau. Si le mode de fabri­cation des fibres et en soi indifférent pour l'invention, il faut tout de même noter que les feutres légers - dont la masse volumique n'excède pas 30 kg/m³ - sont généralement produits avec des tirées très impor­tantes par exemple de 160 tonnes par jour de fibres. Avec de telles tirées, les vitesses des convoyeurs d'enrouleuses doivent être de l'ordre de de 100 mètres par minute, atteignant parfois plus de 120 mè­tres par minute. Ce qui signifie que l'enroulement de la bande de laine de verre et l'emballage du rouleau dans une enveloppe de protection doit être effectuée aux mêmes cadences, cadences qui mettent rapidement en lumière tous les défauts du procédé. Il va de soi qu'il est possible d'employer plusieurs enrouleuses mais les frais d'entretien et de main d'oeuvre en sont d'autant multipliés.
  • Le feutre en laine de verre 1 est transféré sur le convoyeur d'amenée 2 de l'enrouleuse, de préférence une bande sans fin mue par un moteur 3 qui transmet sa puissance au tambour 4 au moyen d'une courroie de transmission 5. Le feutre est ainsi convoyé dans le sens de la flè­che jusqu'à un espace délimité 6. De préférence, le convoyeur 2 est équipé d'un caisson de dépression ici non représenté qui évite au feu­tre de glisser.
  • Le feutre vient ensuite au contact d'un second convoyeur 7, formant avec le convoyeur d'amenée 2, un angle compris entre 40 et 80° et de préférence de l'ordre de 60°. Le mouvement du convoyeur 7 est également commandé par le moteur 3 au moyen d'une courroie de transmis­sion déformable, ici non figurée. Le convoyeur 7 peut être escamoté en direction de la flèche "f", par rotation de son bras porteur 8 autour de l'axe 9 au moyen d'un verin 10 supporté par la partie supérieure du chassis 11 de l'enrouleuse de façon à libérer le rouleau de l'espace 6 après son emballage dans une enveloppe de protection, le rouleau tom­bant alors sur le plan incliné 12 avant d'être repris par d'autres con­voyeurs pour les opérations de palettisation.
  • Le chassis 11 supporte également deux bras 13 encadrant le bras porteur 8 et entre les extrèmités desquels sont fixés deux rou­leaux 14 et 15, mus en rotation en sens inverse l'un de l'autre, le rouleau 15 - dit rouleau de compression s'oppose à l'avançée du feutre 1 qu'il contraint ainsi à s'enrouler.
  • Le bras 13, prolongé par des contre-poids 16, est déplaçé au moyen du bras 17 d'un verin articulé sur le support 19. D'autre part, l'axe 20 du bras 13 a une hauteur initiale réglée par un moteur à vis 21.
  • Ont été également schématisés à la figure 1 les élèments d'amenée des enveloppes de protection préencollées qui passent de façon connue d'un convoyeur 22 à des courroies 23 qui déposent l'enveloppe dans l'espace délimité d'enroulement.
  • Les éléments précités d'une enrouleuse ne sont donnés qu'à titre d'illustration et peuvent être remplacés par des éléments équiva­lents sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, au convoyeur vertical 7 peut se substituer un rouleau de large diamètre encore que ceci ne soit pas préféré car la surface de contact avec la bande de feutre est alors réduite.
  • Conformément à l'enseignement du document FR 2 553 744 déjà plusieurs fois cité, le verin 17 commandant le déplacement du rouleau de compression 15 obéit à un programme prédéterminé qui utilise comme paramètre notamment la longueur de bande de feutre déjà enroulée, lon­gueur repérée à chaque instant par un capteur 24. D'autres capteurs ici non représentés mesurent la position du rouleau de compression et la vitesse du convoyeur d'amenée 2.
  • D'une manière également préférée et conformément à 1 ensei­gnement de la demande de brevet français 86 034 15, le rouleau de com­pression 15 a sa surface de contact avec le feutre couverte d'un revêtement inorganique résistant à l'abrasion, formant des aspérités et de préférence constitué de grains de corindon déposés par schoopage sur un support de molybdène. De préférence, la surface de contact avec le feutre est constituée par une série de barreaux vissés sur le rouleau et revêtus comme indiqué ci-dessus. Un tel rouleau de compression adhè­re bien sur le feutre, même revêtu d'une pare-vapeur, et de plus ne se dégrade que très lentement.
  • Toutefois, les auteurs de la présente invention ont constaté que les résultats ne sont pas toujours satisfaisants même en opérant avec une loi de compression et avec un rouleau de compression présen­tant un bon état de surface. Un exemple de défaut a été par exemple re­produit de façon exagérée à la figure 2.
  • Le schéma 2.1 représente au cours du temps de conditionnement d'un rouleau de feutre la vitesse du rouleau de compression (ligne 25) et celle du convoyeur vertical (ligne pointillée 26). Les valeurs des ordonnées correspondent à des pourcentages de la vitesse du convoyeur d'amenée ; vitesse qui comme indiqué précedemment est mesurée à chaque instant et sert de référence. On a opéré ici conformément à l'art avec une vitesse du convoyeur vertical supérieure de 5 % à celle du convoyeur d'amenée et avec un rouleau de compression tournant avec une vitesse constante égale à celle du convoyeur d'amenée.
  • Le schéma 2.2 montre une vue éclatée du dispositif dans la zone de l'enroulement au tout début de celui-ci. Le feutre 1 progresse vers la zone 6 ici réduite à sa plus petite dimension, le contre­rouleau 15 n'ayant pas encore commencé à s'écarter. Au cours de sa pro­gression, le feutre 1 se heurte tout d'abord au rouleau 14 qui force le feutre vers la zone d'enroulement et le comprime fortement. Dès qu'il n'est plus au contact de ce rouleau 14, le feutre, grâce à sa résilien­ce reprend instantanément une partie de son volume mais est aussitôt repris par le rouleau de compression 15. Comme celui-ci tourne à la même vitesse que le convoyeur d'amenée 2, les couches surfaciques du feutre ont tendance à se délitter, ce qui est particulièrement domma­geable lorsque le feutre est pourvu d'un revêtement pare-vapeur. Notons toutefois que l'action de compression exerçée par le rouleau 15 permet d'atténuer dans une large mesure cet effet néfaste.
  • Au fur et à mesure de l'enroulement, le rouleau de compres­ sion 15 est écarté comme on le note sur les schémas 2.3 et 2.4. Il n'y a donc plus à craindre de délittement. Par contre, même si l'accrochage sur le rouleau de compression 15 est de bonne qualité, le rouleau en cours de conformation a légèrement tendance à suivre le convoyeur ver­tical 7, plus rapide, et il se forme une pointe 27.
  • Lorsque toute la bande de feutre est enroulée (schéma 2.4) et que l'enveloppe de protection du rouleau est appliquée, on constate que le rouleau présente une seconde avançée 28, empreinte du feutre 1 ache­minée par le convoyeur d'amenée 2. Cette avançée 28 est due à la trop faible compression de la dernière spire de feutre enroulée ou à la vitesse trop élevée du rouleau de compression.
  • Sans oublier toutefois que les manisfestations des perturba­tions de l'enroulement ont été largement axagérées sur ces schémas, on obtient finalement un rouleau dont la section n'est pas circulaire mais évoque une étoile à 3 branches. Si ce phénomène est assez marqué, le feutre voit ses propriétés mécaniques détériorées par ces déformations, notamment du point de vue de sa résistance à la fatigue et au cisaillement. De plus, les rouleaux finis peuvent être légèrement coni­ques, ce qui pose des problèmes de manutention. Un autre inconvénient plus grave est que le feutre n'est pas comprimé en tout point de façon identique, mais présente des zones surcompressées dont la reprise d'épaisseur après déballage est inférieure à celle des autres zones. Il faut alors modifier certains réglages de la ligne de production soit pour jouer sur la surépaisseur donnée au feutre, soit pour augmenter sa densité ou la finesse des fibres utilisées.
  • Ces inconvénients sont supprimés si on procède conformément à l'invention comme illustré à la figure 3. Comme indiqué au schéma 3.1, la vitesse (courbe 29) du convoyeur vertical 7 est maintenue constante et est de 5 % supérieure à la vitesse du convoyeur d'amenée 2 prise toujours comme valeur de référence. Par contre, la vitesse du rouleau de compression 15 (courbe 30), est modulée en fonction de la progres­sion de l'enroulement et de la vitesse du convoyeur de référence.
  • Dans le cas le plus simple ici représenté, la modulation est en trois temps. Du temps 0 au temps t₁, la vitesse V₁ du rouleau de compression est maintenu légèrement inférieure à la vitesse V₂ du convoyeur d'amenée 2. Des bons résultats sont obtenus avec une vitesse V₁ égale à environ 95 % de V₂ pendant cette première phase. De ce fait, l'adhérence du rouleau de compression sur le produit est en peu plus faible même pour des taux de compression très élèves ; ainsi, on évite le délittage du bord avant du feutre et éventuellement le froissage du pare-vapeur. Le produit est ainsi freiné par le rouleau de compression et il a bien le temps nécessaire pour rouler sur lui-même. Ainsi, pen­dant cette phase d'amorçage se constitue le noyau du rouleau autour du­quel vont s'enrouler les spires suivantes. Pendant cette phase initiale, de 5 % à 30 % de la longueur de la bande enroulée.
  • Du temps t₁ au temps t₂, la vitesse V₁ du rouleau de compres­sion est sensiblement accrue et fixée entre 105 et 110 % de la vitesse V₂ du convoyeur d'amenée. Cette variation de vitesse peut être obtenue en associant au moteur alternatif actionnant le rouleau de compression un variateur de fréquence et une carte analogique le commandant. A ce moteur alternatif on peut substituer un moteur à courant continu à cou­ple constant dont le temps de réponse est avantageusement plus rapide. Cette seconde phase à plus rapide vitesse se termine à l'instant t₃, lorsque toute la bande est enroulée. Comme le noyau du rouleau a été parfaitement constitué dans la première phase, une forte compression des spires est alors possible sans risque de malformation du rouleau de feutre. De plus, cette vitesse plus grande du rouleau de compression permet de compenser un éventuel glissement de la bande sur le convoyeur d'amenée 2, glissement qui pourrait autrement conduire à la formation de plis.
  • Au terme de cette seconde phase, la bande 1 est complètement enroulée et on procède alors à l'emballage du rouleau dans une envelop­pe en matière plastique. Dans cette troisième phase, la vitesse V₁ du rouleau de compression est à nouveau ramenée à environ 95 % de la vi­tesse V₂ du convoyeur d'amenée ; de ce fait, la vitesse de rotation de l'enveloppe est ralentie et celle-ci se trouve tendue de sorte que l'on assure un bon lissage du rouleau de feutre. Ceci permet aussi de réduire la déformation des rouleaux dans le cas de produits de grande épaisseur pour lesquels il est difficile de bien aplatir la dernière spire. Cette phase terminale de lissage, du temps t₂ au temps t₃ s'écoule de préférence pendant une période correspondant à au moins trois rotation complètes du rouleau de feutre. Ce ralentissement crée une différence importante entre la vitesse de rotation du rouleau de feutre et la vitesse du rouleau de compression, ce qui favorise l'évacuation du rouleau de feutre par le plan incliné 12 dès que le convoyeur 7 est escamoté.
  • Comme le montre plus particulièrement le schéma 3.4, le rou­leau obtenu est constitué par des spires uniformes, enroulées autour des génératrices de cylindres concentriques.
  • Pour tester l'efficacité d'un tel procédé de formation des rouleaux, on a enroulé des bandes de fibres de verre de 11 m de long, de 1,20 m de large et de 80 mm d'épaisseur. On a formé des rouleaux de 500 mm de diamètre, ce qui correspond à un taux de compression de 4,5. Les bandes sont ensuite déroulées, découpées en carrés. En procédant conformément à l'art (figure 2) ou conformément à l'invention, on ob­tient dans les deux cas, une reprise d'épaisseur moyenne de 129 %. Par contre, la dispersion des mesures est beaucoup plus grande dans le pre­mier cas (écart type 8,5) que dans le second (écart type 6,8), ce qui montre que les conditions d'enroulement sont beaucoup plus stables. D'une part, il est posisible de réduire légèrement le grammage des produits, la reprise d'épaisseur ne devant dans aucun cas être infé­rieure à 105 % de l'épaisseur nominale et d'autre part, les rouleaux sont beaucoup plus uniformes ce qui simplifie la constitution de far­deaux de transport et de stockage et les manipulations par des robots par exemple.
  • Précédemment, nous avons indiqué que la vitesse du rouleau de compression varie suivant les phases d'enroulement entre 95 et 110 % de la vitesse du convoyeur d'amenée. Ces valeurs sont des extrêmes comme le montrent les schémas 4.2, 4.3 et 3.4 de la figure 4. On a à nouveau représenté (schéma 4.1) la loi de vitesse du rouleau de compression au cours du temps. Dans la phase d'amorçage, la vitesse du rouleau de com­pression a été choisie de l'ordre de 90 % de la vitesse du convoyeur d'amenée. Comme l'indique le schéma 4.2, la bande de feutre n'a pas alors tendance à rouler sur elle-même mais au contraire la bande adhère sur le convoyeur 7 et tend à sortir de la zone d'enroulement. La tran­che avant de la bande est soumise à de fortes tensions, et on ne forme pas un noyau bien dense pour la suite des opérations. Si dans la secon­de phase, la vitesse du rouleau de compression est très fortement aug­mentée et passe à environ 115 % de la vitesse du convoyeur d'amenée, l'adhérence du rouleau de compression est alors extrêmement forte et le rouleau en cours de formation a une forme presque triangulaire, forme encore accentuée dans la phase de lissage si la vitesse du rouleau de compression est à nouveau beaucoup abaissée (90 % de V₂).
  • Suivant l'exemple de réalisation de l'invention proposé à l'aide de la figure 3, la vitesse de rotiation du rouleau de compression obéit à un programme en trois temps : phase initiale, phase d'enroule­ment, phase terminale de lissage. Il s'agit là d'un type simplifié de contrôle de la vitesse du rouleau de compression mais qui permet déjà d'obtenir une amélioration sensible de la qualité de l'enroulement. La demanderesse préfère toutefois opérer d'une manière un peu plus com­plexe, en suivant la loi de vitesse schématisée à la figure 5, avec un minimum de 4 paliers.
  • Dans un premier temps (de 0 à T₁), la vitesse du rouleau de compression (vitesse initiale) est égale de préférence à 95 % de la vi­tesse du convoyeur d'amenée. Comme dans le cas illustré à la figure 3, cette vitesse est maintenue pendant le temps nécessaire à la constitu­tion d'un noyau du rouleau parfaitement formé sur lequel pourront s'en­rouler les spires suivantes. Pour les bandes de feutres dites courtes (4 à 7 mètres), environ 30 % de la longueur de la bande est enroulée à cette vitesse initiale. Pour les bandes plus longues, le noyau est formé de préférence par environ les deux premiers mètres de la bande. Le bord avant de la bande de feutre ne subit pas de délittage et on évite toute déchirure ou froissage du pare-vapeur.
  • On passe alors à la phase d'enroulement proprement dite qui se déroule en deux temps. Du temps T₁ à T₂, la vitesse du rouleau de compression est choisie égale ou légèrement supérieure (105 %) à la vi­tesse du convoyeur d'amenée, ce qui permet une montée en vitesse progressive, une accélération brutale pouvant être dommageable au feutre. Environ 20 % de la longueur de la bande est ainsi enroulée. Cette phase d'enroulement se poursuit du temps T₂ à T₃ jusqu'à l'enroulement complet de la bande, en opérant avec une vitesse du rou­leau de compression élevée, comprise entre 105 et 110 % de la vitesse du convoyeur d'amenée. Si l'on dispose d'un variateur de vitesse qui l'autorise, le passage de la vitesse initiale à cette vitesse élevée par enroulement peut s'effectuer non en un seul palier (T₁ à T₂) mais en une succession de paliers, voire même de façon continue.
  • Une fois la bande enroulée, on passe à l'emballage et au lis­sage du rouleau formé, ce qui s'effectue avec une vitesse ralentie du rouleau de compression, d'environ 95 % de la vitesse du convoyeur d'amenée. Au terme de ce quatrième stade, le rouleau de compression peut être encore brutalement freiné ce qui permet la fixation très pré­cise de l'instant d'éjection du rouleau emballé.
  • La détermination exacte de ces lois de vitesse est à effec­tuer pour chaque type de produit par du personnel spécialisé. Il est avantageux d'associer ainsi des moyens de stockage et de rappels auto­matiques des differentes lois de vitesse établies. De plus, ces lois pourront avantageusement tenir compte d'un facteur d'usure du rouleau de compression dont la vitesse sera systématiquement diminuée si ses aspérités sont trop vives, ce qui est le cas avec un rouleau neuf mal ébavuré et au contraire accrue lorque le revêtement du rouleau devient moins adhérent en raison de son usure.

Claims (10)

1- Procédé pour la formation de rouleaux à partir de bandes de matériaux compressibles, notamment de feutre à base de fibres miné­rales, dans lequel la bande de matériau est amenée en continu dans un espace délimité par trois organes animés d'un mouvement entraînant l'enroulement sur elle-même de la bande qui est successivement au contact de chacun des organes, le troisième de ces organes étant un rouleau de compression déplaçé afin d'accroître progressivement l'espa­ce disponible pour le rouleau en cours de formation, caractérisé en ce que la vitesse de rotation dudit rouleau de compression est fonction d'un programme prédéterminé faisant intervenir comme paramètres la lon­gueur de la bande déjà enroulée et la vitesse du convoyeur d'amenée de la bande (premier organe au contact de celle-ci).
2- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la vitesse du rouleau de compression V₁ est inférieure à la vitesse V₂ du convoyeur d'amenée pendant la phase initiale dite de constitution du noyau du rouleau, puis supérieure à V₂ pendant la phase d'enroulement proprement dite.
3- Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la vitesse du rouleau de compression V₁ est maintenue inférieure à V₂ pendant la phase terminale d'emballage et de lissage.
4- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la phase dite de constitution du noyau du rouleau correspond au plus à 30 % de la longueur de la bande à enrouler.
5- Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la phase terminale de lissage et d'emballage s'effectue après l'enroule­ment complet de la bande, pendant la mise en place d'une enveloppe de protection du rouleau.
6- Procédé selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que pendant la phase initiale la vitesse V₁ est supérieure ou égale à 95 % de la vitesse V₂.
7- Procédé selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que pendant la phase d'enroulement proprmement dite, la vitesse V₁ est au plus égale à 110 % de la vitesse V₂.
8- Procédé selon l'une des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que la phase d'enroulement proprement dite comporte elle-même au moins deux stades, un premier stade (de T₁ à T₂) de montée en vitesse du rouleau de compression, V₁ étant choisie entre 100 et 105 % de la vitesse du convoyeur d'amenée, correspondant à l'enroulement d'environ 20 % de la bande de fuetre, et un second stade (de T₁ à T₃) à vitesse rapide (entre 105 et 110 % de la vitesse du convoyeur d'amenée).
9- Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'après l'emballage du rouleau, le rouleau de compression est freiné de manière à provoquer instantanément l'éjection du rouleau.
10-Rouleau de feutre à base de fibres minérales caractérisé en ce que les spires constituant le noyau sont enroulées de façon uni­forme, selon les génératrices de cylindres concentriques.
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