EP1364087A1 - Installation de production de nappes fibreuses non tissees par jets de fluide sans marque visible - Google Patents

Installation de production de nappes fibreuses non tissees par jets de fluide sans marque visible

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EP1364087A1
EP1364087A1 EP01980607A EP01980607A EP1364087A1 EP 1364087 A1 EP1364087 A1 EP 1364087A1 EP 01980607 A EP01980607 A EP 01980607A EP 01980607 A EP01980607 A EP 01980607A EP 1364087 A1 EP1364087 A1 EP 1364087A1
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EP
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installation according
jets
conveyor
installation
box
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Frédéric NOELLE
Jean-Michel Dubus
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Rieter Perfojet SAS
Original Assignee
Rieter Perfojet SAS
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/04—Needling machines with water jets

Definitions

  • the invention relates to an improvement made to installations allowing the production of nonwoven fibrous webs whose cohesion is obtained by intermingling of fibers in the thickness of said web thanks to the action of jets of fluid, and more particularly of jets of water, of small diameter and having a high speed.
  • US-A-3,906,130 relates to a perforated nonwoven.
  • the oscillations are intended to promote the transverse deposition of the filaments and the formation of loops of filaments.
  • FIG. 5 of this document also shows that the members delivering the water jets (item 36) intended for consolidating the layer of filaments are placed on a non-oscillating conveyor 15 independent of the oscillating conveyor 1 on which the filaments are deposited .
  • the inventor specifies that the equipment 33, 34 and 35 arranged above the conveyor 1 are nozzles for impregnating a solution of caustic soda for a "scouring" treatment.
  • This treatment with caustic soda can in no case be compared to a consolidation by water jets, in other words to a hydraulic entanglement of the fibers. It is usually carried out at pressures not exceeding 5 bars and by flat or conical jets.
  • US-A-4 252 590 relates to a process for forming a sheet of continuous filaments whose transverse properties are improved by a transverse displacement of the support 3.
  • US-A-3 833 438 describes a particular so-called "wet" spinning system in which the extruded and coagulated filaments are received on a conveyor animated with a transverse oscillation movement.
  • references 29 and 30 correspond to impregnation systems for acidic or basic chemical treatments as is done on sheets of filaments after spinning them.
  • This document makes no mention of the use of water jets to achieve hydraulic entanglement of the filaments, and even less of any disappearance of the lines left by the water jets in the layer of filaments.
  • the present invention relates to an installation for producing nonwoven fibrous webs making it possible to entangle the fibers of a nonwoven web by means of water jets without having visible marks and imprints of the water jets in and on the surface of the nonwoven plies and without, however, requiring the setting in motion of hydraulic equipment.
  • the subject of the invention is an installation for producing nonwoven fibrous webs comprising a conveyor on a strand from which a nonwoven fibrous web passes under an injector which projects jets of fluid onto the web and preferably above a box. communicating with a source of depression.
  • a means is provided for giving the conveyor an oscillating movement at least partially transverse to the direction of movement of the strand.
  • the injector oscillation techniques like that of the conveyor, have the disadvantage of setting very large masses into motion.
  • the injector weighs between 1000 and 1500 kg. Devices for moving such large masses are extremely expensive.
  • the installation is such that the fibrous web passes between the injector and a box communicating with a source of vacuum and the means is arranged so as to give the movement of oscillation in the box.
  • the conveyor applies to it and follows its movement.
  • a very simple way has thus been found of giving the conveyor and therefore the fibrous web which is pressed thereon by the effect of the vacuum an oscillating movement while leaving the injector fixed. It is much easier to give an oscillation movement to an essentially empty and therefore light-weight box than to the injector or even directly to the conveyor.
  • the oscillation movement can be purely perpendicular to the direction of movement of the strand but it can also be inclined with respect to this direction, the main thing being that there is a component of the oscillation movement which is perpendicular to the direction of displacement of the strand and the direction of the jets which is most often vertical.
  • the frequency in Hz represents from 2 to 20 times the speed of the sheet expressed in m / min, this speed of the sheet being preferably between 5 and 50 m / min.
  • the number of jets is between 12 and 77 jets / cm of the part of the sheet receiving the jet.
  • the fluid projected by the injector is a liquid and in particular water.
  • the jets project fluids at a pressure which is preferably between 20 and 600 bars.
  • the jets are cylindrical and come from nozzles with a diameter of 80 to 170 microns to give jets of the same shape and diameter.
  • the box is mounted suspended on elastic means, in particular on springs or on silent blocks.
  • the conveyor is usually a metal or plastic endless conveyor and the fluid can pass through the conveyor.
  • injectors are associated with a single box.
  • a single oscillating box is below several injectors, in particular two or three injectors, makes it possible not to have two boxes animated by their own movement, which could create harmful harmonics.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an installation according to the invention.
  • FIG. 2 illustrates a means intended to give the box an oscillating movement.
  • FIG. 3 illustrates a variant.
  • two banks 4 of injectors are provided providing water jets under 300 bars with a diameter of 120 ⁇ . These jets are directed vertically on the ply 3 and in the part above the injectors 4 there are fifty jets per centimeter of the ply.
  • Below the strand 3, and facing the injector 4 is mounted on a spring 5 a box 6 communicating with a source 7 of vacuum.
  • the box is animated, by means shown in Figure 2, an oscillating movement symbolized by the double arrow F horizontal and perpendicular to the direction of movement of the strand 3.
  • the amplitude of the oscillations is 4 mm.
  • the box performs fifty oscillations per second.
  • the oscillation movement is obtained by a rod 8 and crank 9 device driven in rotation by a motor which is not shown.
  • a rod 8 and crank 9 device driven in rotation by a motor which is not shown.
  • other means could be used to give the box an oscillating movement, for example a rotary vibrator, a linear piston vibrator or an eccentric mechanism.
  • the oscillation movement is communicated to a roller 10 for returning the strand 3 of the conveyor 1 by a piston vibrator.

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Description

Installation de production de nappes fibreuses non tissées par jets de fluide sans marque visible
L'invention concerne un perfectionnement apporté aux installations permettant la réalisation de nappes fibreuses non tissées dont la cohésion est obtenue par entremêlement des fibres dans l'épaisseur de ladite nappe grâce à l'action de jets de fluide, et plus particulièrement de jets d'eau, de petit diamètre et ayant une grande vitesse.
Le US-A-3 906 130 concerne un non tissé perforé. D'autre part, dans ce document, les oscillations sont destinées à favoriser le dépôt transversal des filaments et la formation de boucles de filaments.
La figure 5 de ce document montre par ailleurs que les organes délivrant les jets d'eau (repère 36) destinés à la consolidation de la nappe de filaments sont placés sur un convoyeur non oscillant 15 indépendant du convoyeur oscillant 1 sur lequel sont déposés les filaments. L'inventeur précise bien que les équipements 33, 34 et 35 disposés au dessus du convoyeur 1 sont des buses d'imprégnation d'une solution de soude caustique pour un traitement "scouring". Ce traitement à la soude caustique ne peut en aucun cas être assimilé à une consolidation par jets d'eau, autrement dit à un enchevêtrement hydraulique des fibres. Il s'effectue habituellement à des pressions ne dépassant pas 5 bars et par des jets plats ou coniques.
Enfin, aucune mention n'est faite d'une disparition des marques des jets, ce qui va de soit puisque les organes délivrant les jets d'eau ayant pour but la consolidation des filaments par enchevêtrement hydraulique sont installés sur un convoyeur non oscillant.
Le US-A-4 252 590 concerne un procédé de formation d'une nappe de filaments continus dont les propriétés transversales sont améliorées par un déplacement transversal du support 3.
Ce document explique qu'une augmentation de la résistance transversale de la nappe est obtenue si le support est lui même animé d'un mouvement transversal.
A aucun moment, ce document ne mentionne l'utilisation de jets d'eau pour réaliser un enchevêtrement hydraulique des filaments ni encore moins une quelconque disparition des lignes laissées par les jets d'eau dans la nappe de filaments.
Le US-A-3 833 438 décrit un système particulier de filature dite "au mouillé" dans lequel les filaments extrudés et coagulés sont réceptionnés sur un convoyeur animé d'un mouvement d'oscillation transversal.
Il est bien précisé que sur la figure 1, les repères 29 et 30 correspondent à des systèmes d'imprégnation pour des traitements chimiques acides ou basiques comme cela se pratique sur des nappes de filaments après filature de ceux-ci. Ce document ne fait pas mention de l'utilisation de jets d'eau pour réaliser un enchevêtrement hydraulique des filaments, et encore moins d'une quelconque disparition des lignes laissées par les jets d'eau dans la nappe de filaments.
Il a été proposé depuis fort longtemps, ainsi que cela ressort de l'US-A-3.214.819 et de l'US-A-3.508.308, de réaliser des nappes textiles non tissées dans lesquelles la cohésion est donnée par l'entrelacement des fibres élémentaires entre elles, entrelacement obtenu par l'action de jets d'eau sous pression qui agissent sur la structure fibreuse et permettent de réorienter une partie des fibres constituant la nappe dans le sens de l'épaisseur. Les jets d'eau utilisés pour obtenir l'entrelacement des fibres laissent des empreintes visibles sur la surface des non tissés. Il a déjà été envisagé, ainsi que cela ressort de l'US-3.493.462, d'imprimer des oscillations aux jets d'eau pour obtenir des non tissés sans marques et sans motifs visibles.
Les vibrations transmises au matériel hydraulique engendrent un vieillissement prématuré des équipements et des dangers pour le personnel.
La présente invention vise une installation de production de nappes fibreuses non tissées permettant de réaliser l'enchevêtrement des fibres d'une nappe non tissée au moyen de jets d'eau sans avoir de marques et d'empreintes visibles des jets d'eau dans et à la surface des nappes non tissées et sans pourtant nécessiter de mettre en mouvement du matériel hydraulique.
L'invention a pour objet une installation de production de nappes fibreuses non tissées comprenant un convoyeur sur un brin duquel une nappe fibreuse non tissée passe sous un injecteur qui projette des jets de fluide sur la nappe et de préférence au-dessus d'un caisson communiquant avec une source de dépression. Suivant l'invention, il est prévu un moyen destiné à donner au convoyeur un mouvement d'oscillation au moins en partie transversal par rapport à la direction de déplacement du brin.
Bien que le convoyeur soit déjà animé d'un mouvement et qu'il soit plus difficile de lui communiquer un mouvement d'oscillation supplémentaire qu'à Pinjecteur, l'invention passe outre à ce préjugé, en faisant cependant osciller le convoyeur, parce que l'on a maintenant compris qu'un injecteur en tant que pièce hydraulique peut vieillir prématurément et être sujet à se fissurer lorsqu'il est soumis à des vibrations, et, qu'en raison des grandes pressions mises en jeu, son déplacement répété est susceptible de provoquer des fuites dangereuses de fluide.
Les techniques d'oscillation de l'injecteur, comme celle du convoyeur, présentent l'inconvénient de mettre en mouvement des masses très grandes. L'injecteur pèse entre 1000 et 1500 kg. Les dispositifs permettant de mettre en mouvement des masses aussi grandes sont extrêmement coûteux. C'est pourquoi, suivant un mode de réalisation préféré de beaucoup, l'installation est telle que la nappe fibreuse passe entre l'injecteur et un caisson communiquant avec une source de dépression et le moyen est agencé de manière à donner le mouvement d'oscillation au caisson. Sous l'effet de la dépression qui règne dans le caisson, le convoyeur s'y applique et en suit le mouvement. On a trouvé ainsi un moyen très simple de donner au convoyeur et donc à la nappe fibreuse qui y est plaquée par l'effet de la dépression un mouvement d'oscillation en laissant fixe l'injecteur. Il est bien plus facile de donner un mouvement d'oscillation à un caisson essentiellement vide et donc peu pesant qu'à l'injecteur ou même directement au convoyeur.
Le mouvement d'oscillation peut être purement perpendiculaire à la direction de déplacement du brin mais il peut être aussi incliné par rapport à cette direction, l'essentiel étant qu'il existe une composante du mouvement d'oscillation qui est perpendiculaire à la direction de déplacement du brin et à la direction des jets qui est le plus souvent vertical.
On a obtenu de bons résultats pour une amplitude des oscillations comprise entre 0,2 et 5 mm et pour un nombre d'oscillations de 5 à 100 à la seconde. De préférence, la fréquence en Hz représente de 2 à 20 fois la vitesse de la nappe exprimée en m/mn, cette vitesse de la nappe étant de préférence comprise entre 5 et 50 m/mn.
On préfère que le nombre de jets soit compris entre 12 et 77 jets/cm de la partie de la nappe recevant le jet. On préfère que le fluide projeté par l'injecteur soit un liquide et notamment de l'eau. Les jets projettent des fluides à une pression qui est de préférence comprise entre 20 et 600 bars. Les jets sont cylindriques et issus de buses d'un diamètre de 80 à 170 microns pour, donner des jets de même forme et diamètre. Suivant un mode de réalisation, le caisson est monté suspendu sur des moyens élastiques notamment sur ressorts ou sur silent blocks. Le convoyeur est habituellement un convoyeur sans fin métallique ou en matière plastique et le fluide peut passer à travers le convoyeur.
Suivant un mode de réalisation plusieurs injecteurs sont associés à un seul et même caisson. Le fait qu'un seul caisson oscillant se trouve en dessous de plusieurs injecteurs, notamment de deux ou trois injecteurs, permet de ne pas avoir deux caissons animés de leur propre mouvement, ce qui pourrait créer des harmoniques néfastes.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple : La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une installation suivant l'invention ; et
La figure 2 illustre un moyen destiné à donner au caisson un mouvement d'oscillation.
La figure 3 illustre une variante. L'installation suivant l'invention qui permet de produire des nappes fibreuses non tissées sans marque par brouillage du lignage comprend un convoyeur 1 sans fin passant sur des rouleaux 2 et comportant un brin 3 supérieur sur lequel passe une nappe fibreuse non tissée (non représentée) dont il convient de mieux enchevêtrer les fibres. A cet effet, il est prévu deux bancs 4 d'injecteurs fournissant.des jets d'eau sous 300 bars d'un diamètre de 120 μ. Ces jets sont dirigés verticalement sur la nappe 3 et dans la partie à l'aplomb des injecteurs 4 il y a cinquante jets par centimètre de la nappe. En dessous du brin 3, et en regard de l'injecteur 4, est monté sur ressort 5 un caisson 6 communiquant avec une source 7 de vide. Le caisson est animé, par des moyens représentés à la figure 2, d'un mouvement d'oscillation symbolisé par la double flèche F horizontale et perpendiculaire au sens de déplacement du brin 3. L'amplitude des oscillations est de 4 mm. Le caisson effectue cinquante oscillations à la seconde.
Le mouvement d'oscillation est obtenu par un dispositif à bielle 8 et manivelle 9 entraîné en rotation par un moteur qui n'est pas représenté. Bien entendu, on pourrait utiliser d'autres moyens pour donner au caisson un mouvement d'oscillation par exemple un vibrateur rotatif, un vibrateur linéaire à piston ou un mécanisme à excentrique.
A la figure 3, le mouvement d'oscillation est communiqué à un rouleau 10 de renvoi du brin 3 du convoyeur 1 par un vibrateur à piston.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Installation de production de nappes fibreuses non tissées, comprenant un convoyeur (1) sur un brin (3) duquel une nappe fibreuse non tissée passe sous un injecteur (4) qui projette des jets de fluide sur la nappe, caractérisée par un moyen (8, 9) destiné à donner au convoyeur (1 ) un mouvement (F) d'oscillation au moins en partie transversal par rapport à la direction de déplacement du brin (3).
2. Installation suivant la revendication 1 , caractérisée en ce que le moyen est agencé de manière à donner le mouvement d'oscillation à un rouleau (10) de renvoi du convoyeur (1 ).
3. Installation suivant la revendication 1 , caractérisée en ce que la nappe fibreuse passe entre l'injecteur (4) et un caisson (6) communiquant avec une source (7) de dépression et le moyen (8, 9) est agencé de manière à donner le mouvement d'oscillation au caisson (6).
4. Installation suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par une amplitude des oscillations de 0,2 à 5 mm.
5. Installation suivant l'une des revendications 1 à 4 ou 2, caractérisée par un nombre de mouvements d'oscillation à la seconde de 5 à
100.
6. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par une fréquence en Hz du mouvement d'oscillation représentant de 2 à 20 fois la vitesse de la nappe en m/mn.
7. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par une vitesse de la nappe comprise entre 5 et 50 m/mn.
8. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par une pression des jets comprise entre 20 et 600 bars.
9. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par un nombre de jets compris entre 12 et 77 jets par centimètre de la partie de la nappe du brin en regard de l'injecteur.
10. Installation suivant l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que le caisson (6) est monté suspendu sur des moyens (5) élastiques.
11. Installation suivant l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce qu'un seul et même caisson est associé à plusieurs injecteurs.
12. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par des jets cylindriques d'un diamètre compris entre 80 et 170 microns.
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