FR1449737A - Procédé de fabrication d'une nappe de fibres mêlées ou feutre - Google Patents
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Description
Procédé de fabrication d'une nappe de fibres mêlées ou feutre.
L'objet de la présente invention est un procédé de fabrication de feutre à fibres mêlées dans les trois dimensions, de grande uniformité, et ayant une résistance propre très élevée, tant dans la direction horizontale que dans la direction verticale réalisé à base de fibres synthétiques ou naturelles ainsi que de fibres en matière de base minérale..
On sait préparer des textiles non tissés dans lesquels un voile de carde est formé à partir de fibres de 3 à 20 cm environ de longueur de façon mécanique par effilochage sur cadres ou machine à carder et par superposition de nombreux voiles de carde les uns sur les autres; on obtient un produit plat du genre textile ayant une certaine résistance. Le dépôt successif peut être effectué sous des angles déterminés de sorte qu'à l'intérieur du produit plat une répartition des directions des fibres puisse être obtenue. De tels voiles ou feutres n'ont aucune résistance mécanique perpendiculairement à la surface et ne conviennent que pour des articles non tissés très minces. Il est usuel de renforcer transversalement de telles nappes par aiguillages, ce qui se fait par introduction et extraction d'une partie des fibres au travers des couches superposées.Les trous d'aiguillage qui en résultent créent cependant une hétérogénéité, et lors du renforcement usuel ultérieur de la nappe par liant polymère, il se produit une concentration du liant dans les trous d'aiguillages et une accumulation de fibres au voisinage immédiat. Dans les fibres synthétiques de titre fin les difficultés de traitement croissent en fonction de la finesse de la fibre. Il se présente souvent en outre une formation de n u̇ds du fait de l'aiguillage. Un autre inconvénient réside dans le, fait que sous l'effet d'une sollicitation plus forte dans le sens de la surface, les trous d'aiguilles s'ouvrent davantage et peuvent souvent amener une séparation du liant et de la fibre.
Un autre procédé connu pour la confection de voile de fibres mêlées à orientation tridimentionnelle de la direction des fibres consiste à faire tourbillonner des fibres courtes d'une longueur allant jusqu'à 50 mm dans un courant d'air et à les faire déposer sur un tambour aspirant perforé.
Ce procédé aboutit à la séparation des éléments d'un mélange de fibres différentes (par exemple selon leur nature, selon la grosseur des fibres ou leur longueur).
On sait enfin également confectionner des voiles de fibres mêlées selon deux dimensions suivant le principe de la technique de fabrication du papier.
On peut traiter dans ce cas des fibres d'une longueur allant jusqu'à 6 mm. Les dilutions nécessaires sont d'au moins 0,1 % de fibres. La cohésion des fibres dans le cas de fibres synthétiques est très faible et les voiles épais ont une forte tendance à se feuilleter.
Il a été trouvé qu'il est possible de fabriquer des voiles de fibres mêlées à orientation tridimentionnelles, de grande uniformité et ayant une résistance propre élevée tant dans la direction horizontale que dans la direction verticale en distribuant de façon homogène des fibres dans un fluide servant de phase continue dans lequel se trouve dispersée au moins une autre phase discontinue et en les laissant déposer pendant l'élimination de l'agent de répartition, puis le cas échéant en lavant et en séchant.
La mise en u̇vre du procédé permet de traiter des fibres synthétiques, des fibres naturelles ainsi que des fibres de matériaux minéraux seules ou en mélange les unes avec les autres. L'on considère comme fibres synthétiques avant tout des fibres telles que les polyamides, les polyesters, les poly- acrilonitriles, les chlorures de polyvinyle, les chorures de. polyvinylidène, les polyoléfines ainsi que les polyuréthanes, seuls ou en mélanges. On peut utiliser comme fibres naturelles la cellulose, la laine ou des fibres de cuir ainsi que la cellulose régénérée. Selon le procédé de l'invention les fibres minérales susceptibles d'être traitées sont la fibre de verre, la fibre d'amiante ou de laine minérale. On peut considérer comme polyamides par exemple le nylon 66, le nylon 6 et le nylon 3 et comme polyesters le téréphtalate de polyéthylène.Il n'est pas nécessaire de mélanger les fibres avant la mise en u̇vre du procédé ni de les soumettre à l'un quelconque des traitements usuels, dans ce cas, tels que l'ouvrage ou de cardage.
Selon le procédé de l'invention, il est possible de traiter des fibres d'une longueur allant jusqu'à 3 mm par concentration de 1 % de fibres et des fibres d'une longueur allant jusqu'à 40 mm par concentration de 0,1 % de fibres. Il est possible d'utiliser aussi bien des fibres d'une seule longueur que des mélanges de fibres de plusieurs longueurs et cela est particulièrement avantageux. On peut également dans ce cas utiliser des fibres de plus grandes longueurs encore que celles nommées cidessus lorsque leurs proportions sont modérées, par exemple comprises entre 3 et 4 % en poids de fibres de 45 mm de long. L'utilisation de fibres de longueurs diverses accroît encore l'uniformité du voile. De même, on peut également utiliser des mélanges de différents titres.Le risque de séparation des constituants, c'est-à-dire le dépôt préférentiel des titres les plus élevés et des fibres les plus courtes ainsi que cela se produit facilement selon le principe de la fabrication de nappes par voie aérodynamique ne se présente pas.
Les fibres de sections profilées telles que par exemple sections triangulaires, en étoile, en ellipse, en H ou toutes autres formes peuvent être utilisées en totalité ou en partie avec de bons résultats dans la fabrication de voiles selon le procédé de l'invention.
Outre les fibres citées ci-dessus, on peut également utiliser avec grands avantages des fibres ayant tendance à se plisser ou à se créper. Le déclenchement ultérieur du retrait plissement ou de crêpage, par exemple sous l'effet d'un traitement calorifique ou d'un traitement à l'aide d'un agent gonflant donne lieu à une amélioration considérable des propriétés du voile obtenu selon l'invention. Alors que l'hétérogénéité des voiles irréguliers produits sur machine à carder est considérablement accrue au cours de l'opération de retrait ou de plissement, ce risque est extrêmement réduit dans les voiles de fibres mêlées produits selon le procédé de Finvention.
Il est également possible d'utiliser des fibres préalablement crépées, cependant dans ce cas la limite supérieure des longueurs des fibres utilisables est de quelques 5 à 10 mm plus faible que dans le cas des fibres lisses non crépées. Un effet très satisfaisant est obtenu lorsque l'on utilise pour une partie des fibres avantageusement de longueur moyenne préalablement crépées.
Il est avantageux, en vue de la consolidation ultérieure du voile d'y mélanger des fibres qui dans des conditions déterminées, par exemple sous l'effet d'une élévation de température, ou de l'addition d'un agent gonflant exercent une action collante.
On utilise comme phase continue du système multiphasé, dans lequel selon l'invention sont distribuées les fibres, un liquide, avantageusement de l'eau ou une solution aqueuse. On utilise comme phase ou phases dispersées des matières gazeuses et/ou des fluides et/ou solides et dans le mode de réalisation du procédé selon l'invention il est utilisé avantageusement comme phase discontinue un gaz ou un liquide non miscible à la phase continue.
On peut utiliser comme gaz par exemple de l'azote ou de l'anhydride carbonique, mais avantageusement cependant de l'air. Comme liquide, ceux qui ne sont pas misicibles à l'eau par exemple l'huile de paraffine, le monochlorobenzène. l'huile de machine, l'huile de diesel, le toluène, l'acide ricinoléique, des monomères liquides tels que le styrolène ou l'acrylate de butyle et comme matières solides des pigments, des charges de remplissage, et des liants tels que des latex de caoutchoucs naturels ou synthétiques. Le système multiphase peut en outre contenir des agents de dispersion et/ou des agents épaississants sous forme diluée.
On peut utiliser comme agents de dispersion, des composés en général ioniques de masse moléculaire faible ou élevée qui sont également connus comme agents tensio-actifs tels que par exemple l'oléate de potassium, ou l'acide poly acrylique. Les sels de l'acide polyacrylique et en particulier le sel de morpholine de l'acide polyacrylique se sont révélés particulièrement appropriés. Des matières solubles dans l'eau de poids moléculaire élevé telles que par exemple l'alcool de polyvinyle, l'oxyde de polyéthylène. la gélatine et la méthyle cellulose peuvent être utilisées comme agents épaississants.
Ces agents sont utilisés selon l'invention en quantités allant de 0,05 à 2 % rapporté à la phase continue.
L'établissement du système multiphase et la distribution des fibres dans ce milieu peut selon l'invention être effectuée par agitation à vitesse élevée par l'effet des ultrasons ou par le bouillonnement. par l'air ou d'autres gaz. Il est même dans l'esprit de l'invention de produire le gaz utilisé comme phase discontinue dans la solution par exemple par dégagement d'anhydride carbonique contenu dans des carbonates.Ceci peut être effectué par exem- ple lorsque l'on agite les fibres dans une solution d'un carbonate tel que le. bicarbonate de soude, du carbonate de soude, ou du carbonate de potassium, et que l'on libère l'anhydride carbonique par addition d'acides minéraux tels que l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique ou par l'acide acétique, ce qui peut être également effectué en utilisant à la place de carbonates solubles des dispersions de carbonates insolubles. D'autre part le dégagement d'anhydride carbonique peut être également effectué en introduisant les carbonates par exemple sous l'agitation rapide lors de la mise en suspension des fibres dans une solution aqueuse des acides ci-dessus mentionnés.
Une autre possibilité de production de bulles de gaz qui est souvent recommandable dans la mise en u̇vre en continu du procédé consiste à amener la suspension liquide de fibres sur une plaque filtrante dont les pores laissent échapper de l'air sous pression se trouvant sous la plaque. L'utilisation de bulles de vapeur qui peuvent être produites en élevant la température de. la phase continue utilisée et/ou en abaissant la pression, présente dans de nombreux cas des avantages car l'affaissement de la mousse facilite et accélère l'élimination de l'agent moussant au moment du dépôt. L'élimination des agents de dispersion des fibres peut être effectuée par le dépôt sur un support perméable par décantation ou écoulement, le cas échéant avec aspiration et/ou par extraction par pression.Les nappes déposées peuvent encore en cas de besoin être lavées à l'eau ou par des solutions aqueuses contenant des agents tensio-actifs ou des solvants organiques.
Pour mettre en u̇vre le procédé selon l'invention on réalise par exemple une suspension des fibres dans l'eau en présence d'un agent de dispersion soluble dans l'eau et d'un agent épaississant soluble et l'on agite le tout à l'aide d'un agitateur rapide jusqu'à contribution d'un système d'air/ eau ayant une fluidité suffisante. Dans la mousse fluide ainsi constituée, dans laquelle .le rapport volumétrique de l'eau à l'air est par exemple de 0,5 à 5 : 1 avantageusement d'environ de 1 : 1, l'agent épaississeur agit comme créateur de mousse et comme stabilisateur. Les fibres devenues mouillables par l'agent de dispersion se logent aux parois des bulles d'air et appartiennent en général selon la longueur des fibres à un grand nombre de parois de bulles simultanément. Elles contribuent à stabiliser la mousse.Ce système fixe les fibres en position statistique tridimensionnelle et elles peuvent ainsi être déposées sur une plaque filtrante ou tamisante ou sur une toile tamisante circulante. La distribution de position tridimensionnelle est ainsi obtenue, ce qui n'est pas le cas lors du dépôt à partir d'un système à une seule phase. Il est surprenant et c'est un avantage particulier du procédé de l'invention que par ce moyen et même avec des concentrations de fibres de 1 % de fibres synthétiques d'une longueur allant jusqu'à 30 mm et avec une concentration de 0,1 % de fibres allant jusquà 40 mm, on puisse produire des nappes de qualités parfaite.
Un autre avantage très décisif du procédé réside dans le fait que les fibres de la nappe se distribuent selon une répartition statistique tridimensionnelle, c'est-à-dire qu'une partie des fibres est également orientée dans le sens de l'épaisseur de la formation de la nappe et ainsi garantit la cohésion dans le sens perpendiculaire à l'épaisseur par d'innombrables entrelacs de fils individuels. A la différence de ce qui se passe dans les voiles cardés traités à l'aiguille, celles des fibres qui assurent la cohésion transversale ne sont pas disposées perpendiculairement ou presque perpendiculairement par rapport aux voiles, mais les traversent selon un angle plat.
Dans les voiles de poids unitaire élevé chaque fibre ne traverse pas la totalité de la couche. Comme cependant les fibres de chaque couche sont entre. lacées avec celles des couches voisines la liaison d'ensemble est solide dans le sens tranversal et ne présente pas de tendance au feuilletage. De telles structures correspondent assez bien à la construction morphologique de matières naturelles similaires aux voiles telles que par exemple l'écorce ou le cuir.
L'épaisseur maximale G (en g/m ) qu'une fibre quelconque peut traverser, dépend de la longueur des fibres et de la dilution de la suspension suivant la relation suivante
dans laquelle :
l = longueur maximale des fibres en centimètre; c = concentration des fibres dans l'eau en pourcentage pondéral; Vk = volume de la phase continue; Vd = volume de la phase discontinue.
La position des fibres dans la suspension battue en mousse puis dans le voile achevé après dépôt est représentée schématiquement dans les figures 1 et 2.
Dans ces dessins une phase continue est désignée par 11, une phase discontinue sous forme de bulles ou de gouttelettes par 12, les fibres distribuées schématiquement par 13 la limite inférieure par 14, sous forme générale d'un tamis à maille fine, une limite supérieure par 15 matérialisée par exemple par un tamis ou une feuille, les fibres après dépôt, écoulement et aspiration de la phase multiple sont désignées dans leur état entrelacé par la référence 16.
La cohésion des fibres dans le voile obtenu selon le procédé de l'invention est telle que sans aucun traitement additionnel, tel que par exemple l'aspersion de liant ou le traitement par aiguillage, le voile, tant à l'état sec qu'à l'état imbibé, supporte son propre poids et peut être travaillé à la machine. La longueur de rupture d'un tel voile en fibres de téréphtalate de polyéthylène de 15 à 20 mm de long atteint, à l'état imbibé dans lequel il contient presque dix fois son poids sec en eau, entre 5 et 10 m.
Un avantage particulier du procédé réside dans l'homogénéité irréalisable par d'autres procédés de fabrications de voiles, c'est-à-dire par le caractère extrêmement faible des écarts ou variations du poids unitaire du voile, tel qu'on ne peut l'obtenir couramment que dans le papier. Le tableau 1 donne les coefficients de variations observés par exemple sur quelques voiles du commerce fabriqués à l'aide de machine à carder, ainsi que ceux de quelques voiles préparés selon le procédé de l'invention. Il s'agit dans tous les cas de brins de fibres de téréphthalate de polyéthylène haché. Il a été à chaque fois prélevé des échantillons de 50 mm de diamètre d'un grand nombre d'emplacement statistiquement dispersés du voile sec et exempts de liant et leur poids a été déterminé. Le coefficient de variation V a été établi selon la définition :
formule
Dans cette formule m est la valeur moyenne de toutes les mesures, n le nombre de mesures, Xi l'écart de chaque mesure de la moyenne.
L'objet de la présente invention est un procédé de fabrication de feutre à fibres mêlées dans les trois dimensions, de grande uniformité, et ayant une résistance propre très élevée, tant dans la direction horizontale que dans la direction verticale réalisé à base de fibres synthétiques ou naturelles ainsi que de fibres en matière de base minérale..
On sait préparer des textiles non tissés dans lesquels un voile de carde est formé à partir de fibres de 3 à 20 cm environ de longueur de façon mécanique par effilochage sur cadres ou machine à carder et par superposition de nombreux voiles de carde les uns sur les autres; on obtient un produit plat du genre textile ayant une certaine résistance. Le dépôt successif peut être effectué sous des angles déterminés de sorte qu'à l'intérieur du produit plat une répartition des directions des fibres puisse être obtenue. De tels voiles ou feutres n'ont aucune résistance mécanique perpendiculairement à la surface et ne conviennent que pour des articles non tissés très minces. Il est usuel de renforcer transversalement de telles nappes par aiguillages, ce qui se fait par introduction et extraction d'une partie des fibres au travers des couches superposées.Les trous d'aiguillage qui en résultent créent cependant une hétérogénéité, et lors du renforcement usuel ultérieur de la nappe par liant polymère, il se produit une concentration du liant dans les trous d'aiguillages et une accumulation de fibres au voisinage immédiat. Dans les fibres synthétiques de titre fin les difficultés de traitement croissent en fonction de la finesse de la fibre. Il se présente souvent en outre une formation de n u̇ds du fait de l'aiguillage. Un autre inconvénient réside dans le, fait que sous l'effet d'une sollicitation plus forte dans le sens de la surface, les trous d'aiguilles s'ouvrent davantage et peuvent souvent amener une séparation du liant et de la fibre.
Un autre procédé connu pour la confection de voile de fibres mêlées à orientation tridimentionnelle de la direction des fibres consiste à faire tourbillonner des fibres courtes d'une longueur allant jusqu'à 50 mm dans un courant d'air et à les faire déposer sur un tambour aspirant perforé.
Ce procédé aboutit à la séparation des éléments d'un mélange de fibres différentes (par exemple selon leur nature, selon la grosseur des fibres ou leur longueur).
On sait enfin également confectionner des voiles de fibres mêlées selon deux dimensions suivant le principe de la technique de fabrication du papier.
On peut traiter dans ce cas des fibres d'une longueur allant jusqu'à 6 mm. Les dilutions nécessaires sont d'au moins 0,1 % de fibres. La cohésion des fibres dans le cas de fibres synthétiques est très faible et les voiles épais ont une forte tendance à se feuilleter.
Il a été trouvé qu'il est possible de fabriquer des voiles de fibres mêlées à orientation tridimentionnelles, de grande uniformité et ayant une résistance propre élevée tant dans la direction horizontale que dans la direction verticale en distribuant de façon homogène des fibres dans un fluide servant de phase continue dans lequel se trouve dispersée au moins une autre phase discontinue et en les laissant déposer pendant l'élimination de l'agent de répartition, puis le cas échéant en lavant et en séchant.
La mise en u̇vre du procédé permet de traiter des fibres synthétiques, des fibres naturelles ainsi que des fibres de matériaux minéraux seules ou en mélange les unes avec les autres. L'on considère comme fibres synthétiques avant tout des fibres telles que les polyamides, les polyesters, les poly- acrilonitriles, les chlorures de polyvinyle, les chorures de. polyvinylidène, les polyoléfines ainsi que les polyuréthanes, seuls ou en mélanges. On peut utiliser comme fibres naturelles la cellulose, la laine ou des fibres de cuir ainsi que la cellulose régénérée. Selon le procédé de l'invention les fibres minérales susceptibles d'être traitées sont la fibre de verre, la fibre d'amiante ou de laine minérale. On peut considérer comme polyamides par exemple le nylon 66, le nylon 6 et le nylon 3 et comme polyesters le téréphtalate de polyéthylène.Il n'est pas nécessaire de mélanger les fibres avant la mise en u̇vre du procédé ni de les soumettre à l'un quelconque des traitements usuels, dans ce cas, tels que l'ouvrage ou de cardage.
Selon le procédé de l'invention, il est possible de traiter des fibres d'une longueur allant jusqu'à 3 mm par concentration de 1 % de fibres et des fibres d'une longueur allant jusqu'à 40 mm par concentration de 0,1 % de fibres. Il est possible d'utiliser aussi bien des fibres d'une seule longueur que des mélanges de fibres de plusieurs longueurs et cela est particulièrement avantageux. On peut également dans ce cas utiliser des fibres de plus grandes longueurs encore que celles nommées cidessus lorsque leurs proportions sont modérées, par exemple comprises entre 3 et 4 % en poids de fibres de 45 mm de long. L'utilisation de fibres de longueurs diverses accroît encore l'uniformité du voile. De même, on peut également utiliser des mélanges de différents titres.Le risque de séparation des constituants, c'est-à-dire le dépôt préférentiel des titres les plus élevés et des fibres les plus courtes ainsi que cela se produit facilement selon le principe de la fabrication de nappes par voie aérodynamique ne se présente pas.
Les fibres de sections profilées telles que par exemple sections triangulaires, en étoile, en ellipse, en H ou toutes autres formes peuvent être utilisées en totalité ou en partie avec de bons résultats dans la fabrication de voiles selon le procédé de l'invention.
Outre les fibres citées ci-dessus, on peut également utiliser avec grands avantages des fibres ayant tendance à se plisser ou à se créper. Le déclenchement ultérieur du retrait plissement ou de crêpage, par exemple sous l'effet d'un traitement calorifique ou d'un traitement à l'aide d'un agent gonflant donne lieu à une amélioration considérable des propriétés du voile obtenu selon l'invention. Alors que l'hétérogénéité des voiles irréguliers produits sur machine à carder est considérablement accrue au cours de l'opération de retrait ou de plissement, ce risque est extrêmement réduit dans les voiles de fibres mêlées produits selon le procédé de Finvention.
Il est également possible d'utiliser des fibres préalablement crépées, cependant dans ce cas la limite supérieure des longueurs des fibres utilisables est de quelques 5 à 10 mm plus faible que dans le cas des fibres lisses non crépées. Un effet très satisfaisant est obtenu lorsque l'on utilise pour une partie des fibres avantageusement de longueur moyenne préalablement crépées.
Il est avantageux, en vue de la consolidation ultérieure du voile d'y mélanger des fibres qui dans des conditions déterminées, par exemple sous l'effet d'une élévation de température, ou de l'addition d'un agent gonflant exercent une action collante.
On utilise comme phase continue du système multiphasé, dans lequel selon l'invention sont distribuées les fibres, un liquide, avantageusement de l'eau ou une solution aqueuse. On utilise comme phase ou phases dispersées des matières gazeuses et/ou des fluides et/ou solides et dans le mode de réalisation du procédé selon l'invention il est utilisé avantageusement comme phase discontinue un gaz ou un liquide non miscible à la phase continue.
On peut utiliser comme gaz par exemple de l'azote ou de l'anhydride carbonique, mais avantageusement cependant de l'air. Comme liquide, ceux qui ne sont pas misicibles à l'eau par exemple l'huile de paraffine, le monochlorobenzène. l'huile de machine, l'huile de diesel, le toluène, l'acide ricinoléique, des monomères liquides tels que le styrolène ou l'acrylate de butyle et comme matières solides des pigments, des charges de remplissage, et des liants tels que des latex de caoutchoucs naturels ou synthétiques. Le système multiphase peut en outre contenir des agents de dispersion et/ou des agents épaississants sous forme diluée.
On peut utiliser comme agents de dispersion, des composés en général ioniques de masse moléculaire faible ou élevée qui sont également connus comme agents tensio-actifs tels que par exemple l'oléate de potassium, ou l'acide poly acrylique. Les sels de l'acide polyacrylique et en particulier le sel de morpholine de l'acide polyacrylique se sont révélés particulièrement appropriés. Des matières solubles dans l'eau de poids moléculaire élevé telles que par exemple l'alcool de polyvinyle, l'oxyde de polyéthylène. la gélatine et la méthyle cellulose peuvent être utilisées comme agents épaississants.
Ces agents sont utilisés selon l'invention en quantités allant de 0,05 à 2 % rapporté à la phase continue.
L'établissement du système multiphase et la distribution des fibres dans ce milieu peut selon l'invention être effectuée par agitation à vitesse élevée par l'effet des ultrasons ou par le bouillonnement. par l'air ou d'autres gaz. Il est même dans l'esprit de l'invention de produire le gaz utilisé comme phase discontinue dans la solution par exemple par dégagement d'anhydride carbonique contenu dans des carbonates.Ceci peut être effectué par exem- ple lorsque l'on agite les fibres dans une solution d'un carbonate tel que le. bicarbonate de soude, du carbonate de soude, ou du carbonate de potassium, et que l'on libère l'anhydride carbonique par addition d'acides minéraux tels que l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique ou par l'acide acétique, ce qui peut être également effectué en utilisant à la place de carbonates solubles des dispersions de carbonates insolubles. D'autre part le dégagement d'anhydride carbonique peut être également effectué en introduisant les carbonates par exemple sous l'agitation rapide lors de la mise en suspension des fibres dans une solution aqueuse des acides ci-dessus mentionnés.
Une autre possibilité de production de bulles de gaz qui est souvent recommandable dans la mise en u̇vre en continu du procédé consiste à amener la suspension liquide de fibres sur une plaque filtrante dont les pores laissent échapper de l'air sous pression se trouvant sous la plaque. L'utilisation de bulles de vapeur qui peuvent être produites en élevant la température de. la phase continue utilisée et/ou en abaissant la pression, présente dans de nombreux cas des avantages car l'affaissement de la mousse facilite et accélère l'élimination de l'agent moussant au moment du dépôt. L'élimination des agents de dispersion des fibres peut être effectuée par le dépôt sur un support perméable par décantation ou écoulement, le cas échéant avec aspiration et/ou par extraction par pression.Les nappes déposées peuvent encore en cas de besoin être lavées à l'eau ou par des solutions aqueuses contenant des agents tensio-actifs ou des solvants organiques.
Pour mettre en u̇vre le procédé selon l'invention on réalise par exemple une suspension des fibres dans l'eau en présence d'un agent de dispersion soluble dans l'eau et d'un agent épaississant soluble et l'on agite le tout à l'aide d'un agitateur rapide jusqu'à contribution d'un système d'air/ eau ayant une fluidité suffisante. Dans la mousse fluide ainsi constituée, dans laquelle .le rapport volumétrique de l'eau à l'air est par exemple de 0,5 à 5 : 1 avantageusement d'environ de 1 : 1, l'agent épaississeur agit comme créateur de mousse et comme stabilisateur. Les fibres devenues mouillables par l'agent de dispersion se logent aux parois des bulles d'air et appartiennent en général selon la longueur des fibres à un grand nombre de parois de bulles simultanément. Elles contribuent à stabiliser la mousse.Ce système fixe les fibres en position statistique tridimensionnelle et elles peuvent ainsi être déposées sur une plaque filtrante ou tamisante ou sur une toile tamisante circulante. La distribution de position tridimensionnelle est ainsi obtenue, ce qui n'est pas le cas lors du dépôt à partir d'un système à une seule phase. Il est surprenant et c'est un avantage particulier du procédé de l'invention que par ce moyen et même avec des concentrations de fibres de 1 % de fibres synthétiques d'une longueur allant jusqu'à 30 mm et avec une concentration de 0,1 % de fibres allant jusquà 40 mm, on puisse produire des nappes de qualités parfaite.
Un autre avantage très décisif du procédé réside dans le fait que les fibres de la nappe se distribuent selon une répartition statistique tridimensionnelle, c'est-à-dire qu'une partie des fibres est également orientée dans le sens de l'épaisseur de la formation de la nappe et ainsi garantit la cohésion dans le sens perpendiculaire à l'épaisseur par d'innombrables entrelacs de fils individuels. A la différence de ce qui se passe dans les voiles cardés traités à l'aiguille, celles des fibres qui assurent la cohésion transversale ne sont pas disposées perpendiculairement ou presque perpendiculairement par rapport aux voiles, mais les traversent selon un angle plat.
Dans les voiles de poids unitaire élevé chaque fibre ne traverse pas la totalité de la couche. Comme cependant les fibres de chaque couche sont entre. lacées avec celles des couches voisines la liaison d'ensemble est solide dans le sens tranversal et ne présente pas de tendance au feuilletage. De telles structures correspondent assez bien à la construction morphologique de matières naturelles similaires aux voiles telles que par exemple l'écorce ou le cuir.
L'épaisseur maximale G (en g/m ) qu'une fibre quelconque peut traverser, dépend de la longueur des fibres et de la dilution de la suspension suivant la relation suivante
dans laquelle :
l = longueur maximale des fibres en centimètre; c = concentration des fibres dans l'eau en pourcentage pondéral; Vk = volume de la phase continue; Vd = volume de la phase discontinue.
La position des fibres dans la suspension battue en mousse puis dans le voile achevé après dépôt est représentée schématiquement dans les figures 1 et 2.
Dans ces dessins une phase continue est désignée par 11, une phase discontinue sous forme de bulles ou de gouttelettes par 12, les fibres distribuées schématiquement par 13 la limite inférieure par 14, sous forme générale d'un tamis à maille fine, une limite supérieure par 15 matérialisée par exemple par un tamis ou une feuille, les fibres après dépôt, écoulement et aspiration de la phase multiple sont désignées dans leur état entrelacé par la référence 16.
La cohésion des fibres dans le voile obtenu selon le procédé de l'invention est telle que sans aucun traitement additionnel, tel que par exemple l'aspersion de liant ou le traitement par aiguillage, le voile, tant à l'état sec qu'à l'état imbibé, supporte son propre poids et peut être travaillé à la machine. La longueur de rupture d'un tel voile en fibres de téréphtalate de polyéthylène de 15 à 20 mm de long atteint, à l'état imbibé dans lequel il contient presque dix fois son poids sec en eau, entre 5 et 10 m.
Un avantage particulier du procédé réside dans l'homogénéité irréalisable par d'autres procédés de fabrications de voiles, c'est-à-dire par le caractère extrêmement faible des écarts ou variations du poids unitaire du voile, tel qu'on ne peut l'obtenir couramment que dans le papier. Le tableau 1 donne les coefficients de variations observés par exemple sur quelques voiles du commerce fabriqués à l'aide de machine à carder, ainsi que ceux de quelques voiles préparés selon le procédé de l'invention. Il s'agit dans tous les cas de brins de fibres de téréphthalate de polyéthylène haché. Il a été à chaque fois prélevé des échantillons de 50 mm de diamètre d'un grand nombre d'emplacement statistiquement dispersés du voile sec et exempts de liant et leur poids a été déterminé. Le coefficient de variation V a été établi selon la définition :
formule
Dans cette formule m est la valeur moyenne de toutes les mesures, n le nombre de mesures, Xi l'écart de chaque mesure de la moyenne.
TABLEAU I
L'épaisseur du voile n'est pas limitée en principe par le procédé. On peut confectionner sans difficulté des voiles d'une épaisseur allant de 10 g au mètre carré jusqu'à par exemple 600 g/m et il est également possible de réaliser des voiles dont le poids unitaire soit plusieurs fois supérieur à ceci.
Il est également possible, de fabriquer des voiles lourds en déposant successivement l'un par dessus l'autre plusieurs voiles et en aspirant la suspension de fibres à travers le voile déposé le premier, ce qui permet d'obtenir une bonne solidité transversale. Selon un mode particulier de mise en u̇vre du procédé de l'invention, l'on fabrique des voiles à partir de la suspension selon l'invention en plusieurs couches par dépôts successifs, dans lesquels les couches successives peuvent présenter une autre composition en fibres, en longueur de fibres et/ou en titre.
On peut par exemple préparer par ce moyen des voiles dont la densité ou la compacité est progressivement croissante vers l'extérieur.
Il est désirable pour de nombreux emplois de combiner des voiles ainsi préparés avec un tissu, un treillis ou un voile fabriqué selon un autre procédé comme par exemple, à l'aide d'une machine à carder à partir de mèches ou brins plus longs. Selon un autre mode de réalisation du procédé, les suspensions de fibres sont déposées sur un tissu textile, un treillis ou un voile mince cardé au lieu d'être déposées sur un tamis métallique à mailles fines ou une toile métallique et travaillées ou ouvrées ensuite sur ce support. Ce mode de réalisation peut être modifié de telle sorte que selon le procédé multicouche, une ou plusieurs couches de tissus, treillis ou voile cardé soient logées ou insérées ou noyées dans le voile selon l'invention.L'utilisation de tissus, treillis ou voile cardé en fibres aptes au crépage ou retrait, permet de denteler les couches stratifiées par traitement ultérieur de retrait ou de crépage du stratifié, le cas échéant, avec application simultanée d'une pression extérieure. Les voiles complexes ainsi confectionnés peuvent présenter dans une ou plusieurs directions des caractéristiques mécaniques préférentielles orientées, soit en résistance, soit en allongement.
Le procédé de la présente invention peut être réalisé avec de bons résultats selon un procédé de travail en continu. La figure 3 représente schématiquement un exemple d'un tel procédé.
L'eau 21 qui contient de l'air ou de l'huile à l'état finement dispersé ainsi que les additifs selon l'invention à l'état dissous est introduite dans un mélangeur 20 avec un agitateur 23 en quantité contrôlée venant du circuit 29. Les fibres sont introduites par 22 par un dispositif d'alimentation doseur connu (non représenté). Afin de faciliter le dosage, elles peuvent être immédiatement découpées selon un procédé connu, à la longueur voulue, au passage de l'orifice 22.
Le système dispersé air-eau-fibres ou huile-eaufibres 39 qui est encore relativement fluide, est déposé sur un tamis roulant 25, par l'intermédiaire d'une soupape d'évacuation 38, réglable, suivie d'un distributeur à fente large 24, à la suite de quoi la phase liquide s'écoule pour la plus grande partie dans les entonnoirs collecteurs 26 et le reste est repris par une bouche d'aspiration 27 où est entretenue en permanence une dépression par 41.
Le dépôt des fibres reçoit l'aide d'une contre toile tamisante 31 circulant en 32 et qui se rapproche de la toile tamisante inférieure en fonction de la contraction de la pâte. Le voile est débarrassé des additifs épaississants et dispersants par une douche d'arrosage. L'eau de lavage peut être reprise par un entonnoir 28 pour laver le tamis circulant sur son trajet de retour et le débarrasser des résidus de fibres présents. L'élimination de l'agent de dispersion est complétée par les cylindres presseurs 33 et 36. Après le passage sous un tunnel sécheur 37, le voile achevé 40 peut être extrait en vue d'une ouverture ultérieure.
Au cas où il serait prévu d'autres traitements avec des dispersions aqueuses ou des latex, le séchage est superflu.
Pour la fabrication de voiles de poids unitaire élevé, il est avantageux de déposer la suspension contenant des fibres sur une toile tamisante circulante effectuant un mouvement ascendant dans le sens de sa circulation.
Les voiles obtenus selon le procédé de l'invention peuvent ensuite être consolidés par traitement aux aiguilles, coutures, piqûres par des liants polymères, par l'addition de fibres collables par chauffage ou par tout autre procédé connu.
Le procédé selon l'invention constitue d'une façon idéale, un achèvement et une amélioration fondamentale des procédés de fabrication de voiles connus dans l'art antérieur, car il permet de produire de véritables voiles de fibres mêlées, c'est-àdire tridimensionnelles et favorise la fabrication de voiles à partir de fibres de titre très fin et de longueur allant de 1 à 40 mm. Le procédé présente en outre l'avantage d'être très économique, car il peut être facilement mis en u̇vre de façon continue, sur des machines à papier modifiées.Comme dans la fabrication du papier, la vitesse des machines dépend en principe de la vitesse de séchage de la suspension de fibres déposées, les vitesses de machine, utilisables dans le procédé selon l'invention, lors de l'utilisation de fibres synthétiques, qui, en général, sont plus rapidement essorées que par exemple les fibres de cellulose, sont du même ordre de grandeur que celles de la fabrication du papier.
L'invention est illustrée par les exemples suivants, mais n'est pas limitée.
Exemple 1. - On prépare une solution aqueuse qui contient :
0,1 % d'acide polyacrylique du type K 155/3 de la Société dite Basf Ludwigshafen; 0,2 % de morpholine ; 0,2 % de methylcellulose du type Tylose MH 3000; 0,2 % d'un agent tensio-actif vendu dans le com- merce sous le nom de Spüli; 30 litres de cette solution sont introduits dans un mélangeur rapide de 100 litres de la firme Papenmeier, Pivitsheide b. Detmold (année de construction 1955) tournant à une vitesse de 1400 t/mn avec :
20 g de fibres de téréphtalate de polyéthylène d'une longueur de brins 20 mm, 1,2 den., 20 g de fibres de téréphtalate de polyéthylène d'une longueur de brins 15 mm, 1,2 den., 20 g de fibres de téréphtalate de polyéthylène d'une longueur de brins 10 mm, 1,2 den. crépu, 20 g de fibres de téréphtalate de polyéthylène d'une longueur de brins 5 mm, 1,2 den. crépu, 20 g linters de cellulose d'une longueur moyenne de 2 mm.
En cinq minutes, ce mélange est transformé en une mousse légère fluide, d'un volume d'environ 70 litres que l'on coule immédiatement sur une toile de tamisage métallique à mailles fines, d'une surface de 1 X 0,4 m et on la presse avec un tamis, puis on la lave à plusieurs reprises avec de l'eau. Le voile en libres mêlées résultant peut être travaillé tant à l'état imbibé d'eau qu'à l'état sec. Son poids unitaire est de 250 g au m . Les voiles obtenus de la sorte peuvent être consolidés par des liants plastiques ou élastiques, selon des procédés connus et trouver son utilisation comme garniture ou charge de remplissage dans des tissus ou comme support pour des cuirs artificiels.
Exemple 2. - On mélange 10 litres d'une solution aqueuse qui contient :
0,5 % d'acide polyacrylique du type K 155/3 de la Société dite Basf Ludwigshafen; 1 % de morpholine; 0.2 % d'un émulsateur du type Tween 21 de la Société Goldschmidt AG Essen avec 5 kg de chlorobenzène ce mélange est agité avec 30 g en tout de libres de la composition donnée dans l'exemple 1, dans un mélangeur Papenmeier, d'une capacité de 100 litres pendant cinq minutes, ce, qui n'entraîne pratiquement pas d'augmentation de volume. 3,5 kg de ce mélange sont versés sur un tamis à mailles fines d'un diamètre de 20 cm, et pressés avec un autre tamis, puis lavés à l'aide d'une solution savonneuse diluée et à l'eau. Le voile résultant a une bonne solidité à l'état mouillé comme à l'état sec et peut être ouvré à l'état humide ou à l'état imbibé. Après séchage, son poids unitaire est de 210 g/cm .
Exemple 3. - On agite pendant cinq minutes à 700 t/mn dans un mélangeur Papenmeier, d'une capacité de 100 litres, 15 litres d'une solution aqueuse contenant :
0,2 % d'acide polyacrylique du type K 155/3; 0,4 % de morpholine; 0,2 % de méthyl cellulose du type Tylose MH 3000, avec 30 g de fibres de la composition donnée dans l'exemple 1. On ajoute alors au mélange non mousseux 300 g de carbonate acide de soude puis une minute après 350 g d'acide chlorhydrique concentré et 30 g d'additif Spüli, à la suite de quoi le mélange mousse jusqu'à atteindre un volume de 80 litres.
20 litres de celui-ci sont versés sur un tamis à malles fines de 20 cm de diamètre puis pressés par un tamis et lavés à plusieurs reprises à l'eau.
Après séchage, on obtient un voile similaire à du papier d'un poids unitaire de 120 g/em -' ayant une très bonne solidité à l'état sec ou mouillé et une très bonne homogénéité. Si l'on utilise au lieu de linters de cellulose des fibres de téréphtalate de polyéthylène de 1,2 den. d'une longueur de 1 mm, le voile présente un toucher textile comme celui qui est obtenu par exemple après l'exemple 1.
Exemple 4. - On agite dans un mélangeur à une vitesse de 1400 t/mn pendant une durée de trois minutes 30 litres d'une solution aqueuse contenant :
0,5 % d'acide polyacrylique du type K 155/3 de la Société dite Basf Ludwigshafen; 1 % de morpholine; 0,2 Se de méthylcellulose du type Tylose MH 3000; 0,1 % d'agent tensio-actif mis en vente dans le commerce sous le nom de Spiili ; 1,0 % de la dispersion de pigment (à 50 %) du type noir Melustral de la Société dite Farbwerke Hoechst Ag avec 60 g d'un mélange de :
20 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 1 mm 1,2 den.; 20 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 5 mm, 1.2 den.; 20 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 10 mm, 1,2 den.; 30 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 15 mm, 1,2 den.; 5 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 20 mm, 1,2 den.; 5 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 25 mm, 1.2 den., ce qui a pour effet de doubler environ le volume. On verse 3 kg de ce mélange sur un tamis à mailles fines de 20 cm de diamètre et l'on presse à l'aide d'un tamis. l'on aspire et l'on sèche. Le voile présente après séchage un poids unitaire de 190 g au m , a une solidité mécanique qui lui permet de se supporter lui-même et présente un toucher très doux.
Le pigment est réparti de façon parfaitement uniforme.
Exemple 5. - On émulsionne dans un mélangeur à 1400 t/mn pendant trois minutes 15,6 kg d'une solution aqueuse contenant :
0,75 % d'acide polyacrylique; 1,5 % de morpholine ; 0,2 % d'un agent tensio-actif du type Tween R81, avec 50 g du mélange de fibres mentionné dans l'exemple 2, et 9,4 g d'huile de diésel, et comme dans l'exemple 4 on dépose cette émulsion en partie sur un tamis à mailles fines, on presse et l'on lave avec une solution savonneuse et de l'eau. Le poids après séchage du voile atteint 170 g au m , la qualité correspond pratiquement à celle de l'exemple 4.
Exemple 6. - On mélange dans un mélangeur à 1 400 t/mn pendant une durée de trois minutes, 19 g d'une solution aqueuse qui contient :
0,62 % d'acide polyacrylique; et 1,24 % de morpholine, avec 50 g du mélange de fibres donné dans l'exemple 4 ainsi que 6 g d'une solution à 4,6 % de Perbunan N du type 2810 de la Société dite Farbenfabriken Bayer dans le toluène et l'on dépose l'émulsion résultant comme dans l'exemple 5. Il en résulte après séchage un voile lié qui contient environ 18 % de Perbunan N comme liant et présente une charge de rupture de 1,9 g/cm pour un allongement à la rupture de 46 %.
Exemple 7. - On mélange intensément pendant 5 minutes un mélange comme celui de l'exemple 6 mais qui, cependant, au lieu du mélange de fibres utilisé dans cet exemple contient les fibres suivantes :
30 % de copeaux de cuir plié; 5 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène longueur 5 mm, 1,2 den. crêpé; 5 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène longueur 10 mm, den. crêpé; 40 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène longueur 15 mm, den. crêpé; 20 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène longueur 25 mm, den, crépé, et une partie du mélange est versé comme dans l'exemple 6 sur un tamis, lavé et séché. Le voile obtenu a un poids unitaire de 160 g au m pour une teneur de liant de 16,6 %. Il est élastique et présente. un pouvoir d'absorption de vapeur d'eau de 3,7 %.De tels voiles peuvent être consolidés encore davantage par d'autres liants élastiques, qui sont utilisables sous forme de latex et conviennent alors très bien comme couche de base pour la fabrication de cuir synthétique de qualité.
L'épaisseur du voile n'est pas limitée en principe par le procédé. On peut confectionner sans difficulté des voiles d'une épaisseur allant de 10 g au mètre carré jusqu'à par exemple 600 g/m et il est également possible de réaliser des voiles dont le poids unitaire soit plusieurs fois supérieur à ceci.
Il est également possible, de fabriquer des voiles lourds en déposant successivement l'un par dessus l'autre plusieurs voiles et en aspirant la suspension de fibres à travers le voile déposé le premier, ce qui permet d'obtenir une bonne solidité transversale. Selon un mode particulier de mise en u̇vre du procédé de l'invention, l'on fabrique des voiles à partir de la suspension selon l'invention en plusieurs couches par dépôts successifs, dans lesquels les couches successives peuvent présenter une autre composition en fibres, en longueur de fibres et/ou en titre.
On peut par exemple préparer par ce moyen des voiles dont la densité ou la compacité est progressivement croissante vers l'extérieur.
Il est désirable pour de nombreux emplois de combiner des voiles ainsi préparés avec un tissu, un treillis ou un voile fabriqué selon un autre procédé comme par exemple, à l'aide d'une machine à carder à partir de mèches ou brins plus longs. Selon un autre mode de réalisation du procédé, les suspensions de fibres sont déposées sur un tissu textile, un treillis ou un voile mince cardé au lieu d'être déposées sur un tamis métallique à mailles fines ou une toile métallique et travaillées ou ouvrées ensuite sur ce support. Ce mode de réalisation peut être modifié de telle sorte que selon le procédé multicouche, une ou plusieurs couches de tissus, treillis ou voile cardé soient logées ou insérées ou noyées dans le voile selon l'invention.L'utilisation de tissus, treillis ou voile cardé en fibres aptes au crépage ou retrait, permet de denteler les couches stratifiées par traitement ultérieur de retrait ou de crépage du stratifié, le cas échéant, avec application simultanée d'une pression extérieure. Les voiles complexes ainsi confectionnés peuvent présenter dans une ou plusieurs directions des caractéristiques mécaniques préférentielles orientées, soit en résistance, soit en allongement.
Le procédé de la présente invention peut être réalisé avec de bons résultats selon un procédé de travail en continu. La figure 3 représente schématiquement un exemple d'un tel procédé.
L'eau 21 qui contient de l'air ou de l'huile à l'état finement dispersé ainsi que les additifs selon l'invention à l'état dissous est introduite dans un mélangeur 20 avec un agitateur 23 en quantité contrôlée venant du circuit 29. Les fibres sont introduites par 22 par un dispositif d'alimentation doseur connu (non représenté). Afin de faciliter le dosage, elles peuvent être immédiatement découpées selon un procédé connu, à la longueur voulue, au passage de l'orifice 22.
Le système dispersé air-eau-fibres ou huile-eaufibres 39 qui est encore relativement fluide, est déposé sur un tamis roulant 25, par l'intermédiaire d'une soupape d'évacuation 38, réglable, suivie d'un distributeur à fente large 24, à la suite de quoi la phase liquide s'écoule pour la plus grande partie dans les entonnoirs collecteurs 26 et le reste est repris par une bouche d'aspiration 27 où est entretenue en permanence une dépression par 41.
Le dépôt des fibres reçoit l'aide d'une contre toile tamisante 31 circulant en 32 et qui se rapproche de la toile tamisante inférieure en fonction de la contraction de la pâte. Le voile est débarrassé des additifs épaississants et dispersants par une douche d'arrosage. L'eau de lavage peut être reprise par un entonnoir 28 pour laver le tamis circulant sur son trajet de retour et le débarrasser des résidus de fibres présents. L'élimination de l'agent de dispersion est complétée par les cylindres presseurs 33 et 36. Après le passage sous un tunnel sécheur 37, le voile achevé 40 peut être extrait en vue d'une ouverture ultérieure.
Au cas où il serait prévu d'autres traitements avec des dispersions aqueuses ou des latex, le séchage est superflu.
Pour la fabrication de voiles de poids unitaire élevé, il est avantageux de déposer la suspension contenant des fibres sur une toile tamisante circulante effectuant un mouvement ascendant dans le sens de sa circulation.
Les voiles obtenus selon le procédé de l'invention peuvent ensuite être consolidés par traitement aux aiguilles, coutures, piqûres par des liants polymères, par l'addition de fibres collables par chauffage ou par tout autre procédé connu.
Le procédé selon l'invention constitue d'une façon idéale, un achèvement et une amélioration fondamentale des procédés de fabrication de voiles connus dans l'art antérieur, car il permet de produire de véritables voiles de fibres mêlées, c'est-àdire tridimensionnelles et favorise la fabrication de voiles à partir de fibres de titre très fin et de longueur allant de 1 à 40 mm. Le procédé présente en outre l'avantage d'être très économique, car il peut être facilement mis en u̇vre de façon continue, sur des machines à papier modifiées.Comme dans la fabrication du papier, la vitesse des machines dépend en principe de la vitesse de séchage de la suspension de fibres déposées, les vitesses de machine, utilisables dans le procédé selon l'invention, lors de l'utilisation de fibres synthétiques, qui, en général, sont plus rapidement essorées que par exemple les fibres de cellulose, sont du même ordre de grandeur que celles de la fabrication du papier.
L'invention est illustrée par les exemples suivants, mais n'est pas limitée.
Exemple 1. - On prépare une solution aqueuse qui contient :
0,1 % d'acide polyacrylique du type K 155/3 de la Société dite Basf Ludwigshafen; 0,2 % de morpholine ; 0,2 % de methylcellulose du type Tylose MH 3000; 0,2 % d'un agent tensio-actif vendu dans le com- merce sous le nom de Spüli; 30 litres de cette solution sont introduits dans un mélangeur rapide de 100 litres de la firme Papenmeier, Pivitsheide b. Detmold (année de construction 1955) tournant à une vitesse de 1400 t/mn avec :
20 g de fibres de téréphtalate de polyéthylène d'une longueur de brins 20 mm, 1,2 den., 20 g de fibres de téréphtalate de polyéthylène d'une longueur de brins 15 mm, 1,2 den., 20 g de fibres de téréphtalate de polyéthylène d'une longueur de brins 10 mm, 1,2 den. crépu, 20 g de fibres de téréphtalate de polyéthylène d'une longueur de brins 5 mm, 1,2 den. crépu, 20 g linters de cellulose d'une longueur moyenne de 2 mm.
En cinq minutes, ce mélange est transformé en une mousse légère fluide, d'un volume d'environ 70 litres que l'on coule immédiatement sur une toile de tamisage métallique à mailles fines, d'une surface de 1 X 0,4 m et on la presse avec un tamis, puis on la lave à plusieurs reprises avec de l'eau. Le voile en libres mêlées résultant peut être travaillé tant à l'état imbibé d'eau qu'à l'état sec. Son poids unitaire est de 250 g au m . Les voiles obtenus de la sorte peuvent être consolidés par des liants plastiques ou élastiques, selon des procédés connus et trouver son utilisation comme garniture ou charge de remplissage dans des tissus ou comme support pour des cuirs artificiels.
Exemple 2. - On mélange 10 litres d'une solution aqueuse qui contient :
0,5 % d'acide polyacrylique du type K 155/3 de la Société dite Basf Ludwigshafen; 1 % de morpholine; 0.2 % d'un émulsateur du type Tween 21 de la Société Goldschmidt AG Essen avec 5 kg de chlorobenzène ce mélange est agité avec 30 g en tout de libres de la composition donnée dans l'exemple 1, dans un mélangeur Papenmeier, d'une capacité de 100 litres pendant cinq minutes, ce, qui n'entraîne pratiquement pas d'augmentation de volume. 3,5 kg de ce mélange sont versés sur un tamis à mailles fines d'un diamètre de 20 cm, et pressés avec un autre tamis, puis lavés à l'aide d'une solution savonneuse diluée et à l'eau. Le voile résultant a une bonne solidité à l'état mouillé comme à l'état sec et peut être ouvré à l'état humide ou à l'état imbibé. Après séchage, son poids unitaire est de 210 g/cm .
Exemple 3. - On agite pendant cinq minutes à 700 t/mn dans un mélangeur Papenmeier, d'une capacité de 100 litres, 15 litres d'une solution aqueuse contenant :
0,2 % d'acide polyacrylique du type K 155/3; 0,4 % de morpholine; 0,2 % de méthyl cellulose du type Tylose MH 3000, avec 30 g de fibres de la composition donnée dans l'exemple 1. On ajoute alors au mélange non mousseux 300 g de carbonate acide de soude puis une minute après 350 g d'acide chlorhydrique concentré et 30 g d'additif Spüli, à la suite de quoi le mélange mousse jusqu'à atteindre un volume de 80 litres.
20 litres de celui-ci sont versés sur un tamis à malles fines de 20 cm de diamètre puis pressés par un tamis et lavés à plusieurs reprises à l'eau.
Après séchage, on obtient un voile similaire à du papier d'un poids unitaire de 120 g/em -' ayant une très bonne solidité à l'état sec ou mouillé et une très bonne homogénéité. Si l'on utilise au lieu de linters de cellulose des fibres de téréphtalate de polyéthylène de 1,2 den. d'une longueur de 1 mm, le voile présente un toucher textile comme celui qui est obtenu par exemple après l'exemple 1.
Exemple 4. - On agite dans un mélangeur à une vitesse de 1400 t/mn pendant une durée de trois minutes 30 litres d'une solution aqueuse contenant :
0,5 % d'acide polyacrylique du type K 155/3 de la Société dite Basf Ludwigshafen; 1 % de morpholine; 0,2 Se de méthylcellulose du type Tylose MH 3000; 0,1 % d'agent tensio-actif mis en vente dans le commerce sous le nom de Spiili ; 1,0 % de la dispersion de pigment (à 50 %) du type noir Melustral de la Société dite Farbwerke Hoechst Ag avec 60 g d'un mélange de :
20 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 1 mm 1,2 den.; 20 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 5 mm, 1.2 den.; 20 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 10 mm, 1,2 den.; 30 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 15 mm, 1,2 den.; 5 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 20 mm, 1,2 den.; 5 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène d'une longueur de 25 mm, 1.2 den., ce qui a pour effet de doubler environ le volume. On verse 3 kg de ce mélange sur un tamis à mailles fines de 20 cm de diamètre et l'on presse à l'aide d'un tamis. l'on aspire et l'on sèche. Le voile présente après séchage un poids unitaire de 190 g au m , a une solidité mécanique qui lui permet de se supporter lui-même et présente un toucher très doux.
Le pigment est réparti de façon parfaitement uniforme.
Exemple 5. - On émulsionne dans un mélangeur à 1400 t/mn pendant trois minutes 15,6 kg d'une solution aqueuse contenant :
0,75 % d'acide polyacrylique; 1,5 % de morpholine ; 0,2 % d'un agent tensio-actif du type Tween R81, avec 50 g du mélange de fibres mentionné dans l'exemple 2, et 9,4 g d'huile de diésel, et comme dans l'exemple 4 on dépose cette émulsion en partie sur un tamis à mailles fines, on presse et l'on lave avec une solution savonneuse et de l'eau. Le poids après séchage du voile atteint 170 g au m , la qualité correspond pratiquement à celle de l'exemple 4.
Exemple 6. - On mélange dans un mélangeur à 1 400 t/mn pendant une durée de trois minutes, 19 g d'une solution aqueuse qui contient :
0,62 % d'acide polyacrylique; et 1,24 % de morpholine, avec 50 g du mélange de fibres donné dans l'exemple 4 ainsi que 6 g d'une solution à 4,6 % de Perbunan N du type 2810 de la Société dite Farbenfabriken Bayer dans le toluène et l'on dépose l'émulsion résultant comme dans l'exemple 5. Il en résulte après séchage un voile lié qui contient environ 18 % de Perbunan N comme liant et présente une charge de rupture de 1,9 g/cm pour un allongement à la rupture de 46 %.
Exemple 7. - On mélange intensément pendant 5 minutes un mélange comme celui de l'exemple 6 mais qui, cependant, au lieu du mélange de fibres utilisé dans cet exemple contient les fibres suivantes :
30 % de copeaux de cuir plié; 5 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène longueur 5 mm, 1,2 den. crêpé; 5 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène longueur 10 mm, den. crêpé; 40 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène longueur 15 mm, den. crêpé; 20 % de fibres de téréphthalate de polyéthylène longueur 25 mm, den, crépé, et une partie du mélange est versé comme dans l'exemple 6 sur un tamis, lavé et séché. Le voile obtenu a un poids unitaire de 160 g au m pour une teneur de liant de 16,6 %. Il est élastique et présente. un pouvoir d'absorption de vapeur d'eau de 3,7 %.De tels voiles peuvent être consolidés encore davantage par d'autres liants élastiques, qui sont utilisables sous forme de latex et conviennent alors très bien comme couche de base pour la fabrication de cuir synthétique de qualité.
Claims (4)
1. Un procédé pour la fabrication de voiles à fibres mêlées ou feutre à distribution tridimensionnelle, de grande homogénéité et de caractéristiques mécaniques élevées tant dans le sens horizontal que dans le sens vertical, caractérisé par le fait que l'on distribue régulièrement ou uniformément des fibres dans un liquide servant de phase continue lequel contient au moins encore une phase discontinue et dispersée et qu'on les fait déposer en éliminant le milieu ou l'agent permettant la distribution, le cas échéant avec lavage et séchage.
2. Des modes de réalisation d'un procédé selon
1. remarquables en outre par les caractéristiques suivantes prises isolément ou dans diverses combinaisons : a. On utilise des fibres de synthèse de la classe des polyesters, des polyamides, des composés polyvinyles, des polyoléfines ou des matières ayant l'élasticité du caoutchouc seules ou en mélange les unes avec les autres ou en mélanges avec des fibres naturelles b. On utilise des fibres naturelles à base de cellulose, à base de cellulose raffinée ou en laine ou en cuir réduit en fibres ou en copeaux de cuir, seules, ou en mélanges les unes avec les autres ou en mélanges avec des fibres synthétiques; c. On utilise des fibres en matériaux minéraux; d. La longueur de chaque fibre va de 1 à 40 mm; e. On produit des voiles à partir de fibres de longueurs différentes, qui le cas échéant en particulier dans le domaine intermédiaire des longueurs utilisées sont crépées; f. Une partie des fibres utilisées est susceptible d'être crépée ou de rétrécir ou de se plisser ; g. Une partie des fibres utilisées est susceptible de se coller sous l'influence de la chaleur ou d'un agent gonflant; h. La concentration de fibres est de 2 à 0,05 % et avantageusement de 1 à 0,1 % calculé sur la phase continue; i. La dispersion dans laquelle les fibres sont distribuées est avantageusement composée d'un liquide qui est de préférence de l'eau ou une solution aqueuse et d'un gaz qui est de l'air notamment; j. La dispersion dans laquelle les fibres sont distribuées est composée d'un liquide qui est avantageusement de l'eau et d'une, seconde phase fluide ou liquide qui n'est pas miscible à la première; k. La dispersion dans laquelle les fibres sont distribuées contient outre les phases gazeuses et liquides, une ou plusieurs phases solides par exemple des pigments ou des liants sous forme de dispersion ou de latex ; l. La phase liquide utilisée contient un liant polymère sous forme diluée; m. La phase discontinue utilisée est une huile polymérisable et/ou tensio-active monomère ou oligomère en substance ou sous forme diluée, telle que par exemple le styrène, le butadiène-styrène, l'acrylate de butyle, le nitrile acrylique ou des mélanges polyesters-styrènes non saturés; n. La dispersion dans laquelle les fibres sont distribuées contient en outre des agents de dispersion et épaisseurs à raison de 0,05 à 2 % calculé sur la phase aqueuse; o. On utilise comme agent de dispersion des sels de l'acide polyacrylique, avantageusement des sels de morpholine et/ou d'autres composés ionogènes connus comme agents tensio-actifs tels que par exemple l'oléate de potassium, ou des savons synthétiques, et comme agents épaississeurs des alcools de polyvinyle, des sels des copolymères du styrène et de l'acide maléique et avantageusement cependant la méthylcellulose; p. On établit entre la phase discontinue et la phase continue un rapport volumétrique de 0,2 à
10 et avantageusement de 0,5 à 2; q. Plusieurs couches superposées sont successivement déposées sur une sous-couche perméable avec la possibilité de faire varier la composition relative à la longueur et aux titres des fibres d'une couche à l'autre; r. Il est possible de déposer ou noyer entre chaque couche de tissus, des treillis ou des voiles à fibres orientées réalisés en mèches d'une longueur de plus de 20 mm; s. On utilise comme sous-couche perméable un tissu qui reste après le dépôt du voile produit selon le procédé de l'invention.
3. A titre de produits industriels nouveaux : Des voiles en fibres mêlées ou feutres à distribution tridimensionnelle caractérisés par le fait que leurs coefficients de variations ou écarts-types sont inférieurs à 5 et avantageusement inférieurs à 3 que leur longueur de rupture à l'état imbibé d'eau est supérieure à 5 m, et avantageusement supérieure à 8 m.
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