EP1386029A1 - Procede, installation de fabrication de mats et utilisation associee - Google Patents

Procede, installation de fabrication de mats et utilisation associee

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EP1386029A1
EP1386029A1 EP02724371A EP02724371A EP1386029A1 EP 1386029 A1 EP1386029 A1 EP 1386029A1 EP 02724371 A EP02724371 A EP 02724371A EP 02724371 A EP02724371 A EP 02724371A EP 1386029 A1 EP1386029 A1 EP 1386029A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wick
installation according
coil
wires
mats
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02724371A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Droux
François ROEDERER
Manuela Astro
Filippo Mauri
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Adfors SAS
Original Assignee
Saint Gobain Vetrotex France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Vetrotex France SA filed Critical Saint Gobain Vetrotex France SA
Publication of EP1386029A1 publication Critical patent/EP1386029A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • 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
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/03—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments at random
    • 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
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/002—Inorganic yarns or filaments
    • D04H3/004—Glass yarns or filaments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of mats formed of continuous son and in particular of glass son, as well as the manufacture of composites made with such mats.
  • the products known as “mats” are essentially products used as reinforcements in composite materials and most often include glass strands themselves formed from filaments.
  • Continuous glass strand mats are well known products and are generally used to make composite products by molding, in particular by compression molding or by injection molding.
  • the present invention relates more specifically to an installation for manufacturing such products. It suffices to manufacture both "flat” and “airy” mats
  • US Pat. No. 4,368,232 discloses a mat formed by two layers of continuous wires, one from a die and the other from a coil or "roving". It is recalled here that the roving is a winding of a wick formed of more or less glued base wires, around the axis of the coil. According to a characteristic of this patent, the wires coming from the roving are exploded by means of a fixed nozzle supplied with compressed air which lets the wire fall by gravity onto a conveyor belt situated below. Also known is US Pat. No. 3,265,482 which describes a machine for projecting continuous glass wire onto a carpet. More precisely, the machine allows the wire to be deposited over the entire width of the belt which runs below the machine. The wire comes directly from the dies, so that large quantities of wire can be deposited on the carpet.
  • mats as defined above.
  • US Patent 4,158,557 describes a machine for manufacturing mats from wire from at least one die or from rovings.
  • the wire projection device on the belt "sweeps" the conveyor belt transversely; the particularity of this installation is a variation in the speed of projection of the wire onto the conveyor belt.
  • US Patents 4,345,927 and US 5,051,122 disclose this same type of machine with improvements in the projection member itself. More specifically, the solution envisaged in US Pat. No. 4,345,927 consists in projecting the wire onto a so-called rebound plate, given its function.
  • the wire preferably comes from a die and is driven by a set of wheels then accelerated by a nozzle type device. Again the nozzle and the plate are animated in a transverse movement ensuring the distribution of the wire on the belt. This movement does not ensure a homogeneous distribution of the threads on the carpet, the edges receiving less thread than the central part of the carpet.
  • the present invention moreover having the particularity of being able to process wires from rovings (or coils), it is possible to obtain small productions of mats, for example mats produced from expensive and / or specific wires. It is possible, for example, to associate the installation with one or more rovings, thus to manufacture mat in a limited quantity, with the advantageous characteristics which will be mentioned below, then to switch to another production carried out from 'other rovings that is to say other basic son. As has already been briefly mentioned, the major difficulty encountered with this type of production relates to the separation of the basic wires constituting the wire (or wick) wound around the roving.
  • the roving is usually unwound from the inside, which is the simplest method a priori.
  • this method creates a twist in the wick right out of the roving. This affects the quality of the mat produced, even if a nozzle is provided to better burst the wick.
  • the present invention relates to another concept based on an unwinding of the roving from the outside. This avoids any twisting of the wick, so that the basic wires are less integral as soon as they leave the roving.
  • an appropriate subsequent treatment results in complete separation of the basic wires thus projected onto the conveyor belt.
  • the treatment of wicks from rovings generally induces a process stop as soon as a roving is unwound. Human intervention is then necessary to replace the "empty"roving; this takes time so lowers the production rate.
  • the subject of the invention is an installation for manufacturing masts formed from continuous wires coming from coils and projected onto a conveyor belt, comprising:
  • said means for guiding, pulling and projecting the wick are fixed, located in the extension of each other and at the same level, the projecting means comprises an oscillating arm intended to project the wire transversely to the conveyor belt and the guide means of the wick is arranged so that the wick unwinds from the outside of the spool.
  • the installation according to the invention may comprise means for controlling and varying the speed of the axis of said coil, depending in particular on the outside diameter of the coil.
  • the installation comprises a means for synchronizing the speeds of the wick leaving the coil and of the wick in the traction means which is controlled by the coil.
  • the installation may include a means for detecting the presence of the wick, disposed downstream of the or each coil.
  • the wire traction means comprises three pulleys (or buckets) whose axes are horizontal, parallel to each other, and a motor for driving said buckets.
  • the installation further comprises a means for blocking the wick when the latter has a diameter greater than a given threshold.
  • a cutting tool associated with the blocking means and arranged downstream thereof, is intended to cut the wick when the latter is blocked by the blocking means. Additionally, the installation may include a means for detecting the movement of the wick, arranged downstream of the locking means and associated with the wire projection means.
  • the oscillating arm of the means for projecting the wire onto the conveyor belt carries a nozzle equipped with means for supplying compressed air and water.
  • Compressed air promotes bursting of the wick more evenly and more reliably. Water increases the angle of fall of the burst wick.
  • said nozzle may include a venturi disposed between the means for supplying compressed air and water.
  • the swinging arm further carries a rebound plate placed downstream of said nozzle.
  • the installation comprises two coils each associated with a means of pulling the wick; and said coils are actuated successively. More specifically, each means of pulling the wick is associated with a presence detection means, a locking means and a cutting tool.
  • the invention further relates to a method of manufacturing mats formed from continuous wires coming from at least one coil and projected onto a conveyor belt successively comprising the following steps:
  • the five stages are carried out substantially in the same plane and at the same level, the unwinding of the reel is carried out from the outside, and the projection of the wires is carried out by an arm whose axis of oscillation is fixed.
  • the pulling speed of the wick and its unwinding speed are synchronized.
  • a regular projection of wire is thus obtained, which generates a high quality mat.
  • An additional characteristic of the process consists in detecting the end of the unwinding of each reel (or roving).
  • anomalies in the diameter of the unwound wick are further detected and the wick is cut as soon as an anomaly is detected.
  • the anomalies thus detected can be loops, knots in the wick.
  • the method according to the invention also consists in alternately operating two groups of components in order to unwind successively a large number of coils coming alternately from these two groups.
  • FIG. 1 is an overall diagram of an embodiment of the invention
  • - Figure 2 is a top view of part of the installation according to the invention; and - Figure 3 is a simplified side view of a nozzle according to an embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows the main components of an installation according to the invention.
  • a coil 1 also called a roving in the rest of this text is linked to a vertical axis 2 which is driven by a motor 3.
  • the orientation of axis 2 of the coil can be arbitrary.
  • the coil 1 is formed by a winding (symbolized by a grid in Figure 1) for example consisting of a wick 4 of glass son.
  • the material constituting the wires (base) is a fiber glass such as glass E or alkaline-resistant glass called AR glass, which comprises at least 5 mol% of ZrO 2 .
  • AR glass alkaline-resistant glass
  • the wick 4 is unwound when unwound, that is to say from the outside of the winding, as shown diagrammatically in FIG. 1.
  • the traction means 7 may comprise three pulleys 71, 72, 73 or buckets around which the wick 4 is partially and successively wound.
  • the buckets 71, 72, 73 each have a horizontal or substantially horizontal axis.
  • the axes of the buckets must be parallel to each other. They are preferably horizontal.
  • the means 7, also called a deliverer by specialists in the field, further comprises a motor 74 for driving the buckets 71, 72, 73.
  • a drive belt (not referenced) can be used to transmit the movement.
  • the motor 74 drives the buckets 71, 72, 73 at constant speed and it is synchronized (by any means known per se) with the motor 3 for driving the coil 1 which, in turn, delivers a variable speed of rotation of the coil .
  • the linear (constant) speed of the wick 4 at the device 7 is of the order of 8 m / s and, depending on the outside diameter of the coil 1, the angular speed of the wick leaving the coil 1 varies from 500 rpm to 1500 rpm.
  • the means 7 therefore guarantees a constant production rate.
  • a means 9 for detecting the presence of the wick 4 can be provided, disposed between the coil 1 and the means 7 of traction. This element 9 makes it possible to detect the end of the unwinding of a reel 1. This event triggers different commands in order to start unwinding another reel, as will be explained in more detail below.
  • a means 11 for detecting an anomaly as to the diameter of the wick is placed between the means 7 of traction and the means 8 of projection.
  • the means 11 can be an eyelet of a given diameter, through which a wick of at most equal diameter can therefore pass.
  • any agglomerates or other accumulations (knots, loops ...) around the wick will not pass through the means 11, will remain blocked.
  • These anomalies can result from a bad unwinding of the wick, from a bad winding, or from a faulty manufacture of the wick itself.
  • a cutting tool (not shown) may possibly be provided in association with the detector 11.
  • the projection means 8 has the following features; illustrated in more detail in Figure 3.
  • It comprises an input wheel 12, called the deflection wheel which changes the orientation of the wick 4 from the horizontal direction to a vertical direction.
  • an oscillating member 13 animated by a flapping movement around a horizontal axis O, as indicated by the arrow F in FIG. 1.
  • the oscillating member as shown in more detail in FIG. 3 comprises an arm (not shown) on which is fixed a nozzle 16 to which a rebound plate 20 can be associated.
  • the arm 13 is fixed by any suitable means on the 'axis of a motor 15 (visible in Figure 2) which causes it to oscillate.
  • a holding element 14 such as a flange is fixed on the hub of a motor 15 (visible in FIG. 2) which drives it in rotation.
  • a nozzle 16 for bursting the wick 4.
  • One or more connecting elements are provided for this purpose.
  • the nozzle 16 comprises a tubular body provided with a venturi 17 for popping the wick 4 into its basic wires.
  • the wick 4 by longitudinally crossing the nozzle 16 is exploded, so that at the outlet of the nozzle, it is its basic wires which are projected, possibly after bouncing on the plate 20, on the conveyor belt 10 located below .
  • Air 18 and water 19 feeds into the nozzle the air supply 18 is located towards the inlet of the wick 4 in the nozzle 16 while the water supply 19 is placed towards the outlet of the wick 4 outside of nozzle 16.
  • the air supply 18, associated with the venturi arranged just downstream, allows the wick to burst.
  • the water supply 19 makes it possible to weigh down the wick or rather the basic wires which are projected onto the belt 10 as indicated by the arrows A in FIG. 1.
  • a dilute aqueous solution or dispersion containing an active substance can be via the feed 19.
  • This solution can then give the mat special properties such as the formation of a thin film on the surface, or better compatibility with the material to be reinforced.
  • the air flow rate is of the order of 12 m 3 / h.
  • the water flow rate is around 30 liters per hour.
  • the oscillating member 13 can be fitted with a rebound plate 20 linked to the nozzle 16 and located near the outlet of the nozzle.
  • the wick not fully exploded, thus strikes the plate 20 and completely explodes it so that the basic wires are projected in a well dispersed and well homogeneous manner, onto the belt 10 which runs below.
  • a coupling 14 makes it possible to adjust the angle between the rebound plate 20 and the nozzle 16 in order to direct the bundle of basic wires from the outlet of the nozzle.
  • Another interesting characteristic of the invention relates to the continuity in the unwinding of the coils.
  • the installation according to the invention can comprise two groups in parallel.
  • each group here consists of: a coil 1, the pulleys 5, 6, the traction means 7, the detector 11, the deflection wheel 12, and the nozzle 16.
  • the detector 9 detects an absence of a wick 4 at its level, this triggers the stopping of the various aforementioned elements which brought the wick into the nozzle 16; simultaneously, this detection triggers the start-up of the other group of elements (mounted in series) parallel to the first group and which unwind a second coil 1, and bring another wick 4 into another nozzle 16. This alternation represents a considerable gain in production since it allows almost continuous cutting of the wire on the belt 10.
  • the same motor 74 alternately operates a reel or the other; and an inverter (not shown) passes the air and the supply liquid from one nozzle 16 to the other, at the time of the alternation.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne une installation de fabrication de mats formés de fils continus issus de bobines (1) et projetés sur un tapis-convoyeur (10), comprenant: - au moins une bobine (1) supportée sur un axe (2); - un moyen (5,6) de guidage d'une mèche (4) sortant d'une bobine (1); - au moins un moyen (7) de traction de la mèche (4); - un moyen (8) de projection des fils formant la mèche (4), sur ledit tapis convoyeur (10). Selon l'invention, lesdits moyens de guidage (5, 6), de traction (7) et de projection (8) de la mèche sont fixes, situés dans le prolongement les uns des autres et à un même niveau, le moyen (8) de projection comprend un bras oscillant destiné à projeter le fil transversalement au tapis-convoyeur (10) et le moyen de guidage (5, 6) de la mèche (4) est disposé de façon à ce que la mèche (4) se dévide par l'extérieur de la bobine (1).

Description

PROCEDE, INSTALLATION DE FABRICATION DE MATS ET UTILISATION
ASSOCIEE
La présente invention concerne la fabrication de mats formés de fils continus et notamment de fils de verre, ainsi que la fabrication de composites réalisés avec de tels mats. Les produits connus sous le nom de « mats » sont essentiellement des produits utilisés comme renfort dans des matériaux composites et comprennent le plus souvent des fils de verre eux-mêmes formés de filaments. On distingue généralement deux types de mats : les mats de fils coupés et les mats de fils continus. Les mats de fils de verre continus sont des produits bien connus et sont généralement utilisés pour réaliser des produits composites par moulage, en particulier par moulage par compression ou par moulage par injection. Ils sont habituellement obtenus en distribuant et en superposant en continu des couches de fils continus sur un convoyeur, chaque couche étant obtenue à partir d'une filière en étirant des filets de verre sous la forme de filaments continus, puis en rassemblant les filaments en fils et en projetant ces fils sur le convoyeur (avec un mouvement de battement ou va-et-vient pour que des fils balayent tout ou partie de la largeur du convoyeur) qui se déplace transversalement à la direction des fils projetés, la cohésion des fils au sein du mat étant généralement assurée par un liant déposé sur les fils puis traité en étuve. Les documents WO 98/10131 , et autres, commentés ci-dessous, illustrent ce type de fabrication.
Selon les applications envisagées, on recherche des propriétés plus ou moins variées dans les mats de fils de verre continus ; par exemple, lorsque ces mats sont destinés à la réalisation de composites par pultrusion ou sont destinés à des applications électriques ou pour l'isolation, il est souhaitable d'utiliser des mats plats, constitués de fils fortement liés les uns aux autres et n'offrant que de petits interstices entre les fils. Par contre lorsque ces mats sont destinés à la réalisation de composites par injection, il est souhaitable d'utiliser des mats suffisamment aérés et en particulier présentant ou consentant suffisamment de gonflant pour un poids de fils donné.
La présente invention concerne plus spécifiquement une installation permettant de fabriquer de tels produits. II suffit de fabriquer aussi bien des mats « plats » que des mats « aérés »
(ou gonflants).
Différentes techniques et installations sont connus dans ce domaine.
Ainsi le brevet US 4 368 232 divulgue un mat formé de deux couches de fils continus, l'un issu d'une filière et l'autre d'une bobine ou « roving ». Il est ici rappelé que le roving est un enroulement d'une mèche formée de fils de base plus ou moins recollés, autour de l'axe de la bobine. Selon une caractéristique de ce brevet, les fils issus du roving sont éclatés grâce à une buse fixe alimentée en air comprimé qui laisse le fil tomber par gravité sur un tapis de convoyage situé au- dessous. On connaît aussi le brevet US 3 265 482 qui décrit une machine de projection de fil de verre continu sur un tapis. Plus précisément la machine permet de déposer le fil sur toute la largeur du tapis qui défile au-dessous de la machine. Le fil provient directement des filières, de sorte que de grandes quantités de fil peuvent ainsi être déposées sur le tapis. On forme ici des mats tels que définis plus haut.
Des améliorations de ce type de fabrication ont été proposées, par exemple dans le document WO 98/10131 déposé au nom de la demanderesse, qui décrit une fabrication de mat anisotrope c'est-à-dire dont les fils présentent dans leur grande majorité une orientation préférentielle. Ceci améliore certaines propriétés mécaniques. Un mouvement de « va et vient » du fil transversalement au tapis- convoyeur permet de distribuer le fil selon l'orientation préférentielle.
Le brevet US 4 158 557 décrit une machine de fabrication de mats à partir de fil issu d'au moins une filière ou de rovings. Le dispositif de projection du fil sur le tapis « balaye » transversalement le tapis de convoyage ; la particularité de cette installation est une variation de la vitesse de projection du fil sur le tapis convoyeur.
Les brevets US 4 345 927 et US 5 051 122 divulguent ce même type de machine avec des améliorations au niveau de l'organe de projection lui-même. Plus précisément, la solution envisagée dans le brevet US 4 345 927 consiste à projeter le fil sur une plaque dite de rebond vu sa fonction. Le fil est préférentiellement issu d'une filière et il est entraîné par un ensemble de roues puis accéléré par un dispositif de type buse. Là encore la buse et la plaque sont animées d'un mouvement transversal assurant la répartition du fil sur le tapis. Ce mouvement n'assure pas une répartition homogène des fils sur le tapis, les bords recevant moins de fil que la partie centrale du tapis.
Dans le document US 4 948 408, les fils sortent directement d'une filière, puis passent autour d'un rouleau distributeur qui anime le fil d'un mouvement de battement transversalement au tapis-convoyeur. Une plaque dite de déviation est prévue en aval du rouleau distributeur de fil, au-dessus du tapis-convoyeur. Le fil sortant du rouleau vient frapper contre la plaque, dont la surface est préférentiellement striée afin d'élargir la largeur du faisceau de fils de base (formant le fil) qui tombe sur le tapis-convoyeur. La présente invention, comme il a été énoncé, concerne typiquement le domaine des mats formés de fils continus issus de roving (ou bobines).
Dans le cas des mèches issues non pas de filières mais de roving, ces mèches ont été séchées avant leur bobinage et les fils de base qui les constituent sont partiellement recollés entre eux au niveau du roving. En dévidant les rovings, les fils de base sont donc plus ou moins collés de sorte qu'il existe un problème à ce niveau. On cherche en effet à projeter les fils de base sur le tapis-convoyeur de la façon la plus homogène possible.
La présente invention présentant par ailleurs la particularité de pouvoir traiter des fils issus de rovings (ou bobines), on peut obtenir de petites productions de mats, par exemple des mats réalisés à partir de fils chers et/ou spécifiques. Il est possible par exemple d'associer l'installation à un ou plusieurs rovings, de fabriquer ainsi du mat en une quantité limitée, avec les caractéristiques avantageuses qui vont être citées ci-après, puis de passer à une autre production réalisée à partir d'autres rovings c'est-à-dire d'autres fils de base. Comme il a déjà été brièvement évoqué, la difficulté majeure rencontrée avec ce type de production concerne la séparation des fils de base constituant le fil (ou mèche) enroulé autour du roving.
Les concepts utilisant une buse de rebond résolvent en partie ce problème. Cependant, on dévide habituellement le roving par l'intérieur, ce qui est la méthode la plus simple a priori. Or, cette méthode crée une torsion dans la mèche dès la sortie du roving. Ceci nuit à la qualité du mat produit, même si une buse est prévue pour mieux éclater la mèche. La présente invention a pour objet un autre concept basé sur un dévidage du roving par l'extérieur. On évite ainsi toute torsion de la mèche, de sorte que les fils de base sont moins solidaires dès la sortie du roving. Par ailleurs, un traitement ultérieur approprié aboutit à une séparation complète des fils de base ainsi projetés sur le tapis-convoyeur. Par ailleurs, le traitement de mèches issues de rovings induit généralement un arrêt du processus dès qu'un roving est dévidé. Une intervention humaine est alors nécessaire pour remplacer le roving « vide » ; ceci prend du temps donc abaisse le débit de production.
On a donc cherché à automatiser le changement de roving, et la présente invention propose une solution à ce problème, dans le contexte précité c'est-à-dire tout en ayant une séparation optimale des fils de base.
Ainsi, l'invention a pour objet une installation de fabrication de mats formés de fils continus issus de bobines et projetés sur un tapis-convoyeur, comprenant :
- au moins une bobine supportée sur un axe ; - un moyen de guidage d'une mèche sortant d'une bobine ;
- au moins un moyen de traction de la mèche ;
- un moyen de projection des fils formant la mèche, sur ledit tapis- convoyeur.
Conformément à l'invention, lesdits moyens de guidage, de traction et de projection de la mèche sont fixes, situés dans le prolongement les uns des autres et à un même niveau, le moyen de projection comprend un bras oscillant destiné à projeter le fil transversalement au tapis-convoyeur et le moyen de guidage de la mèche est disposé de façon à ce que la mèche se dévide par l'extérieur de la bobine. En outre, l'installation selon l'invention peut comprendre un moyen de contrôle et de variation de la vitesse de l'axe ladite bobine, en fonction notamment du diamètre extérieur de la bobine. Par ailleurs, l'installation comprend un moyen de synchronisation des vitesses de la mèche sortant de la bobine et de la mèche dans le moyen de traction qui est asservi à la bobine.
Additionnellement, l'installation peut comprendre un moyen de détection de présence de la mèche, disposé en aval de la ou de chaque bobine.
De façon plus précise, le moyen de traction du fil comprend trois poulies (ou godets) dont les axes sont horizontaux, parallèles entre eux, et un moteur d'entraînement desdits godets.
Sans sortir du cadre de l'invention, l'installation comprend en outre un moyen de blocage de la mèche lorsque celle-ci présente un diamètre supérieur à un seuil donné.
Un outil de coupe, associé au moyen de blocage et disposé en aval de celui-ci est destiné à couper la mèche lorsque celle-ci est bloquée par le moyen de blocage. De façon additionnelle, l'installation peut comprendre un moyen de détection du mouvement de la mèche, disposé en aval du moyen de blocage et associé au moyen de projection du fil.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le bras oscillant du moyen de projection du fil sur le tapis-convoyeur porte une buse équipée de moyens d'alimentation en air comprimé et en eau.
L'air comprimé favorise l'éclatement de la mèche de façon plus uniforme et plus fiable. L'eau augment l'angle de chute de la mèche éclatée.
Plus précisément, ladite buse peut comprendre un venturi disposé entre les moyens d'alimentation en air comprimé et en eau. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le bras oscillant porte en outre une plaque de rebond placée en aval de ladite buse.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, l'installation comprend deux bobines chacune associée à un moyen de traction de la mèche ; et lesdites bobines sont actionnées successivement. Plus précisément, à chaque moyen de traction de la mèche est associé un moyen de détection de présence, un moyen de blocage et un outil de coupe.
On obtient ainsi une production en continu, sans arrêts nuisibles à la productivité. L'invention vise en outre un procédé de fabrication de mats formés de fils continus issus d'au moins une bobine et projetés sur un tapis-convoyeur comprenant successivement les étapes suivantes :
- dévidement de la bobine constituée d'une mèche ; - guidage de la mèche en-dehors de la bobine ;
- traction de la mèche ;
- éclatement de la mèche en fils de base ;
- projection des fils transversalement au tapis-convoyeur. Conformément à l'invention, les cinq étapes sont réalisées substantiellement dans un même plan et à un même niveau, le dévidement de la bobine est réalisé par l'extérieur, et la projection des fils est réalisée par un bras dont l'axe d'oscillation est fixe.
Avantageusement, l'on synchronise la vitesse de traction de la mèche et sa vitesse de dévidement. Une projection régulière de fil est ainsi obtenue, ce qui génère un mat de grande qualité.
Une caractéristique additionnelle du procédé consiste à détecter la fin du dévidage de chaque bobine (ou roving).
Avantageusement, l'on détecte en outre les anomalies dans le diamètre de la mèche déroulée et l'on coupe la mèche dès qu'une anomalie est détectée.
Les anomalies ainsi détectées peuvent être des boucles, des noeuds dans la mèche.
Le procédé selon l'invention consiste par ailleurs à faire fonctionner alternativement deux groupes de composants afin de dévider successivement un grand nombre de bobines provenant alternativement de ces deux groupes.
Enfin l'invention couvre les utilisations de l'installation et/ou du procédé telles que définies par les revendications 20 à 22.
D'autres caractéristiques, détails, avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre illustratif et nullement limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est un schéma d'ensemble d'un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue de dessus d'une partie de l'installation selon l'invention ; et - la figure 3 est une vue de côté simplifiée d'une buse selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 fait apparaître les principaux constituants d'une installation selon l'invention. Une bobine 1 encore appelée roving dans la suite de ce texte est liée à un axe vertical 2 qui est entraîné par un moteur 3.
Sans sortir du cadre de l'invention, l'orientation de l'axe 2 de la bobine peut être quelconque.
La bobine 1 est formée par un enroulement (symbolisé par un quadrillage sur la figure 1 ) par exemple constitué d'une mèche 4 en fils de verre.
La matière constituant les fils (de base) est un verre fibrable tel que le verre E ou le verre alcalino-résistant dit verre AR, lequel comprend au moins 5% en mole de ZrO2. Notamment l'utilisation de verre AR mène à un mat à fil continu renforçant efficacement les matrices cimentaires. La mèche 4 est dévidée à la déroulée c'est-à-dire par l'extérieur de l'enroulement, comme illustré schématiquement sur la figure 1.
Tout dispositif connu en soi peut être prévu afin de guider la mèche 4 depuis la bobine 1 jusque dans un moyen 7 de traction de la mèche 4. Par exemple deux poulies 5, 6 peuvent servir à ce guidage. Le moyen 7 de traction peut comprendre trois poulies 71 , 72, 73 ou godets autour desquelles la mèche 4 s'enroule partiellement et successivement.
Les godets 71 , 72, 73 présentent chacun un axe horizontal ou sensiblement horizontal. Les axes des godets doivent être parallèles entre eux. Ils sont de préférence horizontaux. Le moyen 7, encore nommé délivreur par les spécialistes du domaine, comprend en outre un moteur 74 d'entrainement des godets 71 , 72, 73. Une courroie d'entrainement (non référencée) peut ère utilisée pour transmettre le mouvement. Le moteur 74 entraîne les godets 71 , 72, 73 à vitesse constante et il est synchronisé (par tout moyen connu en soi) avec le moteur 3 d'entrainement de la bobine 1 qui, lui, délivre une vitesse variable de rotation de la bobine.
A titre illustratif, la vitesse linéaire (constante) de la mèche 4 au niveau du dispositif 7 est de l'ordre de 8 m/s et, selon le diamètre extérieur de la bobine 1 , la vitesse angulaire de la mèche sortant de la bobine 1 varie de 500 tr/mn à 1500 tr/mn. Le moyen 7 garantit donc un débit de production constant.
En aval du moyen 7, relativement au sens de défilement de la mèche 4 dans l'installation, est placé un moyen 8 de projection des fils de base formant chaque mèche 4, sur un tapis-convoyeur 10 qui défile au-dessous. Additionnellement peut être prévu un moyen 9 de détection de présence de la mèche 4, disposé entre la bobine 1 et le moyen 7 de traction. Cet élément 9 permet de détecter la fin du déroulement d'une bobine 1. Cet événement déclenche différentes commandes afin de commencer à dévider une autre bobine, comme il sera expliqué plus en détails ci-après. En outre, un moyen 11 de détection d'anomalie quant au diamètre de la mèche est placé entre le moyen 7 de traction et le moyen 8 de projection. Le moyen 11 peut être un oeillet d'un diamètre donné, à travers lequel une mèche de diamètre au plus égal peut donc passer. Ainsi, d'éventuels agglomérats ou autres accumulations (noeuds, boucles... ) autour de la mèche ne passeront pas à travers le moyen 11 , resteront bloquées. Ces anomalies peuvent résulter d'un mauvais dévidage de la mèche, d'un mauvais enroulement, ou encore d'une fabrication défectueuse de la mèche elle-même.
Un outil de coupe (non représenté) peut éventuellement être prévu en association avec le détecteur 11. Le moyen 8 de projection présente les particularités suivantes ; illustrées plus en détails par la figure 3.
Il comprend une roue d'entrée 12, dite de déviation qui change l'orientation de la mèche 4 de la direction horizontale à une direction verticale.
A l'aplomb de cette roue 12 se trouve un organe oscillant 13 animé d'un mouvement de battement autour d'un axe horizontal O, comme indiqué par la flèche F sur la figure 1.
L'organe oscillant tel que représenté plus en détails sur la figure 3 comprend un bras (non représenté) sur lequel est fixée une buse 16 à laquelle peut être associée une plaque de rebond 20. Le bras 13 est fixé par tout moyen approprié sur l'axe d'un moteur 15 (visible sur la figure 2) qui l'entraîne en oscillation.
Un élément de maintien 14 tel qu'une bride est fixé sur le moyeu d'un moteur 15 (visible sur la figure 2) qui l'entraîne en rotation. Sur la bride 14 est fixée une buse 16 d'éclatement de la mèche 4. Un ou plusieurs éléments de liaison sont prévus à cet effet.
Préférentiellement, la buse 16 comprend un corps tubulaire muni d'un venturi 17 pour faire éclater la mèche 4 en ses fils de base. La mèche 4, en traversant longitudinalement la buse 16 est éclatée, de sorte qu'en sortie de buse, ce sont ses fils de base qui sont projetés, éventuellement après rebond sur la plaque 20, sur le tapis-convoyeur 10 situé au- dessous.
Des alimentations en air 18 et en eau 19 débouchent dans la buse : l'alimentation en air 18 est située vers l'entrée de la mèche 4 dans la buse 16 tandis que l'alimentation en eau 19 est placée vers la sortie de la mèche 4 en dehors de la buse 16.
L'alimentation en air 18, associée au venturi disposé juste en aval, permet l'éclatement de la mèche. L'alimentation en eau 19 permet d'alourdir la mèche ou plutôt les fils de base qui sont projetés sur le tapis 10 comme indiqué par les flèches A sur la figure 1.
Sans sortir du cadre de l'invention, une solution ou dispersion aqueuse diluée renfermant une substance active peut être via l'alimentation 19. Cette solution peut alors conférer au mat des propriétés particulières telle que la formation d'une fine pellicule en surface, ou une meilleure compatibilité avec la matière à renforcer.
A titre illustratif, en amont de la buse 16, le débit d'air est de l'ordre de 12 m3/h. Le débit de l'eau est de l'ordre de 30 litres par heure. Par ailleurs, pour assurer une vitesse d'entrée de la mèche 4 dans la buse
16 constante, on réglera les différents éléments de liaison de façon à ce que l'entrée de la mèche 4 dans la buse 16 soit située sur l'axe d'oscillation O.
Enfin, si une mèche particulièrement homogène doit être traitée, on pourra équiper l'organe oscillant 13 d'une plaque de rebond 20 liée à la buse 16 et située à proximité de la sortie de la buse. La mèche, incomplètement éclatée, vient ainsi frapper la plaque 20 et l'éclater totalement de sorte que les fils de base sont projetés de façon bien dispersée et bien homogène, sur le tapis 10 qui défile au- dessous. Avantageusement, un accouplement 14 permet de régler l'angle entre la plaque de rebond 20 et la buse 16 afin de diriger le faisceau de fils de base dès la sortie de la buse.
Une autre caractéristique intéressante de l'invention concerne la continuité dans le dévidage des bobines.
Comme il est visible sur la figure 2, l'installation selon l'invention peut comprendre deux groupes en parallèle.
Plus précisément, chaque groupe est ici constitué de : une bobine 1 , les poulies 5, 6, le moyen de traction 7, le détecteur 11 , la roue de déviation 12, et la buse 16.
Lorsqu'une bobine 1 est en phase de dévidage, tous les éléments associés et alignés avec cette bobine sont en fonctionnement et ils amènent la mèche 4 jusque dans la buse associée 16.
Lorsque le détecteur 9 détecte une absence de mèche 4 à son niveau, cela déclenche l'arrêt des divers éléments précités qui amenaient la mèche jusque dans la buse 16 ; simultanément cette détection déclenche la mise en route de l'autre groupe d'éléments (montés en série) parallèlement au premier groupe et qui dévident une deuxième bobine 1 , et amènent une autre mèche 4 jusque dans une autre buse 16. Cette alternance représente un gain considérable dans la production puisqu'elle permet de débiter en quasi-permanence du fil sur le tapis 10.
Pendant qu'une bobine est dévidée, un opérateur peut intervenir sur une bobine voisine inactive, la changer, pour préparer en temps masqué l'alimentation du deuxième groupe d'éléments. Pour être concret, on ne pourrait se permettre de dévider des rovings les uns après les autres avec une intervention humaine entre chaque dévidage. En effet un roving de 2400 tex, pesant environ 24 kg, contient 10000 mètres de mèche dévidée par exemple à la vitesse de 8 m/s. Ce dévidage prend environ 20 minutes. Industriellement, il est impensable d'arrêter la production toutes les 20 minutes pour changer un roving, avec un temps d'arrêt de quelques minutes entre chaque dévidage, avec une intervention humaine.
Il s'est donc avéré nécessaire de disposer différents dispositifs en série, pour former deux groupes de dispositifs parallèles et fonctionnant en alternance. Au niveau des buses 16, deux buses sont solidaires et oscillent en même temps, autour du même axe O, l'une débite et l'autre ne débite pas.
Un même moteur 74 fait fonctionner alternativement un dévideur ou l'autre ; et un inverseur (non représenté) fait passer l'air et le liquide d'alimentation d'une buse 16 à l'autre, au moment de l'alternance.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation de fabrication de mats formés de fils continus issus de bobines (1 ) et projetés sur un tapis-convoyeur (10), comprenant :
- au moins une bobine (1 ) supportée sur un axe (2) ; - un moyen (5, 6) de guidage d'une mèche (4) sortant d'une bobine (1 ) ;
- au moins un moyen (7) de traction de la mèche (4) ;
- un moyen (8) de projection des fils formant la mèche (4), sur ledit tapis- convoyeur (10) ; caractérisée en ce que lesdits moyens de guidage (5, 6), de traction (7) et de projection (8) de la mèche sont fixes, situés dans le prolongement les uns des autres et à un même niveau, en ce que le moyen (8) de projection comprend un bras oscillant destiné à projeter le fil transversalement au tapis-convoyeur (10) et en ce que le moyen de guidage (5, 6) de la mèche (4) est disposé de façon à ce que la mèche (4) se dévide par l'extérieur de la bobine (1 ).
2. Installation de fabrication selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen (3) de contrôle et de variation de la vitesse de l'axe (2) ladite bobine (1), en fonction notamment du diamètre extérieur de la bobine (1 ).
3. Installation de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage (5, 6), de traction (7) et de projection (8) de la mèche sont situés dans le prolongement les uns des autres et à un même niveau.
3. Installation de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen de synchronisation des vitesses de la mèche (4) sortant de la bobine (1 ) et de la mèche (4) dans le moyen de traction (7) qui est asservi à la bobine (1 ).
4. Installation de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen (9) de détection de présence de la mèche (4), disposé en aval de la ou de chaque bobine (1).
5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyen (7) de traction de la mèche comprend trois poulies (71 , 72 , 73) (ou godets) dont les axes sont horizontaux, parallèles entre eux, et un moteur (74) d'entraînement desdits godets.
6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen (11 ) de blocage de la mèche (4) lorsque celle-ci présente un diamètre supérieur à un seuil donné.
7. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un outil de coupe, associé au moyen de blocage (11) et disposé en aval de celui-ci, afin notamment de couper la mèche lorsque celle-ci est bloquée par ledit moyen (11 ).
8. Installation selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen de détection du mouvement de la mèche, disposé en aval du moyen de blocage (11) et associé au moyen (8) de projection du fil.
9. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bras oscillant (13) du moyen (8) de projection du fil sur le tapis-convoyeur (10) porte une buse (16) équipée de moyens d'alimentation en air comprimé (18 ) et en eau (19).
10. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite buse (16) comprend un venturi (17) disposé entre les moyens d'alimentation en air comprimé (18) et en eau (19).
11. Installation selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, caractérisée en ce que le bras oscillant porte en outre une plaque de rebond (20) placée en aval de ladite buse (16).
12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend deux bobines (1 ) chacune associée à un moyen (7) de traction de la mèche ; et en ce que lesdites bobines sont actionnées successivement.
13. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que à chaque moyen (7) de traction du fil est associé un moyen (9) de détection de présence, un moyen (11 ) de blocage de la mèche et un outil de coupe de la mèche.
14. Procédé de fabrication de mats formés de fils continus issus d'au moins une bobine et projetés sur un tapis-convoyeur (10) comprenant successivement les étapes suivantes :
- dévidement de la bobine (1 ) constituée d'une mèche (4) ;
- guidage de la mèche (4) en-dehors de la bobine (1 ) ; - traction de la mèche (4) ;
- éclatement de la mèche (4) en fils de base ;
- projection des fils transversalement au tapis-convoyeur (10) ; caractérisé en ce que les cinq étapes sont réalisées substantiellement dans Un même plan et à un même niveau, en ce que le dévidement de la bobine est réalisé par l'extérieur, et en ce que la projection des fils est réalisée par un bras dont l'axe d'oscillation est fixe.
15. Procédé de fabrication de mats selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'on synchronise la vitesse de traction de la mèche et sa vitesse de dévidement.
16. Procédé de fabrication de mats selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que l'on détecte la fin de dévidage de chaque bobine.
17. Procédé de fabrication de mats selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que l'on détecte en outre les anomalies dans le diamètre de la mèche déroulée.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'on coupe la mèche dès qu'une anomalie est détectée.
19. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'on fait fonctionner alternativement deux groupes de composants afin de dévider successivement plusieurs bobines.
20. Utilisation de l'installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 et/ou du procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 19 pour la fabrication de mats formés de fils continus de même nature.
21. Utilisation selon la revendication 20 pour la fabrication de mats formés de fils continus en verre.
22. Utilisation de l'installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 et/ou du procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 19 pour la fabrication de mats formés de fils continus de nature différente, comêlés.
23. Mat à fils continus en verre alcalino-résistant.
24. Composite comprenant un mat de la revendication précédente et une matrice cimentaire.
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