EP0950733A1 - Procédé et installation pour la formation d'un voile fibreux par voie aeraulique - Google Patents

Procédé et installation pour la formation d'un voile fibreux par voie aeraulique Download PDF

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EP0950733A1
EP0950733A1 EP99490010A EP99490010A EP0950733A1 EP 0950733 A1 EP0950733 A1 EP 0950733A1 EP 99490010 A EP99490010 A EP 99490010A EP 99490010 A EP99490010 A EP 99490010A EP 0950733 A1 EP0950733 A1 EP 0950733A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
fibers
carding
periphery
rotation
Prior art date
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EP99490010A
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German (de)
English (en)
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EP0950733B1 (fr
Inventor
Jean-Louis Dupont
Xavier Catry
Marc Brabant
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Thibeau SA
Original Assignee
Thibeau SA
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Publication date
Application filed by Thibeau SA filed Critical Thibeau SA
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Publication of EP0950733B1 publication Critical patent/EP0950733B1/fr
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G25/00—Lap-forming devices not integral with machines specified above
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G15/00—Carding machines or accessories; Card clothing; Burr-crushing or removing arrangements associated with carding or other preliminary-treatment machines
    • D01G15/02—Carding machines
    • D01G15/12—Details
    • D01G15/46—Doffing or like arrangements for removing fibres from carding elements; Web-dividing apparatus; Condensers
    • D01G15/465—Doffing arrangements for removing fibres using, or cooperating with, pneumatic means

Definitions

  • the present invention relates to the field of manufacturing a veil fibrous by air. More specifically, it relates to a process for forming a fibrous veil by dispersion and projection of fibers individualized, by means of an air flow, on a training surface and transporting the veil, the fibers having also been previously carded. The invention also relates to an installation for setting implementing this process.
  • airlay a technique of forming a fibrous veil, by air, which is commonly known as "airlay” technique .
  • This technique is characterized by the dispersion and projection of individual fibers, by means of an air flow, on a surface which is breathable and which allows the formation and transport of the fibrous web.
  • the individualized fibers undergo during their course in the air flow a random dispersion, which is commonly called “random" effect , and which contributes to obtaining a better isotropy of the mechanical properties of the fibrous veil.
  • the degree processing of fibers plays a major role on the homogeneity of the veil obtained.
  • This carding operation is generally carried out by means of a carding system comprising at least one cylinder carding, which is equipped on its periphery with combing means having for function of individualizing and orienting each other substantially in parallel to the others the fibers situated on the periphery of the carding cylinder.
  • these combing means can so usual be constituted by a worker roller associated with a roller stripper, or more often by several successive pairs of these two types of rollers;
  • These combing means can also be present in the form of a fixed fairing comprising a plurality of carding points, and commonly called carding plate.
  • carding plate At the end of combing means arranged at the periphery of the carding cylinder, obtains fibers which are plated on the surface of the carding cylinder by being individualized and oriented substantially parallel to each other to others in the longitudinal direction, corresponding to the direction of progression of matter.
  • the fibers are detached from the carding cylinder both under the effect of the air flow and under the effect of centrifugal force, knowing that to achieve the function carding machine, the last carding cylinder rotates at high speed high.
  • the air flow therefore has a double function: it helps detachment fibers from the surface of the carding cylinder; he directs the fibers, by randomly redirecting to a distant collecting surface breathable, for the formation and transport of the fibrous veil.
  • the dispersion of the fibers is further improved by the presence of an additional rotary cylinder (referenced 20 on the figures from application W096 / 06964) driven at high speed in the direction reverse of the last carding cylinder (referenced 8 in the figures of the request W096 / 06964), and placed on the path of the fibers in the flow of air.
  • the dispersing cylinder (reference 50) directly picks up the fibers at the periphery of the carding cylinder (referenced 40).
  • a transfer cylinder referenced 48
  • Communicaticator This cylinder has the simple function of taking up the fibers at the periphery of the last carding cylinder, and of transferring them as they are to the dispersing cylinder, without subjecting them to any transformation, and in particular without modifying their parallel orientation.
  • the first and second processes mentioned above are interesting in what they allow to obtain a satisfactory degree of working fibers, by a judicious adjustment, and perfectly mastered to date, of the action of the carding organs.
  • we find in practice that it is not enough to obtain a high rate of working of the fibers alone to obtain a homogeneous fibrous veil, and that ultimately the predominant factor affecting the quality of the fibrous veil lies in the random dispersion of the fibers by the "airlay" air flow on the surface of training and transport of the veil.
  • the parameters affecting this random dispersion are numerous and poorly controlled to date.
  • the first method has the disadvantage additional to require a very powerful "airlay” air flow to allow the spotting of fibers, which in practice are very strongly linked to the last carding cylinder.
  • the implementation of an air flow powerful causes air turbulence, which is difficult to to master, and which ultimately harm the homogeneity of the fibrous veil obtained, in particular by creating preferential groupings of fibers in the form of packages.
  • the air flow "airlay" does not function to detach the fibers from the periphery of a cylinder, and in this case the dispersing cylinder, and it can therefore advantageously be lower compared to the first process cited above.
  • the counterpart is the obligation to train a cylinder at very high speed (dispersing cylinder), which from an energy point of view is expensive, and is more delicate from a mechanical point of view, in particular due to the vibrational phenomena that can be generated on the cylinder.
  • this second method recommended in the application for International patent W097 / 20976 also has a drawback additional, which is linked to the choice of the peripheral lining of the dispersing cylinder.
  • the peripheral lining of the cylinder disperser must meet two contradictory constraints. She must on the one hand be aggressive enough to allow a recovery effective fibers at the periphery of the upstream cylinder (carding cylinder in the first variant, or "communicating" cylinder in the second variant), and thereby avoid damaging engorgement of this upstream cylinder, while being on the other hand not very aggressive to allow the fibers to be ejected under centrifugal force, and to avoid retention of fibers at the periphery of the dispersing cylinder. So we are forced to choose for the teeth of the lining of the dispersing cylinder an opening angle and a density of teeth which allow to obtain a compromise between these two contradictory constraints. This choice for the the dispersing cylinder lining is therefore very delicate and furthermore limit.
  • the present invention provides a new training process a fibrous veil, which is similar to the first and second processes aforementioned in that it combines an "airlay” technique of forming a fibrous veil to an upstream preparation of the fibers by carding, but which has the advantage over these two known methods of rendering the random dispersion of the fibers under the action of the "airlay” air flow less preponderant for obtaining a homogeneous fibrous veil.
  • the process of the invention is known in particular by one or the other of the aforementioned publications in that a fibrous veil is formed on a training and transport surface, dispersing and projecting on this surface individualized fibers by means of an air flow, and in that the fibers are subjected to a carding operation beforehand when they are introduced into the air flow.
  • one acts on the flow of fibers by means of one or more systems regulators to make this fiber flow more regular.
  • the fibers that come from the cylinder last carding cylinder are very strongly individualized and oriented substantially parallel to each other to others, because of the carding action they underwent; they form what is commonly called a "parallel" veil, which presents very weak cohesion in the transverse direction.
  • this carding action ultimately results in the production of a very irregular and non-homogeneous fiber web, even the flow material at the entrance of the card is constant.
  • the fibers being carded are strongly stretched, which causes the appearance of "holes” in the parallel veil from the carding, and on the other hand by the fact that the fibers have a time of more or less important course in the carding system, which mainly depends on their length; the shortest fibers are carded faster, while longer fibers have tendency compared to being retained longer in carding organs.
  • the rate of introduction of the fibers into the "airlay" air flow is completely irregular, which may explain, according to the applicant the preponderance of the action of random dispersion of the fibers by the flux airlay air to obtain a homogeneous fibrous veil.
  • the dispersion is advantageously made randomness of the fibers by the less preponderant "airlay” air flow for obtaining a homogeneous fibrous veil.
  • it is also advantageously possible to act on the homogeneity and thereby the isotropy of the "airlay" fibrous veil obtained on the formation surface and transport, by acting directly on the flow of the veil fibers parallel from carding, which is easier.
  • a carding system which is intended to be supplied of fibrous material, and which includes a carding cylinder at the outlet equipped on its periphery with means having the function of individualizing and orient the fibers substantially parallel to each other located on the periphery of the carding cylinder, and on the other hand for to make the flow of fibers from the carding cylinder more regular
  • we implements at least one first comb cylinder which is arranged to the periphery of the carding cylinder, which is intended to be driven in rotation with a circumferential speed strictly lower than that of the carding cylinder and in a direction of rotation opposite to that of the carding cylinder, and which is coated on its periphery with a lining the teeth or points of which point backwards, that is to say the opposite of its direction of rotation.
  • the comb cylinder acts as a regulating barrier to the fibers coming from the carding cylinder, by ensuring the recovery of only part of the fibers at the periphery of the carding cylinder, and regulating the flow of fibers.
  • the speed of rotation of this combing cylinder will be fixed according to the flow of fibers desired output from this cylinder.
  • the production line for a fibrous web of FIG. 1 includes a traditional loader-weigher 1 which feeds, via a conveyor 2, an installation 3 which is carried out in accordance with the invention and which makes it possible to form at the outlet a fibrous veil V, by ventilation using the "airlay" technique.
  • the card 3 comprises a card entry constituted by a trough 4 a , a food roller 4 b and a breaker cylinder 4 c .
  • the breaker cylinder 4 c supplies a first rotary carding cylinder 4 d , which is commonly known as the front end, and the surface of which is usually coated with a card lining or any other equivalent means enabling it to take up the fibers. from the periphery of the breaker cylinder 4 c .
  • the carding cylinder 4 d is further provided on its periphery with combing means making it possible to work the fibers taken from the card lining of this cylinder, so as to individualize and parallelize them.
  • these combing means consist of several successive pairs of a stripper roller 4 e and a worker roller 4 f . Downstream of these combing means, the fibers are taken from the periphery of the first carding cylinder 4 d and transferred in the state to a second rotary carding cylinder 4 h , by a transfer cylinder 4 g , also called a communicator.
  • the second carding cylinder also commonly called “large drum” or “main drum” is also coated with a carding lining or the like allowing it to take up the fibers at the periphery of the 4 g communicator, and is provided on its periphery with combing means (4 e , 4 f ) identical to those equipping the first carding cylinder 4 d .
  • the invention is not limited to a method or an installation using a card having the particular configuration of card 4 which has just been described with reference to FIG. 1.
  • a longer card implementing at least three successive carding cylinders, or on the contrary a shorter card implementing a single carding cylinder.
  • the rollers 4 e and 4 f could be arranged by being juxtaposed one behind the other in an alternating manner, according to a configuration commonly called "Garnett".
  • the cleaning and working rollers (4 e , 4 f ) at the periphery of each carding cylinder could also be replaced by any means of different structure, but fulfilling the same function, that is to say having the function, in association with the carding cylinder, to individualize and parallelize the fibers on the periphery of the carding cylinder.
  • these rollers could be replaced by static plates, commonly called “carding plates”, mounted on the periphery of the carding cylinder and comprising a plurality of carding points in the form, for example, of grooves or grooves.
  • the invention therefore applies to any process and any installation for forming a fibrous web by air, generally using at least one rotary carding cylinder equipped on its periphery. means having the function of individualizing and orienting substantially parallel to one another the fibers on the periphery of the carding cylinder.
  • each regulating system 5 is constituted by two successive cylinders 5 a and 5 b .
  • the first roller 5a is of the type doffer cylinder, is disposed at the periphery of the second carding cylinder 4 h, and is adapted to be rotated together with a strictly lower circumferential speed than the carding cylinder 4 h, and in a direction of rotation opposite to that of the second carding cylinder 4 h .
  • This cylinder 5 a is coated on its periphery with a lining comprising a multitude of points allowing the fibers to be taken up at the periphery of the carding cylinder 4 h . If one refers to FIG.
  • these points referenced 5 ′ a are oriented towards the rear, that is to say are oriented opposite to the direction of rotation of the cylinder 5 a and form with respect to the tangent to cylinder 5 has an angle A which is greater than 90 °.
  • These points can be replaced by any equivalent means, and in particular by teeth or the like having the same orientation.
  • the second cylinder 5 b is disposed at the periphery of the first roller 5a and is provided to be rotated with a circumferential speed lower than that of the first roller 5a.
  • the cylinder 5b is intended to be rotated in the opposite direction of the first roller 5a; in this case, the cylinder 5 b is coated on its periphery with a lining comprising a multitude of teeth or points 5 ′ b which are oriented towards the rear, that is to say if we refer to the Figure 3, which are oriented opposite the direction of rotation of the cylinder 5 b and form with respect to the tangent to the cylinder 5 b an angle B which is greater than 90 °.
  • each regulating system 5 The cylinders 5b of each regulating system 5 are arranged at the periphery of the single outlet cylinder 6.
  • This outlet cylinder 6 is designed to be rotated with a circumferential speed greater than or equal to the circumferential speed of each cylinder 5 b and in the same direction of rotation. If one refers to Figure 3, the cylinder 6 is provided on its periphery with a covering whose tips 6a or teeth are directed forwardly with an angle of opening less than 90 ° C.
  • the means 8 for forming the “airlay” air flow mainly comprise a fan 9, the outlet of which is connected to a blowing channel 10, oriented substantially transversely to the forming and transport surface 7 has fibrous web V.
  • this blowing channel 10 consists of an upper portion 10 a whose section is slightly decreasing, and which extends from the outlet of the fan 9 to the periphery of the outlet cylinder 6 , and a lower portion 10 b which extends the upper portion 10 a from the periphery of the outlet cylinder 6.
  • This upper portion 10 b has a section which widens from the periphery of the outlet cylinder 6, and s 'extends to near the formation and transport surface 7 has the fibrous web V.
  • a suction box 11 Opposite the fan 9 is mounted a suction box 11, which preferably extends at least over the entire width L of the output section of the inner portion 10 b of the blow channel 10, the surface of forming and conveying 7a of the web V being interposed between this suction box 11 and the output of the blowing channel 10.
  • the suction box 11 extends far beyond the outlet of the blowing channel 10, so as to allow effective maintenance of the fibrous web F on the surface 7 a during transport.
  • the second cylinder 5 b of each regulator system 5 is rotated with a circumferential speed which is smaller than the first cylinder 5a, which cylinder 5 a is further rotated with a circumferential speed that is strictly less to that of the second carding cylinder 4 h .
  • the outlet cylinder 6 is rotated with a circumferential speed which is greater than or equal to that of the second cylinders 5b of each regulator system 5.
  • a very light fibrous veil is obtained, which is commonly called “parallel veil", and the fibers of which are very highly individualized and oriented substantially parallel to each other in the machine direction, that is to say along the circumference of the carding cylinder 4 h .
  • This veil has very low mechanical strength in the transverse direction and is in practice pressed against the periphery of the carding cylinder 4 h , while being positioned in the bottom of the peripheral lining of this cylinder (FIG. 3).
  • the constituent fibers of the parallel web disposed at the periphery of the second carding cylinder 4 h undergo the following treatments.
  • the first cylinder 5 a of the upper regulating system 5 takes up only part of these fibers, and redirects them by breaking their parallelism.
  • This first cylinder 5 a is the main regulating member, which essentially acts on the flow of fibers so as to make this flow of fibers more regular.
  • the reoriented veil from this first cylinder is therefore more homogeneous than the parallel veil from the periphery of the 4 h carding cylinder.
  • the fibers of the condensed web on the periphery of the outlet cylinder 6 are detached from this cylinder, are dispersed randomly in the channel blower 10, and are individually projected on the surface 7a of the conveyor being divided into a zone 12 for forming the fibrous web V, that if one refers to Figure 1 extends over a distance d in the direction advancement of the conveyor belt.
  • a fibrous web is obtained V "airlay" whose fibers have been reoriented in the three directions, that is to say in the longitudinal and transverse directions of the surface 7a of the conveyor, and in the direction perpendicular to the plane of this surface 7 a (thickness of the web V).
  • This veil has improved homogeneity and isotropy compared to the parallel veil from the second 4 h carding cylinder.
  • the density and the thickness of the fibrous web V will depend on the linear speed of the surface 7 a , that is to say on the linear speed of the conveyor 7.
  • the stain removal of the fibers from the periphery of the outlet cylinder 6 is obtained under the combined effects of the "airlay” air flow which comes into contact with the periphery of this cylinder and centrifugal force imparted to the fibers due to the rotation of the outlet cylinder 6.
  • the air flow "airlay” is created relative to the outlet cylinder 6 so that it enters the lining of this cylinder, so as to obtain the maximum efficiency for stain removal of the fibers.
  • the airflow "airlay” is oriented in a direction substantially tangential to the periphery of the outlet cylinder 6, and the teeth or spikes 6a of the liner of this cylinder outlet 6 are oriented in the direction of this airflow "airlay”.
  • the air flow speeds "airlay” in the blowing channel 10, at the outlet cylinder 6, are preferably greater than the circumferential speed of the outlet cylinder 6, so that the air flow best assist in stain removal of fibers. It is up to the person skilled in the art to provide the air flow required for the fan 9, as a function of the circumferential speed of the cylinder 6, as well as the volume and the section of the blowing channel 10, in order to obtain the speeds d air required.
  • the line in FIG. 1 was intended to produce a fibrous web from polyester fibers, having a titration of 1.7 dtex and an average length about 38mm.
  • the diameter of the second carding cylinder 4 h was 900mm, and this cylinder was rotated at a speed of about 1500 m / minute; the diameter of the first combing cylinder 5a of each regulator system 5 worth 500mm, and this cylinder was rotated at a speed of the order of 300 m / minute; the lining of each first cylinder 5 a had a density of points (or teeth) of approximately 46 points / cm 2 and the opening angle A of these points or teeth was approximately 140 °; the diameter of the second condenser cylinder 5b of each regulator system 5 was 350 mm, and this cylinder was rotated at a speed of the order of 150 m / minute; the lining of each second cylinder 5 a had a density of tips (or teeth) of about 23 tips /
  • the installation of the invention which has just been described with reference to Figures 1 and 3 has several advantages.
  • the main advantage derives from the implementation, between the outlet of the card 4 and the "airlay" air flow, of at least one regulating system 5 advantageously making it possible to supply the blowing channel 10 with a flow of fibers which on the one hand is more regular compared to the flow of fibers at the output of carding machine 4, and which on the other hand can be adjusted mainly by adjusting the rotational speeds of the combing rollers 5 has regulating systems 5.
  • the effect of random dispersion of the fibers in the “airlay” air flow continues to play a role in the homogeneity and the isotropy of the fibrous veil V obtained;
  • this effect is less preponderant than in the previous solutions, and it becomes possible to act more easily on the homogeneity and the isotropy of the veil V, and thereby more easily improve the homogeneity and the isotropy of this veil, by judiciously regulating the flow of fibers by means of regulating systems.
  • Another advantage of the invention lies in the greater ease of detaching the condensed web from the periphery of the cylinder outlet 6, compared to the solutions of the prior art. So when the "airlay" air flow assists in spotting fibers from the periphery of the outlet cylinder 6, it is possible to implement an air flow less powerful, compared for example to the solution of publications EP-A-0.093.585 (CHICOPEE) and W096 / 06964 (HERGETH HOLLINGSWORTH GMBH); when the stain removal of the fibers from the periphery of the outlet cylinder is obtained exclusively under the effect of centrifugal force, it is advantageously possible to obtain this stain removal of fibers with a lower circumferential speed to the output cylinder, compared for example to the speed circumferential which is necessary for the dispersing cylinder of the solution described in publication W097 / 20976 (E.l. DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY).
  • An additional advantage of the solution of the invention compared for example to the solution recommended in publication W097 / 20976 (El DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY) lies in the possibility of opting for a slightly aggressive packing for the outlet cylinder ( lower density of the teeth or points of the lining and greater opening angle of these teeth or points relative to the tangent of the cylinder), and in particular less aggressive than the lining which must be used for the dispersing cylinder of the publication W097 / 20976.
  • the production line for a fibrous web, by air, of FIG. 2 differs from that of FIG. 1, only by the direction of rotation of the second cylinder 5 b of each regulating system 5. This direction of rotation is reversed relative to the direction of rotation of the output cylinder 6. As a result, the teeth or points of each second cylinder 5 b are no longer oriented towards the rear as in the variant of FIG. 1, but are oriented towards the front . For this reason, in order to allow fibers to be taken up by the outlet cylinder 6, it is necessary in this variant that the circumferential speed of the outlet cylinder 6 be strictly greater than that of the second cylinder 5b .
  • the variant of FIG. 2 has all the advantages of the variant of FIG. 1, and also has the additional advantage of avoiding a reversal of the condensed veil during the passage of this veil between the second cylinder 5b and the cylinder of exit 6.
  • the invention is not limited to the particular variant embodiments of FIGS. 1 and 2. It is notably possible to envisage using more than two regulating systems 5 in parallel, and distributed over the periphery of the carding cylinder 4 h ; the structure of a regulating system is not limited to the implementation of two successive cylinders 5 a and 5 b ; in particular, it will be possible to use a regulating system consisting solely of one or more combing cylinders 5 a and not comprising a condensing cylinder; in general, we can use instead of the two cylinders 5 a and 5 b , any structure ensuring the same function, that is to say ensuring the recovery of only part of the fibers at the periphery of the carding cylinder 4 h , and making it possible to improve the regularity of the flow of fibers, prior to their dispersion by the "airlay" air flow.

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Abstract

On forme par voie aéraulique un voile fibreux (V) sur une surface de formation et de transport (7a), en dispersant et en projetant sur cette surface des fibres individualisées au moyen d'un flux d'air, et en on fait subir aux fibres une opération de cardage préalablement à leur introduction dans le flux d'air. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, entre l'opération de cardage et l'introduction des fibres dans le flux d'air, on agit sur le débit de fibres au moyen d'un ou plusieurs systèmes régulateurs (5) en sorte de rendre ce débit de fibres plus régulier. Dans une variante préférée de réalisation, un système régulateur (5) comprend au moins un premier cylindre peigneur (5a) qui est prévu pour être entraîné en rotation avec une vitesse circonférentielle strictement inférieure à celle du cylindre de cardage (4h) et dans un sens de rotation opposé à celui du cylindre de cardage (4h), et qui est revêtu sur sa périphérie d'une garniture dont les dents ou pointes sont orientées vers l'arrière, c'est-à-dire à l'opposé de son sens de rotation. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne le domaine de la fabrication d'un voile fibreux par voie aéraulique. Elle a plus précisément pour objet un procédé de formation d'un voile fibreux par dispersion et projection de fibres individualisées, au moyen d'un flux d'air, sur une surface de formation et de transport du voile, les fibres ayant en outre été préalablement cardées. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On connaít depuis de nombreuses années une technique de formation d'un voile fibreux, par voie aéraulique, qui est communément désignée technique "airlay". Cette technique se caractérise par la dispersion et la projection de fibres individualisées, au moyen d'un flux d'air, sur une surface qui est perméable à l'air et qui permet la formation et le transport du voile fibreux. Les fibres individualisée subissent lors de leur parcours dans le flux d'air une dispersion aléatoire, qui est communément appelée effet "random", et qui contribue à l'obtention d'une meilleure isotropie des propriétés mécaniques du voile fibreux.
Dans la mise en oeuvre de cette technique "airlay", le degré d'ouvraison des fibres joue un rôle prépondérant sur l'homogénéité du voile obtenu. On comprend en effet que plus les fibres sont individualisées avant d'être injectées dans le flux d'air, et moins il y a de risque que le voile fibreux comporte en final des résidus ou paquets de fibres agglutinées, qui se traduisent visuellement par la présence de tâches localisées dans le voile, et qui nuisent à l'uniformité du voile.
Pour préparer les fibres avant leur injection dans le flux d'air "airlay", il est connu depuis de nombreuses années de réaliser une opération de cardage des fibres en amont de ce flux d'air. Cette opération de cardage est d'une manière générale réalisée au moyen d'un système de cardage comportant au moins en sortie un cylindre de cardage, qui est équipé sur sa périphérie de moyens peigneurs ayant pour fonction d'individualiser et d'orienter sensiblement parallèlement les unes aux autres les fibres situées sur la périphérie du cylindre de cardage. A titre d'exemple non limitatif, ces moyens peigneurs peuvent de manière usuelle être constitués par un rouleau travailleur associé à un rouleau débourreur, ou plus souvent par plusieurs paires successives de ces deux types de rouleaux ; Ces moyens peigneurs peuvent également se présenter sous la forme d'un carénage fixe comportant une pluralité de points cardants, et communément appelé plaque cardante. En sortie des moyens peigneurs disposés à la périphérie du cylindre de cardage, on obtient des fibres qui sont plaquées à la surface du cylindre de cardage en étant individualisées et orientées sensiblement parallèlement les unes aux autres dans la direction longitudinale, correspondant à la direction de progression de la matière.
Selon un premier procédé connu, combinant un cardage amont des fibres et la technique "airlay" de formation d'un voile, on crée le flux d'air "airlay" pour la dispersion et la projection des fibres en sorte que ce flux d'air soit orienté sensiblement tangentiellement au dernier cylindre de cardage du système cardant et vienne au contact de la surface de ce cylindre. Ce premier procédé est déjà décrit dans de nombreuses publications et correspond par exemple aux solutions proposées dans la demande de brevet européen EP-A-0.093.585 (CHICOPEE) ou dans la demande de brevet internationale W096/06964 (HERGETH HOLLINGSWORTH GMBH). Dans ce premier procédé, les fibres sont détachées du cylindre de cardage à la fois sous l'effet du flux d'air et sous l'effet de la force centrifuge, sachant que pour réaliser la fonction de cardage des fibres, le dernier cylindre de cardage tourne à vitesse élevée. Le flux d'air a donc une double fonction : il aide au détachement des fibres de la surface du cylindre de cardage ; il dirige les fibres, en les réorientant de manière aléatoire sur une surface collectrice distante perméable à l'air, pour la formation et le transport du voile fibreux. Dans la variante particulière de la demande de brevet internationale W096/06964, la dispersion des fibres est en outre améliorée par la présence d'un cylindre rotatif supplémentaire (référencé 20 sur les figures de la demande W096/06964) entraíné à grande vitesse en sens inverse du dernier cylindre de cardage (référencé 8 sur les figures de la demande W096/06964), et placé sur la trajectoire des fibres dans le flux d'air.
Il a par ailleurs déjà été proposé dans la demande de brevet internationale W097/20976 (E.l. DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY) un deuxième procédé combinant un cardage amont des fibres et la technique "airlay" de formation d'un voile. Ce procédé se caractérise par la mise en oeuvre entre le dernier cylindre de cardage du système de cardage et le flux d'air "airlay" d'un cylindre rotatif disperseur, entraíné à vitesse élevée, et ayant pour fonction d'éjecter dans le flux d'air "airlay" les fibres sous l'effet de la force centrifuge. Dans ce deuxième procédé, les fibres sont détachées de la périphérie du cylindre disperseur uniquement sous l'effet de la force centrifuge, sans assistance du flux d'air "airlay". Dans une première variante illustrée à la figure 1 de cette publication, le cylindre disperseur (référence 50) reprend directement les fibres à la périphérie du cylindre de cardage (référencé 40). Dans une autre variante représentée sur la figure 3 de cette publication, on interpose entre le cylindre disperseur (50) et le cylindre de cardage (40), un cylindre de transfert référencé(48), et encore communément appelé "communicateur". Ce cylindre a pour simple fonction de reprendre les fibres à la périphérie du dernier cylindre de cardage, et de les transférer telles quelles au cylindre disperseur, sans leur faire subir une quelconque transformation, et notamment sans modifier leur orientation parallèle.
Les premier et deuxième procédés précités sont intéressants en ce qu'ils permettent d'obtenir un degré d'ouvraison satisfaisant des fibres, par un réglage judicieux, et parfaitement maítrisé à ce jour, de l'action des organes de cardage. Cependant, on constate en pratique que l'obtention d'un taux d'ouvraison des fibres important n'est pas suffisant à lui seul pour obtenir un voile fibreux homogène, et qu'en définitive le facteur prépondérant affectant la qualité du voile fibreux réside dans la dispersion aléatoire des fibres par le flux d'air "airlay" sur la surface de formation et de transport du voile. Les paramètres affectant cette dispersion aléatoire sont nombreux et mal maítrisés à ce jour. Parmi ces paramètres, on trouve notamment la nature et la longueur des fibres, la vitesse, la largeur et l'orientation du flux d'air "airlay", la vitesse de rotation du dernier cylindre (cylindre de cardage pour les publications EP-A-0.093.585 et W096/06964 ; cylindre disperseur pour la publication W097/20976). Le réglage des paramètres affectant la dispersion aléatoire des fibres est de ce fait extrêmement délicat, et ne peut en définitive être fait que de manière expérimentale, pour un type de fibres données, par des essais successifs en contrôlant l'homogénéité du voile obtenu. Outre l'inconvénient précité qui est commun aux premier et deuxième procédés, et qui est lié à la prépondérance de la dispersion aléatoire des fibres sous l'action du flux d'air "airlay" pour l'obtention d'un voile homogène, le premier procédé présente l'inconvénient supplémentaire de nécessiter un flux d'air "airlay" très puissant pour permettre le détachage des fibres, qui sont en pratique très fortement liées au dernier cylindre de cardage. Or la mise en oeuvre d'un flux d'air puissant occasionne des turbulences aérauliques, qui sont difficiles à maítriser, et qui nuisent en définitive à l'homogénéité du voile fibreux obtenu, en créant notamment des regroupements préférentiels de fibres sous forme de paquets.
Dans la mise en oeuvre du deuxième procédé, le flux d'air "airlay" n'a pas pour fonction de détacher les fibres de la périphérie d'un cylindre, et en l'occurrence du cylindre disperseur, et il peut donc avantageusement être plus faible, comparativement au premier procédé précité. La contrepartie est l'obligation d'entraíner un cylindre à très haute vitesse (cylindre disperseur), ce qui d'un point de vue énergétique est coûteux, et est plus délicat d'un point de vue mécanique, notamment du fait des phénomènes vibratoires qui peuvent être engendrés sur le cylindre. En outre ce deuxième procédé préconisé dans la demande de brevet internationale W097/20976 présente également un inconvénient supplémentaire, qui est lié au choix de la garniture périphérique du cylindre disperseur. En effet, la garniture périphérique du cylindre disperseur doit répondre à deux contraintes contradictoires. Elle doit d'une part être suffisamment agressive pour permettre une reprise efficace des fibres à la périphérie du cylindre amont (cylindre de cardage dans la première variante, ou cylindre "communicateur" dans la seconde variante), et par là-même éviter un engorgement préjudiciable de ce cylindre amont, tout en étant d'autre part suffisamment peu agressive pour permettre l'éjection sous la force centrifuge des fibres, et éviter une retenue des fibres à la périphérie du cylindre disperseur. On est donc contraint de choisir pour les dents de la garniture du cylindre disperseur un angle d'ouverture et une densité de dents qui permettent d'obtenir un compromis entre ces deux contraintes contradictoires. Ce choix pour la garniture du cylindre disperseur est de ce fait très délicat et en outre limité.
La présente invention propose un nouveau procédé de formation d'un voile fibreux, qui s'apparente aux premier et deuxième procédés précités en ce qu'il combine une technique "airlay" de formation d'un voile fibreux à une préparation amont des fibres par cardage, mais qui présente l'avantage par rapport à ces deux procédés connus de rendre la dispersion aléatoire des fibres sous l'action du flux d'air "airlay" moins prépondérante pour l'obtention d'un voile fibreux homogène.
Le procédé de l'invention est connu notamment par l'une ou l'autre des publications précitées en ce qu'on forme un voile fibreux sur une surface de formation et de transport, en dispersant et en projetant sur cette surface des fibres individualisées au moyen d'un flux d'air, et en ce qu'on fait subir aux fibres une opération de cardage préalablement à leur introduction dans le flux d'air.
Selon une caractéristique essentielle du procédé de l'invention, entre l'opération de cardage et l'introduction des fibres dans le flux d'air, on agit sur le débit de fibres au moyen d'un ou plusieurs systèmes régulateurs en sorte de rendre ce débit de fibres plus régulier.
Dans les premier et deuxième procédés de l'art antérieur, les fibres qui sont issues du cylindre dernier cylindre de cardage sont très fortement individualisées et orientées sensiblement parallèlement les unes aux autres, du fait de l'action de cardage qu'elle ont subies ; elles forment ce qu'on appelle communément un voile "parallèle", qui présente une très faible cohésion dans le sens transverse. Or on constate en pratique que cette action de cardage aboutit en final à la production d'un voile de fibres très irrégulier et non homogène, quant bien même le débit matière à l'entrée de la carde est constant. Ceci peut s'expliquer par le fait d'une part que les fibres en cours de cardage sont fortement étirées, ce qui occasionne l'apparition de "trous" dans le voile parallèle issu du cardage, et d'autre part par le fait que les fibres ont un temps de parcours plus ou moins important dans le système de cardage, qui dépend principalement de leur longueur ; les fibres les plus courtes sont cardées plus rapidement, tandis que les fibres les plus longues ont tendance comparativement à être retenues plus longtemps dans les organes de cardage. Ainsi, dans les premier et deuxième procédés de l'art antérieur, le débit d'introduction des fibres dans le flux d'air "airlay" est complètement irrégulier, ce qui peut expliquer selon la demanderesse la prépondérance de l'action de dispersion aléatoire des fibres par le flux d'air "airlay" pour l'obtention d'un voile fibreux homogène. Au contraire dans le procédé de l'invention, en alimentant le flux d'air "airlay" avec un débit de fibres plus régulier, on rend avantageusement la dispersion aléatoire des fibres par le flux d'air "airlay" moins prépondérante pour l'obtention d'un voile fibreux homogène. Dans le procédé de l'invention, on peut en outre avantageusement agir sur l'homogénéité et par là-même l'isotropie du voile fibreux "airlay" obtenu sur la surface de formation et de transport, en agissant directement sur le débit des fibres du voile parallèle issu du cardage, ce qui s'avère plus aisé.
Selon une variante préférée de réalisation du procédé de l'invetion, d'une part pour réaliser l'opération de cardage des fibres on met en oeuvre un système de cardage qui est prévu pour être alimenté en matière fibreuse, et qui comporte en sortie un cylindre de cardage équipé sur sa périphérie de moyens ayant pour fonction d'individualiser et d'orienter sensiblement parallèlement les unes aux autres les fibres situées sur la périphérie du cylindre de cardage, et d'autre part pour rendre plus régulier le débit des fibres issues du cylindre de cardage, on met en oeuvre au moins un premier cylindre peigneur qui est disposé à la périphérie du cylindre de cardage, qui est prévu pour être entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle strictement inférieure à celle du cylindre de cardage et dans un sens de rotation opposé à celui du cylindre de cardage, et qui est revêtu sur sa périphérie d'une garniture dont les dents ou pointes sont orientées vers l'arrière, c'est-à-dire à l'opposé de son sens de rotation. Dans cette variante le cylindre peigneur fait office de barrage régulateur aux fibres issues du cylindre de cardage, en assurant la reprise d'une partie seulement des fibres à la périphérie du cylindre de cardage, et en régulant le débit de fibres. La vitesse de rotation de ce cylindre peigneur sera fixée en fonction du débit de fibres souhaité en sortie de ce cylindre.
L'invention a pour autre objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé susmentionné. Cette installation est connue, en particulier par la demande de brevet internationale WO 97/20976, en ce qu'elle met en oeuvre :
  • un système de cardage qui est prévu pour être alimenté en matière fibreuse, et qui comporte en sortie un cylindre de cardage équipé sur sa périphérie de moyens ayant pour fonction d'individualiser et d'orienter sensiblement parallèlement les unes aux autres les fibres situées sur la périphérie du cylindre de cardage,
  • une surface de formation et de transport du voile fibreux, qui est associée à des moyens de formation d'un flux d'air,
  • et des moyens de reprise et d'introduction dans la zone du flux d'air de toute ou partie des fibres situées à la périphérie du cylindre de cardage, le flux d'air ayant pour fonction de disperser et de projeter ces fibres sur la surface de formation et de transport,
De manière caractéristique selon l'invention, les moyens de reprise et d'introduction des fibres dans le flux d'air comportent :
  • au moins un système régulateur qui a pour fonction de reprendre une partie seulement des fibres individualisées à la périphérie du cylindre de cardage, et qui est conçu pour délivrer en sortie des fibres avec un débit plus régulier,
  • et un cylindre de sortie rotatif, qui a pour fonction de reprendre les fibres issues du système régulateur, et les amener dans le flux d'air.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description ci-après de deux variantes particulières de réalisation de l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés sur les lesquels :
  • la figure 1 est une représentation schématique d'une ligne de production d'un voile fibreux, par voie aéraulique selon la technique "airlay", mettant en oeuvre une installation de l'invention réalisée conformément à une première variante de réalisation ;
  • la figure 2 une représentation schématique d'une ligne de production d'un voile fibreux, par voie aéraulique selon la technique "airlay", mettant en oeuvre une installation de l'invention réalisée conformément à une deuxième variante de réalisation;
  • la figure 3 représente de manière plus précise les cylindres des systèmes régulateurs et le cylindre de sortie de la ligne de production de la figure 1, en faisant apparaítre notamment l'orientation des pointes des garnitures respectives de ces cylindres ;
La ligne de production d'un voile fibreux de la figure 1 comprend une chargeuse-peseuse 1 traditionnelle qui alimente, par l'intermédiaire d'un convoyeur 2, une installation 3 qui est réalisée conformément à l'invention et qui permet de former en sortie un voile fibreux V, par voie aéraulique selon la technique "airlay".
Dans l'exemple particulier de la figure 1, l'installation 3 est constituée :
  • d'une carde 4,
  • de deux systèmes régulateurs 5 délivrant deux voiles condensés en parallèle,
  • d'un cylindre de sortie 6 permettant la reprise des deux voiles condensés délivrés en parallèle par les deux systèmes régulateurs 5,
  • d'un convoyeur 7 comportant une courroie qui est perméable à l'air, qui est conçue pour entraínée dans le sens de la flèche F, avec une vitesse linéaire,de préférence réglable, et dont la portion rectiligne supérieure 7a fait office de surface de formation et de transport du voile fibreux V ,
  • de moyens 8 permettant de créer un flux d'air "airlay" qui est orienté transversalement et en direction de la portion rectiligne supérieure 7a de la courroie du convoyeur 7.
La structure et le fonctionnement de la carde 4 sont traditionnels et ne seront donc pas expliqués dans le détails. Sur la figure 1, la carde 3 comprend une entrée de carde constituée par une auge 4a, un rouleau alimentaire 4b et un cylindre briseur 4c. Le cylindre briseur 4c alimente un premier cylindre de cardage 4d rotatif, qui est communément appelé avant-train, et dont la surface est revêtue de manière usuelle d'une garniture de carde ou de tout autre moyen équivalent lui permettant de reprendre les fibres de la périphérie du cylindre briseur 4c. De manière usuelle, le cylindre de cardage 4d est en outre pourvu sur sa périphérie de moyens peigneurs permettant de travailler les fibres prises dans la garniture de carde de ce cylindre, en sorte de les individualiser et de les paralléliser. Dans l'exemple particulier illustré, ces moyens peigneurs sont constitués par plusieurs paires successives d'un rouleau débourreur 4e et d'un rouleau travailleur 4f. En aval de ces moyens peigneurs, les fibres sont reprises de la périphérie du premier cylindre de cardage 4d et transférées en l'état à un second cylindre de cardage 4h rotatif, par un cylindre de transfert 4g, encore appelé communicateur. Le second cylindre de cardage, encore communément appelé "grand tambour" ou " tambour principal" est également revêtu d'une garniture de carde ou similaire lui permettant de reprendre les fibres à la périphérie du communicateur 4g, et est pourvu sur sa périphérie de moyens peigneurs (4e, 4f) identiques à ceux équipant le premier cylindre de cardage 4d.
L'invention n'est pas limitée à un procédé ou une installation mettant en oeuvre une carde ayant la configuration particulière de la carde 4 qui vient d'être décrite en référence à la figure 1. En particulier, en fonction du type de fibres à ouvrir et du degré d'ouvraison souhaité de ces fibres, on peut envisager d'utiliser une carde plus longue mettant en oeuvre au moins trois cylindres de cardage successifs, ou au contraire une carde plus courte mettant en oeuvre un unique cylindre de cardage. Par ailleurs, les rouleaux 4e et 4f pourraient être disposés en étant juxtaposés les uns derrière les autres de manière alternée, selon une configuration communément appelée "Garnett". Les rouleaux débourreurs et travailleurs (4e,4f) à la périphérie de chaque cylindre de cardage pourraient en outre être remplacés par tout moyen de structure différente, mais remplissant la même fonction, c'est-à-dire ayant pour fonction, en association avec le cylindre de cardage, d'individualiser et de paralléliser les fibres sur la périphérie du cylindre de cardage. En particulier ces rouleaux pourraient être remplacés par des plaque statiques, communément appelées "plaques cardantes", montées à la périphérie du cylindre de cardage et comportant une pluralité de points cardants sous la forme par exemple de rainures ou cannelures. Pour les raisons précitées, l'invention s'applique par conséquent à tout procédé et à toute installation de formation d'un voile fibreux par voie aéraulique, mettant en oeuvre d'une manière générale au moins un cylindre de cardage rotatif équipé sur sa périphérie de moyens ayant pour fonction d'individualiser et d'orienter sensiblement parallèlement les unes aux autres les fibres sur la périphérie du cylindre de cardage.
Dans l'exemple particulier de la figure 1, chaque système régulateur 5 est constitué par deux cylindres successifs 5a et 5b. Le premier cylindre 5a est du type cylindre peigneur, est disposé à la périphérie du second cylindre de cardage 4h, et est prévu pour être entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle strictement inférieure à celle du cylindre de cardage 4h , et dans un sens de rotation opposé à celui du second cylindre de cardage 4h. Ce cylindre 5a est revêtu sur sa périphérie d'une garniture comportant une multitude de pointes permettant la reprise des fibres à la périphérie du cylindre de cardage 4h. Si l'on se réfère à la figure 3, ces pointes référencées 5'a sont orientées vers l'arrière, c'est-à-dire sont orientées à l'opposé du sens de rotation du cylindre 5a et forment par rapport à la tangente au cylindre 5a un angle A qui est supérieur à 90°. Ces pointes peuvent être remplacées par tout moyen équivalent, et notamment par des dents ou similaires ayant la même orientation. Le second cylindre 5b est disposé à la périphérie du premier cylindre 5a et est prévu pour être entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle inférieure à celle du premier cylindre 5a. Dans l'exemple de la figure 1, le cylindre 5b est prévu pour être entraíné en rotation dans le sens contraire du premier cylindre 5a ; dans ce cas, le cylindre 5b est revêtu sur sa périphérie d'un garniture comportant une multitude de dents ou pointes 5'b qui sont orientées vers l'arrière, c'est-à-dire si l'on se réfère à la figure 3, qui sont orientées à l'opposée du sens de rotation du cylindre 5b et forment par rapport à la tangente au cylindre 5b un angle B qui est supérieur à 90°.
Les cylindres 5b de chaque système régulateur 5 sont disposés à la périphérie de l'unique cylindre de sortie 6. Ce cylindre de sortie 6 est prévu pour être entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle supérieure ou égale à la vitesse circonférentielle de chaque cylindre 5b et dans le même sens de rotation. Si l'on se réfère à la figure 3, le cylindre 6 est pourvu sur sa périphérie d'une garniture dont les pointes 6a ou dents sont orientées vers l'avant avec un angle d'ouverture C inférieur à 90°.
Les moyens 8 de formation du flux d'air "airlay" comportent principalement un ventilateur 9 dont la sortie est reliée à un canal de soufflage 10, orienté sensiblement transversalement à la surface de formation et de transport 7a du voile fibreux V. Dans l'exemple particulier de la figure 1, ce canal de soufflage 10 est constitué d'une portion supérieure 10a dont la section est légèrement décroissante, et qui s'étend depuis la sortie du ventilateur 9 jusqu'à la périphérie du cylindre de sortie 6, et d'une portion inférieure 10b qui prolonge la portion supérieure 10a depuis la périphérie du cylindre de sortie 6. Cette portion supérieure 10b présente une section qui va en s'élargissant depuis la périphérie du cylindre de sortie 6, et s'étend jusqu'à proximité de la surface de formation et de transport 7a du voile fibreux V. A l'opposé du ventilateur 9 est montée une boíte d'aspiration 11, qui s'étend de préférence au moins sur toute la largeur L de la section de sortie de la portion intérieur 10b du canal de soufflage 10, la surface de formation et de transport 7a du voile V étant interposée entre cette boíte d'aspiration 11 et la sortie du canal de soufflage 10. Dans l'exemple de la figure 1, la boíte d'aspiration 11 s'étend largement au-delà de la sortie du canal de soufflage 10, en sorte de permettre un maintien efficace du voile fibreux F sur la surface 7a lors de son transport.
En fonctionnement, le deuxième cylindre 5b de chaque système régulateur 5 est entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle qui est inférieure à celle du premier cylindre 5a, lequel cylindre 5a est en outre entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle qui est strictement inférieure à celle du second cylindre de cardage 4h. Le cylindre de sortie 6 est entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle qui est supérieure ou égale à celle des deuxièmes cylindres 5b de chaque système régulateur 5.
Sur la périphérie du deuxième cylindre de cardage 4h, en aval des moyens peigneurs (4e,4f), on obtient un voile fibreux très léger, qui est communément appelé "voile parallèle", et dont les fibres sont très fortement individualisées et orientées sensiblement parallèlement les une aux autres dans le sens machine, c'est-à-dire selon la circonférence du cylindre de cardage 4h. Ce voile présente une tenue mécanique très faible dans le sens transverse et se trouve en pratique plaqué contre la périphérie du cylindre de cardage 4h, en étant positionné dans le fond de la garniture périphérique de ce cylindre (figure 3). Compte-tenu des vitesses circonférentielles respectives des cylindres 4h, 5a, 5b et 6, et de l'orientation des pointes ou dents de leurs garnitures, les fibres constitutives du voile parallèle disposé à la périphérie du deuxième cylindre de cardage 4h subissent les traitements ci-après. Le premier cylindre 5a du système régulateur 5 supérieur reprend une partie seulement de ces fibres, et les réoriente en cassant leur parallélisme. Ce premier cylindre 5a est l'organe régulateur principal, qui permet essentiellement d'agir sur le débit des fibres en sorte de rendre ce débit de fibres plus régulier. Le voile réorienté issu de ce premier cylindre est donc plus homogène que le voile parallèle issu de la périphérie du cylindre de cardage 4h. L'intégralité de fibres de ce voile est reprise à la périphérie du premier cylindre 5a, par le second cylindre 5b, qui a pour effet de relever les fibres, et par là-même de brouiller et de condenser plus fortement le voile. Tel que cela apparaít de manière schématique sur la figure 3, le deuxième cylindre 5b emmagasine dans sa garniture périphérique une quantité importante de fibres. Parallèlement, les cylindres 5a et 5b du système régulateur 5 inférieur réalisent les mêmes opérations sur les fibres résiduelles de la périphérie du cylindre de cardage 4h qui n'ont pas été reprises par le système régulateur 5 supérieur. En sortie des deux systèmes régulateurs 5, on obtient en parallèle deux voiles condensés disposés à la périphérie respectivement des deuxièmes cylindres 5b. Ces deux voiles condensés sont repris par le cylindre de sortie 6, pour être acheminés sous la forme d'un unique voile condensé jusque dans le canal de soufflage 10 dans lequel est créé le flux d'air "airlay".
Dans la zone de contact entre le flux d'air "airlay" et la périphérie du cylindre de sortie 6, les fibres du voile condensé à la périphérie du cylindre de sortie 6 sont détachées de ce cylindre, sont dispersés de manière aléatoire dans le canal de soufflage 10, et sont projetées individuellement sur la surface 7a du convoyeur en se répartissant dans une zone 12 de formation du voile fibreux V, qui si l'on se réfère à la figure 1 s'étend sur une distance d dans la direction d'avancement de la courroie du convoyeur. En sortie de cette zone 12, on obtient un voile fibreux V "airlay" dont les fibres ont été réorientées dans les trois directions, c'est-à-dire dans les directions longitudinale et transversale de la surface 7a du convoyeur, ainsi que dans la direction perpendiculaire au plan de cette surface 7a (épaisseur du voile V). Ce voile présente une homogénéité et une isotropie améliorées comparativement au voile parallèle issu du deuxième cylindre de cardage 4h. La densité et l'épaisseur du voile fibreux V dépendront de la vitesse de linéaire de la surface 7a, c'est-à-dire de la vitesse linéaire du convoyeur 7.
Dans la variante particulière de l'installation de la figure 1, le détachage des fibres de la périphérie du cylindre de sortie 6 est obtenu sous les effets combinés du flux d'air "airlay" qui vient au contact de la périphérie de ce cylindre et de la force centrifuge impartie aux fibres du fait de la rotation du cylindre de sortie 6. De préférence, le flux d'air "airlay" est créé par rapport au cylindre de sortie 6 de telle sorte qu'il pénètre dans la garniture de ce cylindre, en sorte d'obtenir le maximum d'efficacité pour le détachage des fibres. Les fibres se détachent en outre d'autant plus facilement que le flux d'air "airlay" est orienté dans une direction sensiblement tangentielle à la périphérie du cylindre de sortie 6, et que les dents ou pointes 6a de la garniture de ce cylindre de sortie 6 sont orientées dans le sens de ce flux d'air "airlay". Dans cette variante, les vitesses de flux d'air "airlay" dans le canal de soufflage 10, au niveau du cylindre de sortie 6, sont de préférence supérieures à la vitesse circonférentielle du cylindre de sortie 6, afin que le flux d'air assiste au mieux au détachage des fibres. Il revient à l'homme du métier de prévoir le débit d'air requis pour le ventilateur 9, en fonction de la vitesse circonférentielle du cylindre 6, ainsi que du volume et de la section du canal de soufflage 10, pour obtenir les vitesses d'air requises.
Dans une autre variante de réalisation, il est envisageable de mettre en oeuvre un cylindre de sortie 6 qui est entraíné avec une vitesse de rotation suffisamment élevée pour que le détachage des fibres de la périphérie de ce cylindre puisse se produire sous l'effet exclusivement de la force centrifuge. Dans ce cas, les vitesses d'air dans le canal de soufflage 10 au niveau du cylindre de sortie 6 peuvent être inférieures à la vitesse circonférentielle du cylindre de sortie 6. En outre dans cette autre variante, il n'est pas nécessaire que le flux d'air "airlay" traverse la garniture du cylindre de sortie 6 ; ce flux d'air "airlay" peut être créé en sorte de venir simplement "lécher" l'extrémité des pointes ou dents de la garniture du cylindre de sortie 6. A l'extrême avec une vitesse circonférentielle suffisante, il est envisageable que le flux d'air "airlay" ne vienne pas au contact de la garniture du cylindre de sortie, mais soit légèrement distant de la périphérie de cette garniture.
Dans un exemple précis de réalisation donné à titre purement indicatif, et non limitatif de l'invention, la ligne de la figure 1 était prévue pour produire un voile fibreux à partir de fibres polyester, ayant un titrage de 1,7dtex et une longueur moyenne d'environ 38mm. Le diamètre du second cylindre de cardage 4h valait 900mm, et ce cylindre était entraíné en rotation à une vitesse de l'ordre de 1500 m/minute ; le diamètre du premier cylindre peigneur 5a de chaque système régulateur 5 valait 500mm, et ce cylindre était entraíné en rotation à une vitesse de l'ordre de 300 m/minute ; la garniture de chaque premier cylindre 5a présentait une densité de pointes (ou dents) d'environ 46 pointes/cm2 et l'angle d'ouverture A de ces pointes ou dents était d'environ 140° ; le diamètre du deuxième cylindre condenseur 5b de chaque système régulateur 5 valait 350 mm, et ce cylindre était entraíné en rotation à une vitesse de l'ordre de 150 m/minute ; la garniture de chaque deuxième cylindre 5a présentait une densité de pointes (ou dents) d'environ 23 pointes/cm2 et l'angle d'ouverture B de ces pointes ou dents était d'environ 140° ; le diamètre du cylindre de sortie 6 valait 500mm, et ce cylindre était entraíné en rotation à une vitesse comprise entre 150 m/minute et 3000 m/minute ; la garniture de ce cylindre de sortie 6 présentait une densité de pointes ( ou dents) comprise entre 23 et 31 pointes/cm2, et l'angle d'ouverture C de ces pointes ou dents était d'environ 90°.
L'installation de l'invention qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 et 3 présente plusieurs avantages. L'avantage principal découle de la mise en oeuvre, entre la sortie de la carde 4 et le flux d'air "airlay", d'au moins un système régulateur 5 permettant avantageusement d'alimenter le canal de soufflage 10 avec un débit de fibres qui d'une part est plus régulier comparativement au débit de fibres en sortie de carde 4, et qui d'autre part peut être ajusté principalement en réglant les vitesses de rotation des cylindres peigneurs 5a des systèmes régulateurs 5. Il est ainsi possible en agissant notamment sur la vitesse de rotation des cylindres peigneurs 5a de chaque système régulateur 5, de modifier l'homogénéité et l'isotropie du voile fibreux V obtenu en sortie, et incidemment d'améliorer l'homogénéité et l'isotropie de ce voile. Comparativement dans les solutions de l'art antérieur, on a jusqu'à ce jour constamment cherché à faire agir le flux d'air "airlay" directement sur le voile parallèle issu de la carde. Par exemple, dans la demande de brevet européen EP-A-0.093.585 (CHICOPEE) ou dans la demande de brevet internationale WO 96/06964 (HERGETH HOLLINGSWORTH GMBH), le flux d'air "airlay" agit directement sur le dernier cylindre de cardage, qui est l'équivalent du deuxième cylindre de cardage 4h de l'installation de la figure 1. Dans la demande de brevet internationale W097/20976 (E.l. DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY), le flux d'air "airlay" agit sur des fibres qui sont issues de la périphérie d'un cylindre disperseur disposé en aval de la sortie de carde ; il n'en reste pas moins que dans cette publication, l'orientation parallèle des fibres lors de leur transfert depuis la sortie da carde jusqu'à ce cylindre disperseur n'a pas été modifié. Il en résulte que dans ces solutions de l'art antérieur, c'est essentiellement l'effet aléatoire de dispersion des fibres dans le flux d'air "airlay" qui conditionne l'homogénéité et l'isotropie du voile fibreux obtenu, et cet effet de dispersion aléatoire doit en outre être d'autant plus performant que le débit d'alimentation des fibres à l'entrée du canal de soufflage dans les solutions de l'art antérieur est très irrégulier. Dans la solution de l'invention, l'effet de dispersion aléatoire des fibres dans le flux d'air "airlay" continue à jouer un rôle dans l'homogénéité et l'isotropie du voile fibreux V obtenu ; cependant cet effet est moins prépondérant que dans les solutions antérieures, et il est devient possible d'agir plus facilement sur l'homogénéité et l'isotropie du voile V, et par là-même d'améliorer plus facilement l'homogénéité et l'isotropie de ce voile, en régulant judicieusement le débit de fibres au moyens des systèmes régulateurs.
Un autre avantage de l'invention réside dans la plus grande facilité de détachage du voile condensé de la périphérie du cylindre de sortie 6, comparativement aux solutions de l'art antérieur. Ainsi, lorsque le flux d'air "airlay" assiste au détachage es fibres de la périphérie du cylindre de sortie 6, il est possible de mettre en oeuvre un flux d'air moins puissant, comparativement par exemple aux solution des publications EP-A-0.093.585 (CHICOPEE) et W096/06964 (HERGETH HOLLINGSWORTH GMBH) ; lorsque le détachage des fibres de la périphérie du cylindre de sortie est obtenu sous l'effet exclusivement de la force centrifuge, il est avantageusement possible d'obtenir ce détachage des fibres avec une vitesse circonférentielle plus faible pour le cylindre de sortie, comparativement par exemple à la vitesse circonférentielle qui est nécessaire pour le cylindre disperseur de la solution décrite dans la publication W097/20976 (E.l. DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY).
Un avantage supplémentaire de la solution de l'invention, comparativement par exemple à la solution préconisée dans la publication W097/20976 (E.l. DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY) réside dans la possibilité d'opter pour une garniture peu agressive pour le cylindre de sortie (plus faible densité des dents ou pointes de la garniture et angle d'ouverture plus importante de ces dents ou pointes par rapport à la tangente du cylindre), et en particulier moins agressive que la garniture qui doit être utilisée pour le cylindre disperseur de la publication W097/20976. Ceci s'explique par le fait que la reprise du voile condensé en sortie de chaque système régulateur 5 est très facile à réaliser, sachant que les fibres de ce voile ont été redressées et ne se trouvent pas localisées dans le fond de la garniture de ce cylindre, contrairement par exemple aux fibres située sur la périphérie du cylindre de cardage 4h. Or la faculté de mettre en oeuvre une garniture peu agressive contribue avantageusement à faciliter le détachage des fibres de la périphérie du cylindre de sortie 6.
La ligne de production d'un voile fibreux, par voie aéraulique, de la figure 2 se différencie de celle de la figure 1, uniquement par le sens de rotation du deuxième cylindre 5b de chaque système régulateur 5. Ce sens de rotation est inversé par rapport au sens de rotation du cylindre de sortie 6. Il en résulte que les dents ou pointes de chaque deuxième cylindre 5b sont orientées non plus vers l'arrière comme dans la variante de la figure 1, mais sont orientées vers l'avant. Pour cette raison, afin de permettre une reprise des fibres par le cylindre de sortie 6, il est nécessaire dans cette variante que la vitesse circonférentielle du cylindre de sortie 6 soit strictement supérieure à celle du deuxième cylindre 5b. La variante de la figure 2 présente tous les avantages de la variante de la figure 1, et présente en outre l'avantage supplémentaire d'éviter un rebroussement du voile condensé lors du passage de ce voile entre le deuxième cylindre 5b et le cylindre de sortie 6.
L'invention n'est pas limitée aux variantes particulières de réalisation des figures 1 et 2. Il est notamment envisageable de mettre en oeuvre plus de deux systèmes régulateurs 5 en parallèle, et répartis sur la périphérie du cylindre de cardage 4h ; la structure d'un système régulateur ne se limite pas à la mise en oeuvre de deux cylindres successifs 5a et 5b ; en particulier, on pourra mettre en oeuvre un système régulateur constitué uniquement d'un ou plusieurs cylindres peigneurs 5a et ne comportant pas de cylindre condenseur ; d'une manière générale, on pourra utiliser aux lieu et place des deux cylindres 5a et 5b, toute structure assurant la même fonction, c'est-à-dire assurant la reprise d'une partie seulement des fibres à la périphérie du cylindre de cardage 4h, et permettant d'améliorer la régularité du débit de fibres, préalablement à leur dispersion par le flux d'air "airlay". Dans une autre variante, il est envisageable de prévoir un cylindre supplémentaire communément appelé contre-tambour, disposé tangentiellement à la fois au cylindre de cardage 4h et au premier cylindre peigneur 5a et entraíné dans le même sens de roatation que le cylindre de cardage, et par là-même avec un sens de rotation inverse de celui du cylindre peigneur 5a. Il est par ailleurs envisageable de supprimer le cylindre de sortie 6, en particulier lorsque l'installation comporte un unique système régulateur, et de faire agir le flux d'air "airlay" directement sur le voile condensé à la périphérie du deuxième cylindre 5b de chaque système régulateur 5.

Claims (14)

  1. Procédé de production d'un voile fibreux par voie aéraulique, selon lequel on forme un voile fibreux (V) sur une surface de formation et de transport (7a), en dispersant et en projetant sur cette surface des fibres individualisées au moyen d'un flux d'air, et en on fait subir aux fibres une opération de cardage préalablement à leur introduction dans le flux d'air, caractérisé en ce qu'entre l'opération de cardage et l'introduction des fibres dans le flux d'air, on agit sur le débit de fibres au moyen d'un ou plusieurs systèmes régulateurs (5) en sorte de rendre ce débit de fibres plus régulier.
  2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour réaliser l'opération de cardage des fibres on met en oeuvre un système de cardage (4) qui est prévu pour être alimenté en matière fibreuse, et qui comporte en sortie un cylindre de cardage (4h) équipé sur sa périphérie de moyens (4e, 4f) ayant pour fonction d'individualiser et d'orienter sensiblement parallèlement les unes aux autres les fibres situées sur la périphérie du cylindre de cardage, et en ce que pour rendre plus régulier le débit des fibres issues du cylindre de cardage (4h), on met en oeuvre au moins un premier cylindre peigneur (5a), qui est disposé à la périphérie du cylindre de cardage (4h), qui est prévu pour être entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle strictement inférieure à celle du cylindre de cardage (4h) et dans un sens de rotation opposé à celui du cylindre de cardage (4h), et qui est revêtu sur sa périphérie d'une garniture dont les dents ou pointes (5'a) sont orientées vers l'arrière, c'est-à-dire à l'opposé de son sens de rotation.
  3. Installation pour la formation d'un voile fibreux par voie aéraulique, qui met en oeuvre :
    un système de cardage (4) qui est prévu pour être alimenté en matière fibreuse, et qui comporte en sortie un cylindre de cardage (4h) équipé sur sa périphérie de moyens (4e, 4f) ayant pour fonction d'individualiser et d'orienter sensiblement parallèlement les unes aux autres les fibres situées sur la périphérie du cylindre de cardage,
    une surface de formation et de transport (7a) du voile fibreux, qui est associée à des moyens (8) de formation d'un flux d'air,
    et des moyens de reprise et d'introduction dans le flux d'air de toute ou partie des fibres situées à la périphérie du cylindre de cardage, le flux d'air ayant pour fonction de disperser et de projeter ces fibres sur la surface de formation et de transport ,
    caractérisée en ce que les moyens de reprise et d'introduction des fibres dans le flux d'air comportent :
    au moins un système régulateur (5) qui a pour fonction de reprendre une partie seulement des fibres individualisées à la périphérie du cylindre de cardage (4h) et qui est conçu pour délivrer en sortie des fibres avec un débit plus régulier,
    et un cylindre de sortie (6) rotatif, qui a pour fonction de reprendre les fibres issues du système régulateur (5), et les amener dans le flux d'air.
  4. Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce qu'un système régulateur (5) a pour fonction supplémentaire de réorienter les fibres reprises à la périphérie du cylindre de cardage (4h) en sorte de délivrer en sortie un voile condensé.
  5. Installation selon la revendication 3 ou 4 caractérisée en ce qu'un système régulateur (5) comprend au moins un premier cylindre peigneur (5a), qui est disposé à la périphérie du cylindre de cardage (4h), qui est prévu pour être entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle strictement inférieure à celle du cylindre de cardage (4h) et dans un sens de rotation opposé à celui du cylindre de cardage (4h), et qui est revêtu sur sa périphérie d'une garniture dont les dents ou pointes (5'a) sont orientées vers l'arrière, c'est-à-dire à l'opposé de son sens de rotation.
  6. Installation selon les revendications 4 et 5 caractérisée en ce qu'un système régulateur (5) comprend un deuxième cylindre condenseur (5b) qui est disposé à la périphérie du premier cylindre peigneur (5a), qui est prévu pour être entraíner en rotation à une vitesse circonférentielle inférieure à celle du premier cylindre peigneur (5a).
  7. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que le deuxième cylindre condenseur (5b) est prévu pour être entraíné en rotation en sens contraire du premier cylindre (5a), et est revêtu sur sa périphérie d'une garniture dont les dents ou pointes (5'b) sont orientées vers l'arrière, c'est-à-dire à l'opposé de son sens de rotation.
  8. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que le deuxième cylindre condenseur (5b) est prévu pour être entraíné dans le même sens de rotation que le premier cylindre peigneur (5a), et est revêtu sur sa périphérie d'une garniture dont les dents ou pointes sont orientées vers l'avant, c'est-à-dire dans le sens de rotation de ce cylindre.
  9. Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce que le cylindre de sortie (6) est disposé à la périphérie du deuxième cylindre condenseur (5b) d'un système régulateur (5), est entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle supérieure ou égale à celle de ce deuxième cylindre (5b) et dans le même sens de rotation que le deuxième cylindre, et est revêtu sur sa périphérie d'une garniture dont les dents ou pointes (6a) sont orientées vers l'avant, c'est-à-dire dans le sens de sa rotation.
  10. Installation selon la revendication 8 caractérisée en ce que le cylindre de sortie (6) est disposé à la périphérie du deuxième cylindre condenseur (5b) d'un système régulateur (5), est prévu pour être entraíné en rotation avec une vitesse circonférentielle strictement supérieure à celle de ce deuxième cylindre (5b) et dans le sens de rotation contraire à celui du deuxième cylindre (5b), et est pourvu sur sa périphérie d'une garniture dont les dents ou pointes sont orientées vers l'avant, c'est-à-dire dans le sens de sa rotation.
  11. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 caractérisée en ce quelle comprend au moins deux systèmes régulateurs (5) en parallèle.
  12. Installation selon la revendication 11 caractérisée en ce qu'elle comprend un unique cylindre de sortie (6), les deuxièmes cylindres condenseurs (5b) de chaque système régulateur (5) étant disposés à la périphérie de cet unique cylindre de sortie (6).
  13. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 12 caractérisée en ce que les moyens (8) de formation du flux d'air de dispersion et de projection des fibres sont conçus en sorte que le flux d'air vienne au contact de la périphérie du cylindre de cardage (4h), et assiste au détachage des fibres de la périphérie de ce cylindre.
  14. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 12 caractérisée en ce que le cylindre de sortie (6) est prévu pour être entraíner avec une vitesse de rotation suffisamment élevée pour que les fibres se détache de sa périphérie exclusivement sous l'effet de la force centrifuge.
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