FR2984100A1

FR2984100A1 - Method for manufacturing industrial brush, involves inserting and stapling each bundle into hole, and subjecting fillers material to curing process, where filling material is epoxy resin with hardener

Info

Publication number: FR2984100A1
Application number: FR1161601A
Authority: FR
Inventors: Yvon Brunet
Original assignee: BROSSERIE BRENET
Current assignee: BROSSERIE BRENET
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2013-06-21
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: FR2984100B1

Abstract

The method involves placing fibers (16-1) in bundles (14-1) in a support (10-1). A hole (12-1) is formed in the support. The fibers are prepared into the bundle. The hole is filled with material (20) of base polymer. Each bundle is inserted and stapled into the hole. The filled material is subjected to curing process, where the filling material is epoxy resin with hardener. A threading is simultaneously realized at the time of realization of the hole in the support that is made of polypropylene or polyoxymethylene.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE BROSSE INDUSTRIELLE ET BROSSE AINSI OBTENUE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une brosse et la brosse ainsi obtenue. L'invention se situe dans le domaine des brosses industrielles notamment des brosses pour l'agro-alimentaire pour citer un domaine d'application plus précis mais non limitatif. The present invention relates to a method of manufacturing a brush and the brush thus obtained. The invention is in the field of industrial brushes including brushes for the food industry to cite a more specific but non-limiting scope.

Les brosses industrielles sont souvent des brosses cylindriques, ce qui accentue certaines difficultés de fabrication. De façon générale, les brosses sont réalisées par insertion de touffes de fibres dans des alvéoles ménagées dans un support. Ces fibres sont choisies en fonction de l'application pour répondre aux 10 paramètres nécessaires. Tout d'abord la matière doit être compatible avec les produits à traiter ou l'ambiance de travail, la température, les agents de lavage, l'atmosphère gazeuse, les rayonnements. Les fibres doivent aussi être définies par leur longueur, diamètre, dureté, 15 souplesse, résistance à la fatigue. Les fibres doivent aussi permettre de déterminer le nombre de fibres nécessaire ou possible par faisceau. Le support doit aussi être aussi défini avec des critères compatibles avec l'application mais permettant de recevoir les faisceaux de fibres par insertion. 20 Le montage de ces faisceaux consiste depuis de très nombreuses années à placer une agrafe métallique, généralement en acier inoxydable, à cheval sur un faisceau de fibres, au milieu dans la partie médiane des fibres dont la longueur est double de celle nécessaire pour la brosse à réaliser. Cette agrafe est introduite dans un trou borgne ou alvéole, ménagé dans la surface du support. Elle est enfoncée dans la matière et sa forme interdit un 5 retrait de l'agrafe hors du trou lors du fonctionnement de la brosse. Les fibres sont donc pliées en deux et maintenues par ladite agrafe, en leur milieu. Cet agencement est parfaitement industrialisé et mis en oeuvre pour la fabrication de brosses à support plan, bombé ou cylindrique. Ces brosses, malgré toutes les précautions prises lors de la fabrication 10 présentent des inconvénients à l'usage. Tout d'abord du point de vue de l'entretien, les brosses doivent être démontées, mis au trempage pour être certains du retrait des particules et surtout en vue du traitement de toutes les zones par les agents bactéricides. Or on sait que lesdites brosses sont souvent nettoyées in situ de façon assez 15 incomplète. En effet, on comprend que les trous ménagés dans le support, recevant les agrafes et les faisceaux de fibres, sont des lieux d'accumulation de matière difficiles d'accès lors d'un lavage de surface. On peut penser à utiliser des moyens de lavage avec des lances émettant des jets sous haute pression mais il faut aussi conserver aux fibres leurs qualités et 20 donc ne pas leur faire subir des déformations plastiques irréversibles. L'agencement de l'art antérieur avec agrafe est mécaniquement simple et en grande partie satisfaisant mais les fibres ne sont maintenues que par l'agrafe si bien qu'il arrive qu'une fibre s'arrache car au point de flexion à 90°, la fibre perd une partie de sa résistance mécanique, c'est une zone de fragilisation. 25 De plus, on comprend que les fibres sont insérées dans un trou cylindrique et que lorsqu'elles sont soumises à de fortes flexions, en phase active, le corps des fibres périphériques du faisceau vient au contact de l'arête du bord dudit trou si bien que les brosses sont souvent changées pour prévenir le risque d'une rupture de ces fibres alors que celles-ci conservent toutes leurs propriétés pour les actions de brossage proprement dit, comme toutes les autres fibres intègres du faisceau. Le but de la présente invention est de pallier ces problèmes en proposant un procédé de fabrication d'une brosse industrielle adapté et pour mieux illustrer l'invention, il est proposé la description qui va suivre, celle-ci s'appuyant sur les dessins annexés, dessins sur lesquels les figures représentent - Figure 1 : une vue d'une brosse de l'art antérieur, avec une loupe sur la position en fonctionnement, - Figure 2 : une vue d'une brosse obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, - Figure 3 : une vue d'une brosse identique à celle de la figure 2, avec un perfectionnement, - Figure 4, une vue d'une brosse cylindrique obtenue selon le procédé de la présente invention. Sur la figure 1, on a représenté un support 10 de l'art antérieur dans lequel sont ménagés des trous 12, dits aussi alvéoles. Ces trous 12 sont de forme cylindrique et présentent un fond conique du fait des formes des forets, ceci de façon connue. Industrial brushes are often cylindrical brushes, which accentuates certain manufacturing difficulties. In general, the brushes are made by inserting fiber tufts into cells formed in a support. These fibers are chosen according to the application to meet the necessary parameters. First of all the material must be compatible with the products to be treated or the working environment, the temperature, the washing agents, the gaseous atmosphere, the radiation. The fibers should also be defined by their length, diameter, hardness, flexibility, fatigue resistance. The fibers must also make it possible to determine the number of fibers required or possible per beam. The support must also be defined with criteria compatible with the application but allowing to receive fiber bundles by insertion. The assembling of these bundles consists for many years in placing a metal clip, usually made of stainless steel, straddling a bundle of fibers, in the middle in the middle part of the fibers whose length is twice that required for the brush to achieve. This clip is introduced into a blind hole or cell, formed in the surface of the support. It is embedded in the material and its shape prevents removal of the staple from the hole during operation of the brush. The fibers are folded in two and held by said clip in their middle. This arrangement is perfectly industrialized and used for the manufacture of flat, domed or cylindrical support brushes. These brushes, despite all the precautions taken in the manufacture 10 have disadvantages to use. First of all from the point of view of maintenance, the brushes must be disassembled, soaked to be certain of the removal of particles and especially for the treatment of all areas by bactericidal agents. However, it is known that said brushes are often cleaned in situ rather incompletely. Indeed, it is understood that the holes in the support, receiving staples and bundles of fibers, are places of accumulation of material difficult to access during a surface wash. It is conceivable to use washing means with lances emitting jets under high pressure, but it is also necessary to preserve the fibers' qualities and thus not to subject them to irreversible plastic deformations. The arrangement of the prior art with clip is mechanically simple and largely satisfactory but the fibers are held only by the staple so that sometimes a fiber breaks because at the point of bending at 90 ° , the fiber loses some of its mechanical strength, it is a zone of weakening. In addition, it is understood that the fibers are inserted into a cylindrical hole and that when subjected to strong bending, in the active phase, the body of the peripheral fibers of the beam comes into contact with the edge of the edge of said hole if although the brushes are often changed to prevent the risk of a breakage of these fibers while they retain all their properties for the brushing actions itself, like all other fibers integrity of the beam. The purpose of the present invention is to overcome these problems by proposing a method of manufacturing a suitable industrial brush and to better illustrate the invention, the following description is proposed, the latter based on the accompanying drawings. 1: a view of a brush of the prior art, with a magnifying glass on the operating position, FIG. 2: a view of a brush obtained by the implementation of the method according to the present invention, - Figure 3: a view of a brush identical to that of Figure 2, with an improvement, - Figure 4, a view of a cylindrical brush obtained according to the method of the present invention. In Figure 1, there is shown a support 10 of the prior art in which are formed holes 12, also called alveoli. These holes 12 are cylindrical and have a conical bottom due to the shapes of the drills, this in a known manner.

Un faisceau 14 de fibres 16 est introduit dans chaque trou 12, ledit faisceau comportant une agrafe 18 qui est implantée dans ledit trou 12 et qui y est retenue par ses extrémités insérées dans la matière même du support. bans la loupe, on a représenté les fibres 16 courbées lors du fonctionnement, montrant ainsi que les fibres extérieures du faisceau 14 viennent en appui sur les bords du trou 12, ce qui peut générer des points de fragilisation de ces fibres extérieures. Sur la figure 2, on a représenté l'agencement selon la présente invention qui est issu du procédé suivant : - Ménager des trous 12-1 dans un support 10-1, - Préparer des fibres 16-1 en faisceau 14-1, - Comblement du trou 14-1 avec un matériau 20 de comblement à base d'au moins un polymère, - Agrafage de chaque faisceau 14-1 dans un trou 12-1, - Polymérisation dudit matériau 20 de comblement. Les supports 10-1 sont généralement de type matrice en polypropylène (PP) ou en polyoxyméthylène (POM) Les fibres 16-1 sont choisies parmi des polymères du type Polybutylène 10 Téréphtalate. Le but est donc de répondre aux contraintes de mise en oeuvre du procédé. Il faut d'abord que le polymère soit choisi parmi les polymères compatibles avec l'application, et notamment les applications agro-alimentaires. Si le matériau de comblement est compatible avec les contraintes agro-alimentaires, il sera 15 applicable à la majorité des domaines. L'étanchéité est un des paramètres essentiels du matériau de comblement de façon à assurer une adhésion parfaite aux parois du trou. Les plages de températures s'étendent de -30°C environ à +80°C, voire 120°C lorsque la stérilisation est requise. 20 Le matériau de comblement devra participer à la tenue mécanique des fibres et à un renforcement des performances mécaniques à l'arrachage. Le polymères retenus sont choisis parmi la famille des résines époxy. La rhéologie de ces polymères est très importante car il faut que la viscosité soit adaptée pour remplir rapidement le trou et pour enrober le pied des fibres. 25 Par contre, il ne faut pas qu'elle soit trop fluide pour ne pas être éjectée lors de l'opération d'agrafage. Il faut donc remplir le trou de façon que le volume de résine époxy puisse déborder quelque peu et venir au-dessus du trou, sans pour autant remonter dans les fibres de chaque faisceau, d'une part pour ne pas perdre de matière et d'autre part pour ne pas nuire à l'aspect esthétique. Néanmoins, comme il s'agit d'une production industrielle, il faut aussi que la durée d'ouverture du polymère, c'est-à-dire la durée pendant laquelle le 5 polymère est insuffisamment polymérisé et peut ainsi être mis en oeuvre, soit suffisante ainsi une durée de 30min est un minimum. La couleur de la résine importe peu voire elle peut être colorée de façon volontaire pour faire ressortir les pieds comblés des faisceaux agrafés. Afin d'améliorer les propriétés mécaniques, la présente invention prévoit de 10 fileter chaque trou, ce qui est transparent lors de l'usinage du support. Un tel filetage conduit à une bien meilleure retenue de la résine dans chaque trou. Bien entendu, tout autre usinage, permettant de réaliser des motifs en creux dans les parois de chaque trou serait un équivalent technique. 15 Des essais sont menés avec trois résines du commerce dont les références sont Hysol 9480, Resolcoat4070 avec durcisseur, beproChoc. Les résultats sont les suivants 20 Résistance à l'arrachement Résistance à l'arrachement pour une température de 23°C : Tableau 1 : 600 500 400 300 200 100 i 0 Depro Choc Resolcoat Hysol Art Antérieur La comparaison est édifiante avec des ratios de 10 entre l'art antérieur et les produits selon la présente invention. On peut aussi mesurer les mêmes résistances dans les conditions extrêmes de froid et les résultats ci-dessous visent une température de -30°C. A bundle 14 of fibers 16 is introduced into each hole 12, said bundle comprising a staple 18 which is implanted in said hole 12 and which is retained by its ends inserted into the material itself of the support. in the magnifying glass, the curved fibers 16 are represented during operation, thus showing that the outer fibers of the beam 14 bear on the edges of the hole 12, which can generate weakening points of these outer fibers. FIG. 2 shows the arrangement according to the present invention which is derived from the following process: - to make holes 12-1 in a support 10-1, - to prepare fibers 16-1 in beams 14-1, - Filling the hole 14-1 with a filler material based on at least one polymer, stapling each beam 14-1 in a hole 12-1, polymerizing said filler material. The supports 10-1 are generally of polypropylene (PP) or polyoxymethylene (POM) matrix type. The fibers 16-1 are chosen from polymers of the polybutylene terephthalate type. The goal is therefore to meet the constraints of implementation of the method. It is first necessary that the polymer is selected from the polymers compatible with the application, including agri-food applications. If the filling material is compatible with agri-food constraints, it will be applicable to the majority of fields. Sealing is one of the essential parameters of the filling material to ensure perfect adhesion to the walls of the hole. The temperature ranges from -30 ° C to + 80 ° C, or even 120 ° C when sterilization is required. The filler material will have to participate in the mechanical strength of the fibers and in the reinforcement of the mechanical performance when tearing off. The selected polymers are selected from the family of epoxy resins. The rheology of these polymers is very important because it is necessary that the viscosity is adapted to quickly fill the hole and to coat the foot of the fibers. However, it must not be too fluid not to be ejected during the stapling operation. We must fill the hole so that the volume of epoxy resin can overflow a little and come over the hole, without going back into the fibers of each beam, on the one hand not to lose material and on the other hand, so as not to harm the aesthetic aspect. However, since this is an industrial production, it is also necessary that the opening time of the polymer, that is to say the time during which the polymer is insufficiently polymerized and can thus be implemented, is sufficient and a duration of 30min is a minimum. The color of the resin does not matter or it can be stained voluntarily to bring out the feet filled stapled bundles. In order to improve the mechanical properties, the present invention provides for threading each hole, which is transparent during machining of the support. Such a thread leads to a much better retention of the resin in each hole. Of course, any other machining, making it possible to produce recessed patterns in the walls of each hole would be a technical equivalent. Trials are carried out with three commercial resins whose references are Hysol 9480, Resolcoat 4070 with hardener, beproChoc. The results are as follows: Pullout resistance Pullout resistance for a temperature of 23 ° C: Table 1: 600 500 400 300 200 100 0 Depro Choc Resolcoat Hysol Art Anterior The comparison is uplifting with ratios of 10 between the prior art and the products according to the present invention. We can also measure the same resistance in extreme cold conditions and the results below aim for a temperature of -30 ° C.

Tableau 2 : 700 600 500 400 300 200 100 0 Depro Choc Resolcoat Hysol Art Antérieur La différence est encore beaucoup plus notable à une température de 80°C car 10 on constate dans le tableau 3 ci-dessous que la résistance à l'arrachement pour la brosse résultant de la mise en oeuvre du procédé reste en température supérieure à celle de la brosse de l'art antérieur au meilleur de sa résistance. Tableau 3 : 15 140 120 100 80 60 40 20 0 Depro Choc Resolcoat i Hysol Art Antérieur Dureté De la même façon, on constate que la dureté des matériaux de comblement utilisés est strictement du même ordre de grandeur que celui du support comme montré dans le tableau 4 ci-dessous :. Table 2: 700 600 500 400 300 200 100 0 Depro Choc Resolcoat Hysol Art Anterior The difference is still much more noticeable at a temperature of 80 ° C since it is found in Table 3 below that the pull-out strength for the brush resulting from the implementation of the process remains in temperature higher than that of the brush of the prior art to the best of its strength. Table 3: Depro Choc Resolcoat Hysol Art Anterior Hardness In the same way, it can be seen that the hardness of the filler materials used is strictly of the same order of magnitude as that of the support as shown in FIG. table 4 below:.

Tableau 4 : Matériau Dureté (shore D) Polypropylène 64 Po lyoxyméthylène 80 Deprochoc 79 Resolcoat 78 Hysol 80 La brosse finie présente donc une certaine homogénéité de structure. Table 4: Material Hardness (shore D) Polypropylene 64 Po lyoxymethylene 80 Deprochoc 79 Resolcoat 78 Hysol 80 The finished brush therefore has a certain homogeneity of structure.

Pré Traitement D'autres tests sont conduits avec les produits selon la présente invention et notamment des essais à l'arrachement mais avec un traitement de surface préalable du support par plasma. Ce traitement par plasma atmosphérique consiste à faire subir au support un 15 balayage par une torche à plasma de façon à améliorer l'ancrage. En effet, le traitement provoque une rupture superficielle des chaînes polymères et génère des groupements réactifs, de type polaire. Ainsi sur un support en polyoxyméthylène, on a les résultats comparatifs suivants, tableau 5, avec colonne de gauche (points) le même produit sans 20 traitement par plasma et colonne de droite (motif croisé) l'effet bénéfique du traitement: Tableau 5 : 300 250 200 150 100 50 0 Depro Choc Resolcoat Hysol Il est bien entendu possible en fonction des besoins de combiner le traitement 5 par torche à plasma et la présence d'un filetage ce qui conduit à une augmentation cumulée. Etanchéité Pour répondre au problème de développement bactérien, il est étudié la capacité 10 des résines à assurer une étanchéité dans le comblement du trou. Un tel essai est conduit sur la perméabilité en immergeant une brosse dans une solution de colorants, plus particulièrement dans une solution de violet de gentiane pendant 24h. Les colorants contenus dans le bleu de gentiane ont une taille négligeable 15 comparée à celle des bactéries si bien que si les colorants ne passent pas il est certain que les bactéries ne pourront absolument passer. On constate que les trous dans lesquels est disposé de l'agent de comblement reste sans marquage de coloration après arrachage des fibres et de l'agent de comblement auquel elles sont liées. 20 Rhéologie Afin de pouvoir disposer l'agent de comblement dans les trous ménagés dans le support, il est nécessaire de prévoir une agent de comblement qui reste fluide mais qui gélifie suffisamment rapidement pour permettre le comblement de trous sur des brosses cylindriques. Une viscosité de départ de 20 Pa.s et surtout il peut être intéressant que l'agent de comblement soit rhéofluidifiant c'est-à-dire que la viscosité diminue après 5 mélange mais donc se gélifie rapidement une fois introduite dans le trou assurant ainsi un figeage dudit agent dans le trou. L'agent Hysol présente cette qualité. De plus, il est possible avec un tel agent de réaliser une industrialisation car cette résine époxy nécessite un durcisseur et il est donc possible d'assurer un 10 contrôle lors de l'utilisation. Selon le procédé de la présente invention, il est proposé de colorer l'agent de comblement de façon à permettre un contrôle visuel du type de brosse dont il est possible d'identifier immédiatement qu'elle comporte des agents de 15 comblement dans les trous. Pre-treatment Other tests are conducted with the products according to the present invention and in particular pull-out tests but with a prior surface treatment of the support with plasma. This atmospheric plasma treatment consists in subjecting the support to a scanning by a plasma torch so as to improve the anchoring. Indeed, the treatment causes a superficial rupture of the polymer chains and generates reactive groups, of polar type. Thus, on a polyoxymethylene support, the following comparative results are obtained in Table 5, with the left column (points) the same product without plasma treatment and the right-hand column (cross-motif) the beneficial effect of the treatment: TABLE 5 300 250 200 150 100 50 0 Depro Choc Resolcoat Hysol It is of course possible according to the needs to combine the plasma torch treatment and the presence of a thread which leads to a cumulative increase. Sealing To address the problem of bacterial growth, the ability of resins to seal in hole filling is studied. Such an assay is conducted on the permeability by immersing a brush in a solution of dyes, more particularly in a solution of gentian violet for 24 hours. The dyes contained in gentian blue are of negligible size compared to that of bacteria so that if the dyes do not pass it is certain that the bacteria will absolutely be able to pass. It is found that the holes in which the filler is disposed remains without staining marking after tearing of the fibers and the filler to which they are attached. Rheology In order to be able to dispose the filling agent in the holes in the support, it is necessary to provide a filling agent which remains fluid but which gels sufficiently rapidly to allow the filling of holes on cylindrical brushes. A starting viscosity of 20 Pa.s and especially it may be interesting that the filler is rheofluidifier that is to say that the viscosity decreases after mixing but thus gels quickly once introduced into the hole thus ensuring freezing said agent in the hole. Agent Hysol has this quality. In addition, it is possible with such an agent to achieve industrialization because this epoxy resin requires a hardener and it is therefore possible to ensure control during use. According to the method of the present invention, it is proposed to color the filling agent so as to allow visual control of the type of brush which can be immediately identified as having fillers in the holes.

Claims

REVENDICATIONS1. Process for the manufacture of an industrial brush, CLAIMS1. A method of manufacturing an industrial brush, comprising fibers (16-1) arranged in bundles (14-1) in a support (10-1), characterized in that it consists in carrying out the following steps - At least household a hole (12-1) in a support (10-1), - preparing fibers (16-1) in a beam (14-1), - filling the at least one hole (14-1) with a material (20 ) of filling based on at least one polymer, - Inserting and stapling each beam (14-1) in the at least one hole (12-1), - Polymerization of said material (20) filler.

2. A method of manufacturing an industrial brush according to claim 1, characterized in that the filling material (20) used is an epoxy resin.

3. A method of manufacturing an industrial brush according to claim 2, characterized in that the resin is an epoxy resin with hardener.

4. A method of manufacturing an industrial brush according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a step of making a thread simultaneously with the production of at least one hole (12-1) 20 in the holder (10-1).

5. A method of manufacturing an industrial brush according to any one of the preceding claims, characterized in that the viscosity of the filling material during the application for filling is of the order of 20 Pa.s.

6. A method of manufacturing an industrial brush according to any one of the preceding claims, characterized in that the support is polypropylene or polyoxymethylene.

7. A method of manufacturing an industrial brush according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a step of pretreatment of the support (10-1) by plasma torch.

8. A method of manufacturing an industrial brush according to any one of the preceding claims, characterized in that the filler is colored prior to its application in the holes.

9. Brush obtained by the implementation of the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises holes (12) with chamfer.

10. Brush obtained by the implementation of the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises the agent (20) filling to the edge of each of the holes.