EP0400249B1 - Dispositif pour perforer un produit en feuille - Google Patents
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- EP0400249B1 EP0400249B1 EP19890420086 EP89420086A EP0400249B1 EP 0400249 B1 EP0400249 B1 EP 0400249B1 EP 19890420086 EP19890420086 EP 19890420086 EP 89420086 A EP89420086 A EP 89420086A EP 0400249 B1 EP0400249 B1 EP 0400249B1
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Classifications
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- D—TEXTILES; PAPER
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
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- B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
- B26F1/26—Perforating by non-mechanical means, e.g. by fluid jet
Definitions
- the present invention relates to a device for manufacturing a sheet which is completely or incompletely perforated, that is to say in particular a sheet pierced with multiple perforations, or else a sheet having, at the end of the operation, a design with patterns in hollow or in relief.
- this new device can be used on a sheet of any material, which can be, in particular, a paper, a cardboard, a nonwoven fabric, a film, or a plastic plate, or even a sheet of wood or plywood.
- the invention also relates to the new industrial products obtained with this device, and having original characteristics.
- nonwoven fabrics having perforations or having areas of fibers of reduced density, in particular for applications in the medical or hospital fields, wiping, filtration, envelopes for sachets of tea etc ...
- a perforated rotary cylinder inside which is arranged a hydraulic injector, which is in the form of a fixed crossbar.
- This injector projects under pressure a continuous curtain of water, part of which passes through the holes in the perforated cylinder, thus creating water jets whose size corresponds to that of the perforations in the cylinder.
- These water jets pass through the sheet of fibers, reproducing on the latter the shape of the cylinder holes before being collected by a suction box located under the fabric of the conveyor, below the rotary cylinder.
- the needles are arranged opposite the holes of the cylinder, offset along one or more generatrices thereof, so as to be the most spaced from one another, on the one hand, to avoid , as much as possible, parasitic phenomena due to the reflection of water on the solid parts of the cylinder, on the other hand, to limit the flow of water.
- the diameter of the holes in the perforated plate is between 50 and 500 microns.
- a perforated plate pierced with holes arranged according to several distinct generatrices the holes of the plate being always located opposite those of the cylinder, so that the water emitted by the injector completely covers the width of the holes in the cylinder.
- the injector includes a device for holding the perforated plate, making it easy to remove it from the body of the injector: the perforated plate is applied strongly against the main body of the injector thanks to the action of hydraulic cylinders which pull the plate upwards via a set of spreaders and tie rods arranged along the injector.
- a seal, located between the perforated plate and the main injector body makes it possible to seal the assembly. It suffices to release the oil pressure in the hydraulic cylinders, to release the clamping jaws of the perforated plate which it is then possible to extract very easily, by pulling it in the longitudinal direction of the injector, it that is to say transversely to the direction of advancement of the sheet material.
- the water pressure in the main body of the injector is between 2 and 500 bars depending on whether the material to be treated is more or less thick and must be perforated, or simply marked with a water jet.
- the perforated cylinder can be in contact with the sheet to be treated or be detached from it so that its speed of rotation can be independent of the speed of movement of the sheet, the rotation being able to possibly be carried out in the opposite direction to that of the sheet scrolling.
- the perforated cylinder can be of any type, stainless steel, bronze, or even nickel. This list is not exhaustive: it can also be of the same type, for example, as the well-known screen printing cylinders used in textile printing or the deposits of plastic material in relief on floor coverings: the only limit is its mechanical resistance nique to the action of the needles of water emitted by the hydraulic injector.
- Figure 1 is a view of an injector according to the invention, comprising a perforated plate with holes arranged along three generatrices of the cylinder.
- FIG. 2 shows an injector according to the invention, arranged inside a hollow perforated cylinder with rectangular holes arranged in a helical fashion, so that the needles emitted by the injector are located alternately in front of a solid part and a perforated part of the cylinder.
- Figure 3 shows a perforated plate with three rows of holes offset from each other, so as to completely cover the perforated parts of the cylinder.
- FIG. 1 shows a sheet 1, for example of a nonwoven fabric, which advances in the longitudinal direction represented by the arrow 2.
- a sheet 1 Transversally, and above the sheet 1, is the fixed elongated body 3 of an injector in which a water chamber 4 is defined.
- the bottom of the latter consists of a plate 5, on which micro-perforations 6 are made, which will each define a water needle 7.
- Two longitudinal jaws 8 and 9 are subjected to the action of hydraulic cylinders such as 10, to clamp and tighten the longitudinal edges (perpendicular to the arrow 2), of the plate 5 against the body 3 of the injector. the sealing of the mounting of the plate 5 against the injector body 3, when the assembly is in service.
- This water chamber 4 is, for example, surmounted by a water supply chamber 12, with which it comlunicates by large holes 13.
- the hydraulic injector 3 - 5 - 8 - 9 is mounted in a fixed position inside a rotary cylinder 14, on the thin wall 15 of which are distributed orifices 16.
- the wall 15 of the cylinder 14 can be at a certain distance 17 above the upper face of the sheet 1.
- the tangential speed of the rotary cylinder 14 (arrow 18) is independent of the speed of advance of the sheet 1 (arrow 2).
- the perforated cylinder 14 has holes 16 of rectangular section 0.8 mm in the axial direction (arrow 19) and 1.3 mm in the tangential direction (arrow 20), the distance between these holes being 0.8 mm in both directions.
- the thickness of the cylinder is 0.4 mm and the section of the holes is identical inside and outside the cylinder.
- the hydraulic injector comprises a perforated plate 0.3 mm thick comprising three rows of holes 0.28 mm in diameter spaced 1.6 mm (from axis to axis) along a generator, and 1 mm between the generators (see Figure 3).
- the water pressure in the injector is 3.5 bars (chambers 4 and 12).
- the cylinder is held at 0.5 mm above the sheet 1 and its tangential speed of rotation (arrow 18) is equal to the speed of advancement of the sheet 1 (arrow 2).
- a plastic sheet 30 microns thick is subjected to the action of the above device.
- Sheet 1 is placed on a stainless steel support fabric of the "plain" type, comprising 7 threads per cm, in the warp and weft directions.
- the perforated plate 5 of the injector has a single row of holes 6, 0.12 mm in diameter, spaced from each other by 1.6 mm.
- the perforated plate 5 is positioned so that the water needles 7 are located approximately in the middle of the orifices 16 of the perforated cylinder 14.
- the water pressure in the injector is 150 bars and the treatment speed 25 meters / min.
- the cylinder is 1 mm above the canvas (interval 17), and its tangential speed of rotation (arrow 18) is equal to the speed of advancement of the sheet 1 and its canvas (arrow 2).
- the plastic sheet 1 is perforated in the form of thin rectangular slots, 0.8 mm in length and width which cannot be measured.
- the resistance in the transverse direction of the sheet 1 is considerably reduced, and its porosity is greatly increased.
- the sheet 1 subjected to a water jet is no longer waterproof.
- the same sheet 1 is subjected to a similar treatment.
- the only difference with the previous treatment is the speed of rotation of the cylinder 14 which gives a speed tangential (arrow 18) of 120 meters per minute (about five times the speed of advancement of sheet 1 (arrow 2).
- the plastic sheet 1 is now punctured by a multitude of small holes whose dimensions are not measurable.
- the air permeability of the sheet is excellent, and its transverse resistance is little affected.
- the sheet subjected to a jet of water also remains waterproof. Finally, the plastic film has lost its characteristic "sound".
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Description
- La présente invention concerne un dispositif , pour fabriquer une feuille qui soit complètement ou incomplètement perforée , c'est-à-dire notamment une feuille percée de perforations multiples , ou bien une feuille présentant , en fin d'opération , un dessin avec des motifs en creux ou en relief .
- Il est bien entendu que ce dispositif nouveau peut être utilisé sur une feuille d'un matériau quelconque , qui peut être , en particulier , un papier , un carton ,un tissu non tissé , un film , ou une plaque de matière plastique , voire une feuille de bois ou de contre-plaqué.
- L'invention concerne également les produits industriels nouveaux obtenus avec ce dispositif , et possédant des caractéristiques originales.
- Il est connu de fabriquer des étoffes non-tissées ,présentant des perforations ou possédant des zones de fibres de densité réduite , notamment pour des applications dans des domaines médicaux ou hospitaliers , de l'essuyage , de la filtration , d'enveloppes pour sachets de thé etc.. . Pour cela , il est connu , par exemple dans le brevet français 2 068 676 , de faire circuler une nappe de fibres sur la toile poreuse d'un support transporteur , la nappe à traiter passant sous un cylindre rotatif perforé à l'intérieur duquel est disposé un injecteur hydraulique , qui se présente sous la forme d'une barre transversale fixe . Cet injecteur projette sous pression un rideau d'eau continu ,dont une partie traverse les trous du cylindre perforé , créant ainsi des jets d'eau dont la dimension correspond à celle des perforations du cylindre . Ces jets d'eau traversent la nappe de fibres en reproduisant sur celle -ci la forme des trous du cylindre avant d' être recueillie par une caisse aspirante située sous la toile du transporteur , au-dessous du cylindre rotatif.
- Un tel dispositif connu présente de grands désavantages . En effet , l'utilisation d'un injecteur fournissant une lame d'eau continue sur toute la génératrice du cylindre se traduit par la délivrance d'un débit d'eau considérable à l'intérieur de celui-ci. Compte tenu du fait que les parties perforées du cylindre ne représentent qu'une faible partie de la surface de celui-ci, il en résulte que l'on est rapidement confronté à un problème pratiquement insoluble, qui est celui de l'élimination, à l'intérieur du cylindre, de l'eau réfléchie par les parties pleines.
- Afin de limiter le problème, on est conduit à diminuer la quantité d'eau émise par l'injecteur, c'est-à-dire à réduire l'épaisseur du rideau d'eau, ainsi que la pression de l'eau, ce qui a pour conséquence l'obtention, à l'extérieur du cylindre, de jets d'eau qui ne possèdent pas une énergie cinétique suffisante pour perforer des matériaux du type film plastique, tissus, voire papier épais.
- L'eau qui rebondit sur les parties pleines du cylindre le long de la même génératrice perturbe également la cohésion du rideau d'eau et affecte considérablement l'énergie cinétique des jets d'eau émis par le cylindre. En effet, l'eau a tendance à retomber de façon aléatoire dans le cylindre après rebondissement. Cela se traduit par une accumulation anarchique d'eau le long de la génératrice du cylindre située au droit du rideau d'eau.
- Cette eau en excès joue le rôle d'amortisseur envers l'eau émise par l'injecteur qui voit ainsi son énergie cinétique réduite à un niveau tel qu'elle devient insuffisante pour assurer un marquage uniforme de la feuille à cet endroit. Il en résulte, sur la feuille à traiter, l'apparition de zones présentant un aspect délavé dont le dessin ou la perforation sont mal définis.
- La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients, en réalisant une machine pratiquement universelle pour la fabrication de papiers, d'étoffes non-tissées, de textiles ou de films plastiques perforés ou possédant des motifs en creux ou en relief, ladite machine étant du type décrit dans le FR-2 536 432 et comprenant une toile de support poreuse, pour transporter le matériau en feuille à traiter, qui avance avec le matériau sous un cylindre perforé tournant, à l'intérieur duquel est disposé un injecteur d'eau fixe, orienté transversalement pour projeter de l'eau sous pression à travers les perforations du cylindre en direction de la feuille à traiter, caractérisée en ce que l'injecteur comporte :
- une chambre d'arrivée d'eau à haute pression qui refoule l'eau contre une plaque munie de micro-perforations, dont les trous définissent des aiguilles d'eau dirigées en face des trous du cylindre;
- une caisse d'aspiration sous la feuille à traiter;
- des mors longitudinaux maintenant la plaque micro-perforée sous l'injecteur.
- Suivant une autre caractéristique de l'invention, les aiguilles sont disposées en face des trous du cylindre, décalées suivant une ou plusieurs génératrices de celui-ci, de façon à être les plus espacées les unes des autres, d'une part, pour éviter, autant que possible, les phénomènes parasites dus à la réflexion de l'eau sur les parties pleines du cylindre, d'autre part, pour limiter le débit d'eau.
- Suivant une autre caractéristique de l'invention, le diamètre des trous de la plaque perforée est compris entre 50 et 500 microns. Dans le cas des produits devant présenter une perforation de taille supérieure à la dimension nominale des aiguilles d'eau, il est fait appel à une plaque perforée percée de trous disposés suivant plusieurs génératrices distinctes, les trous de la plaque étant toujours situés en face de ceux du cylindre, de façon que l'eau émise par l'injecteur couvre intégralement la largeur des trous du cylindre.
- Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'injecteur comporte un dispositif de maintien de la plaque perforée, permettant de retirer facilement celle-ci du corps de l'injecteur : la plaque perforée est appliquée fortement contre le corps principal de l'injecteur grâce à l'action de vérins hydrauliques qui tirent la plaque vers le haut par l'intermédiaire d'un ensemble de palonniers et de tirants disposés le long de l'injecteur. Un joint, situé entre la plaque perforée et le corps principal d'injecteur permet d'assurer l'étanchéité de l'ensemble . IL suffit de relâcher la pression d'huile dans les vérins hydrauliques , pour libérer les mors de serrage de la plaque perforée qu'il est alors possible d'extraire très aisément , en la tirant suivant la direction longitudinale de l'injecteur , c'est-à-dire transversalement par rapport à la direction d'avancement du matériau en feuille.
- Suivant une autre caractéristique de l'invention , la pression d'eau dans le corps principal de l'injecteur est comprise entre 2 et 500 bars suivant que le matériau à traiter est plus ou moins épais et doit être perforé , ou simplement marqué avec un jet d'eau.
- Suivant une autre caractéristique de l'invention , le cylindre perforé peut être en contact avec la feuille à traiter ou être décollé de celle-ci de façon que sa vitesse de rotation puisse être indépendante de la vitesse de déplacement de la feuille , la rotation pouvant éventuellement s'effectuer dans le sens opposé à celui du défilement de la feuille . Le fait de pouvoir modifier la vitesse de rotation du cylindre par rapport à la feuille a pour résultat qu'un nombre variable de trous du cylindre passe au droit des aiguilles d'eau émises par l'injecteur hydraulique , ce qui se traduit par l'obtention d'un véritable obturateur hydraulique à vitesse variable et la possibilité d'obtenir , à partir d'un cylindre comportant un nombre de trous déterminé au cm² , une feuille possédant un nmbre de trous totalement différent au cm² , et en particulier , des micro-trous , ce qu'il est absolument impossible d'atteindre avec les méthodes conventionnelles , quand les vitesses du cylindre et de la nappe à traiter sont identiques.
- Le cylindre perforé peut être de type quelconque ,en acier inoxydable , en bronze , ou encore en nickel . Cette énumération n'est pas limitative : il peut être aussi du même type , par exemple , que les cylindres sérigraphiques bien connus utilisés dans l'impression textile ou les dépôts de matière plastique en relief sur des revêtements de sol : la seule limite est sa résistance mécanique nique à l'action des aiguilles d'eau émises par l'injecteur hydraulique.
- Le dessin annexé , donné à titre d' exemple non limitatif , permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention , et les avantages qu'elle est susceptible de procurer.
- Figure 1 est une vue d'un injecteur selon l'invention , comportant une plaque perforée avec des trous disposés suivant trois génératrices du cylindre.
- Figure 2 représente un injecteur selon l'invention , disposé à l'intérieur d'un cylindre creux perforé avec des trous rectangulaires disposés en hélicoïde , de façon que les aiguilles émises par l'injecteur soient situées alternativement devant une partie pleine et une partie perforée du cylindre.
- Figure 3 représente une plaque perforée avec trois rangées de trous décalés les uns par rapport aux autres , de façon à recouvrir intégralement les parties perforées du cylindre.
- On a représenté sur la figure 1 , une feuille 1 , par exemple en un tissu non-tissé , qui avance dans le sens longitudinal représenté par la flèche 2 . Transversalement , et au-dessus de la feuille 1 , se trouve le corps allongé fixe 3 d'un injecteur dans lequel est définie une chambre à eau 4 . Le fond inférieur de celle-ci est constitué par une plaque 5 , sur laquelle sont pratiquées de micro-perforations 6 , qui définiront , chacune , une aiguille d'eau 7 . Deux mors longitudinaux 8 et 9 sont soumis à l'action de vérins hydrauliques tels que 10 , pour pincer et serrer les bords longitudinaux ( perpendiculaires à la flèche 2) , de la plaque 5 contre le corps 3 de l'injecteur .Ce serrage assure l'étanchéité du montage de la plaque 5 contre le corps d'injecteur 3 , quand l'ensemble est en service . Par contre , pour le nettoyage et l'entretien , il suffit de relâcher les vérins 10 , pour extraire commodément la plaque 5 , en la tirant transversalement, comme indiqué par la flèche double 11 . Cette chambre à eau 4 est , par exemple , surmontée par une chambre d'alimentation en eau 12 , avec laquelle elle comlunique par de larges orifices 13.
- Dans l'exemple de la figure 2 , l' injecteur hydraulique 3 - 5 - 8 - 9 est monté à poste fixe à l'intérieur d'un cylindre rotatif 14 , sur la paroi mince 15 duquel sont répartis des orifices 16 .
- Suivant une caractéristique importante de l'invention , la paroi 15 du cylindre 14 peut être à une certaine distance 17 au-dessus de la face supérieure de la feuille 1 . Ainsi , la vitesse tangentielle du cylindre rotatif 14 (flèche 18) est-elle indépendante de la vitesse d'avancement de la feuille 1 ( flèche 2).
- Une feuille de non-tissé de 18 g/m² obtenue par le procédé dit " voie humide " est supportée par une toile en bronze de type tricot , comportant 32 fils dans le sens chaîne ,et 27 fils dans le sens trame . Cette feuille est soumise à l'action du dispositif représenté sur les figures 2 et 3 .
- Le cylindreperforé 14 présente des orifices 16 de section rectangulaire de 0,8 mm dans le sens axial ( flèche 19) , et 1,3 mm dans le sens tangentiel (flèche 20) , la distance entre ces orifices étant de 0,8 mm dans les deux directions .
- L'épaisseur du cylindre est de 0,4 mm et la section des orifices est identique à l'intérieur et à l'extérieur du cylindre.
- L'injecteur hydraulique comprend une plaque perforée de 0,3 mm d'épaisseur comportant trois rangées de trous de 0,28 mm de diamètre espacés de 1,6 mm ( d'axe en axe) suivant une génératrice , et de 1 mm entre les génératrices ( voir figure 3).
- La pression de l'eau dans l'injecteur est de 3,5 bars ( chambres 4 et 12) . Le cylindre est maintenu à 0,5 mm au-dessus de la feuille 1 et sa vitesse tangentielle de rotation ( flèche 18) est égale à la vitesse d'avancement de la feuille 1 ( flèche 2).
- Le traitement de la feuille 1 effectué dans ces conditions permet l'obtention d'une feuille présentant un dessin absolument parfait et uniforme correspondant aux perforations du cylindre 14 sur toute la surface de la feuille 1. Un traitement similaire ,effectué sur la même feuille 1 , mais en remplaçant l'injecteur à aiguilels 7 par un injecteur de type " rideau " délivrant un rideau d'eau continu de 0,12 mm d'épaisseur suivant toute la largeur de la feuille , ne permettrait pas d'obtenir d'assu bons résultats , de nombreuses parties de la feuille 1 présentant alors un aspect délavé.
- Une feuille de plastique de 30 microns d'épaisseur est soumise à l'action du dispositif précédent.
- Le même cylindre 14 que précédemment est utilisé.
- La feuille 1 est posée sur une toile de support en acier inoxydable de type " uni " , comportant 7 fils au cm , dans les sens chaîne et trame.
- La plaque perforée 5 de l'injecteur comporte une seule rangée de trous 6 , de 0,12 mm de diamètre, espacés les uns des autres de 1,6 mm .
- La plaque perforée 5 est positionnée de telle sorte que les aiguilles d 'eau 7 se trouvent situées approximativement au milieu des orifices 16 du cylindre perforé 14 . La pression de l'eau dans l'injecteur est de 150 bars et la vitesse de traitement de 25 mètres /mn .
- Le cylindre se trouve à 1 mm au-dessus de la toile ( intervalle 17) , et sa vitesse tangentielle de rotation (flèche 18) est égale à la vitesse d'avancement de la feuille 1 et de sa toile ( flèche 2).
- La feuille de plastique 1 est perforée sous forme de fines fentes rectangulaires , de 0,8 mm de longueur et de largeur non mesurable.
- La résistance dans le sens transversal de la feuille 1 est considérablement réduite , et sa porosité est très augmentée.
- Après perforation , la feuille 1 soumise à un jet d'eau n'est plus imperméable.
- La même feuille 1 est soumise à un traitement similaire .La seule différence avec le traitement précédent est la vitesse de rotation du cylindre 14 qui donne une vitesse tangentielle ( flèche 18) de 120 mètres par minute ( soit environ cinq fois la vitesse d'avancement de la feuille 1 ( flèche 2).
- Les autres conditions restent inchangées.
- La feuille de plastique 1 est maintenant perforée par une multitude de petits trous dont les dimensions ne sont pas mesurables.
- La perméabilité à l'air de la feuille est excellente , et sa résistance transversale est peu affectée . La feuille soumise à un jet d'eau reste également imperméable . Enfin , le film plastique a perdu son " sonnant " caractéristique .
Claims (5)
- Machine pour la fabrication de papiers, d'étoffes non tissées, de textiles, ou de films plastiques perforés ou possédant des motifs en creux et en relief, du type comportant un dispositif qui comprend une toile de support poreuse pour transporter le matériau en feuille (1) à traiter, qui avance avec le matériau sous un cylindre perforé tournant (14), à l'intérieur duquel est disposé un injecteur d'eau fixe (3), orienté transversalement pour projeter de l'eau sous pression à travers les perforations du cylindre en direction de la feuille (1) à traiter, caractérisée en ce que l'injecteur (3) comporte :- une chambre d'arrivée d'eau à haute pression qui refoule l'eau contre une plaque (5) munie de micro-perforations, dont les trous (6) définissent des aiguilles d'eau dirigées en face des trous du cylindre;- une caisse d'aspiration sous la feuille (1) à traiter;- des mors longitudinaux (8,9) maintenant la plaque micro-perforée (5) sous l'injecteur.
- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le serrage de la plaque (5) est assuré par des vérins hydrauliques, qu'il suffit de relâcher pour extraire la plaque (5) en la tirant transversalement sur la machine (flèche (11)).
- Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les micro-perforations (6) sont réparties le long de la plaque (5) suivant plusieurs rangées parallèles où elles sont décalées d'une rangée à l'autre.
- Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'injecteur hydraulique est alimenté avec de l'eau sous une pression comprise entre 2 et 500 bars, et de préférence 140 à 500 bars, les microperforations de la plaque ayant une dimension de 50 à 100 microns.
- Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que entre le cylindre rotatif ajouré (14) et la feuille à traiter (1), est laissé un interstice libre (17), si bien que la vitesse tangentielle (flèche (18)) du cylindre (14) a une valeur indépendante de la valeur de la vitesse d'avancement de la feuille (1) (flèche (2)).
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Publications (2)
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