WO1981001018A1 - Simultaneous manufacturing of a plurality of filaments by electrostatic process - Google Patents

Abstract

The device comprises an inclined conducting plate (1) defining, in cooperation with a vertical conducting plate (8) arranged plumb with the central portion of the plate (1), a V-shaped longitudinal space (12) comprising at the lower part thereof a longitudinal opening (13). A hopper (15) arranged plumb with the plates (1 and 8) supplies the space (12) with thermoplastic material, which material is maintained at a molten state at the plates (1 and 8) by heating these plates by Joule effect. The molten bath thus provided in the space (12) gives rise to the formation of an even molten layer (25) flowing continuously by gravity along the lower portion (1b) of the plate (1). The flowing portion (25) arriving at the level of the lower edge (2) of the plate (1) is then subjected to a strong electrostatic field sufficiently concentrated on that lower edge (field provided by application, on a counter electrode 18 located at a distance from the edge 2, of D.C. high voltage by means of an HT source, the edge 2 being earthed) to drive the electrostatic drawing of that portion in the form of filaments (26). Application particularly to the production of non woven product.

Description

 FABRICATION SIMULTANEE D'UNE PLURALITE DE FILAMENTS, PAR VOIE ELECTROSTATIQUE

Domain technique

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour fabriquer simultanément une pluralité de filaments par voie èlectrostatique, ainsi que des produits susceptibles d'être obtenus à l'aide d'un tel procédé. Technique anterieure

The formation of fibers or filaments par tirage électrostatique est une technique developpee depuis longtemps. Les differentes mé thodes proposées jusqu'à présent pour une parts formation de fibres ou filaments ne sont cependant pas sans presenter un certain nonbre d'inconvénients.

II a déjà été ainsi proposé, à titre d'exemple, de former des fibers par tirage électrostatique à partir d'une substance thermoplastic fondue disposée à la surface d'un substrat filiforme servant d'électrode debitrice (comme décrit dans le brevet anglais 1.484 .584). L'avantage majeur de ce procédé réside dans son aptitude à pouvoir former simultanément un grand nombre de fibers, de sorte qu'il se prête particulièrement bien à fabrication de produits non tissés. Un tel procédé présente cependant le grand inconvénient de ne donner lieu qu'à des fibres de longueur limitée, du fait de la masse finie de matiere thermique fondue déposable sur l'électrode filiforme (la matiere thermoplastic résiduelle restcant sur l'électrode en fin de tirage devant par ailleurs être éliminée de cette électrode par brûlage, avant de pouvoir pro- céder à un nouvel apport de matière, ce qui constitue un inconvé nient supplémentaire pour le procédé). The choix des matières fila bles are ce procédé est en outre réduit à celles des matières thermopLastiques capables d'être broyees à l'etat pulverulent (le moyen le plus approprié pour former une couche régulière de matière thermoplastic fondue sur l'électrode filiforme en consistent ef fet à revêtir cette electrode de matiere en poudre et à faire ensuite fondre cette matiere en poudre), de sorte que ce choix reste relativement limite (toutes les matieres ne pouvant en effet être broyees à l'etat de poudre).

II a deja ete egalement propose de former des fibers ou filaments par tirage electrostatique à partir de Solutions pulverisees dans le champ electrostatique (cemme decrit par exemple dans le brevet US 1.975.504). Un tel procédé necessitant generalement l'utilisation de buses pour procédér à la pulverisation de la solution, il s'ensuit que la production simultanee d'une pluralité de fibres ou filaments requier l'utilisation d'un nombre equivalent de buses, ce qui n 'est pas sans entraϊner une complication certaine de l'appareillage dans le cas ou l'on desire produire simultanement un grand nombre de filaments. and the procédé est par ailleurs strictement limite au tirage electrostatique de substances solubles.

Expose de l'invention

The present invention a precisement pour but de remedier au moins partiellement aux inconvenients sus-mentionnes, en proposant un procédé particulierement simple permettant de produire simultanement un grand nombre de fibers ou filaments, cette production pouvant par ailleurs être operee à partir de materiaux se presentant sous deseses initiales tres miscellaneous. A cet effet, la presente invention a pour objet un procédé pour fabriquer simultanénent une pluralite de filaments par voie electrostatique, caracterise par le fait qu'il consiste à:

- former en continu sur au moins une surface inclinee une couche d'un materiau normalement dielectrique maintenue, au moins dans la partie inferieure de cette surface inclinée, dans un état suffisamment fluide pour pouvoir s'écouler en continu par gravité jusqu'au bord inférieur de cette surface inclinée, ledit matériau etant par ailleurs capable de solidification relativement rapide apres cessation dudit maintien à l'etat fluide et,

- soumettre au moins la portion de ladite couche fluide arrivant sur ledit bord inférieur à l'action d'un champ électrostatique intense suffisamment concentré au voisinage de cette portion de couche fluide pour entrainer le tirage, à partir de cette portion de couche fluide de groupes The molecules progressant alors le long des lignes de forces electrostatiques en donnant lieu à la formation de filaments, lesquels se solidifient ensuite progressivement en s'eloignant dudit bord inferieur de ladite surface inclinee.

La presente invention a egalement pour objet un dispositif pour ϊa mise en oeuvre d'un tel procédé, caracterise par le fait qu'il comprend: - au moins une surface inclinée,

- des moyens pour former en continu sur ladite surface inclinee une couche dudit materiau normalement dielectrique, et pour maintenir cette couche, au moins dans la partie inferieure de cette surface inclinee, dans un etat suffisamment fluide pour permettre son ecoulement continu par gravite jusqu'au board inferieur de ladite surface inclinee, et,

- des moyens pour soumettre au moins la portion de cette couche fluide arrivant sur ledit bord inferieur à l'action d'un champ electrostatique intense suffisamment concentre sur cette portion de couche fluide pour entrainer son tirage sous la forme de filaments.

La presente invention a enfin pour objet les différents produits susceptibles d'être obtenus à l'aide d'un tel procédé et / ou dispositif. On voit ainsi que l'une des caracteristiques essentielles du procédé et / ou dispositif sus-décrits reside dans la formation en continu sur au moins une surface inclinee d'une couche d'un materiau normalement dielectrique maintenue, au moins dans la partie inferieure de cette surface inclinee, dans un etat suffisamment fluide pour pouvoir s'ecouler en continu par gravite jusqu'au bord inférieur de cette surface inclinée, la formation simultanée d'une pluralité de filaments étant alors obtenue par tirage électrosta- tique d'au moins la portion de cette couche fluide arrivant en con tinue sur ce bord inferieur. The realization d'un tel ecoulement continu de materiau filable le long d'une surface inclinee presente l'avantage majeur de permettre un apport continu de materiau au niveau du bord inferieur de cette surface inclinee, et par con sequent le renouvellement constant de ce materiau au niveau de ce bord inferieur, au for et à mesure qu'il se trouve preleve pour thunder lieu à la formation de filaments. The renouvellement cons tant de materiau dans la zone de tirage electrostatique (assure au demeurant, ainsi qu'on peut le oonstater, de maniere particulierement simple) peut notamment être mis à profit pour assurer la formation de filaments de longueur indefinie.

Les materiaux normalement dielectriques susceptibles d'être ainsi files par le procédé sei l'invention peuvent être de nature tres diverse, l'essentiel etant qu'ils puissent être temporairement maintenus dans un etat suffisamment fluide pour permettre leur ecoulement continu sous la forme d ' a couche regulate the long d'une surface inclinee, en meme temps que leur tirage electrostatique sous la forme de filaments (un materiau dielectrique quelconque ne pouvant en effet être file electrostatiquement que si sa viscosite peut être abaissee suffisamment pour permettre l aux forces electrostatiques 'outrageous sur les forces de reaction developpees par la viscosite), tout en etant neanmoins capables de solidification relativement rapide apres cessation de leur maintien dans cet etat fluide (afin de permettre que les filaments obtenus presentent, en arrivant sur leur surface reeeptrice, un degre de solidification suffisamment prononce pour ne pas être contraints de redonner autom atiquement lieu à une couche fluide continue). Conme materiaux susceptibles de repondre aux exigences susmentionnees, ont peut ainsi notamment envisager, de maniere particulierement avcϊntageuse, d'utiliser des materiaux thermoplastiques, ou thermofusibles, à savoir des materiaux capables d'être amenes dans un etat duffufammentment fluide être ensuite ressolidifies suffisairment rapidement (d'autant plus rapidement qu'il s'agit alors de filaments de relativement faible section) par simple refroidissement (en prineipe refroidissement naturel, néanmoins susceptible d'être renforce par tout moyen approprie, tel que par exemple circulation de gaz à contre- courant du sens de progression des filaments). Comme materiaux thermoplcastiques ou thermofusibles possibles (l'expression "materiaux thermoplastic" devant ici être entendue dans un sens beaucoup plus large que celui normalement utilize dans le domaine des matieres plastiques), on pourra ainsi envisager de filer des matieres plastiques telles que le polypropylene le polyethylene, etc., des matieres inorganiques telles que des verres, etc ou encore d'autres materiaux tres divers tels que du brai de houille ou de petrole, du chocolat, etc ... La couche destinee à être formee en continu sur la surface inclinee selon l'invention au moyen de tels materiaux thermoplastic, ou thermofusibles pourra avantageusement être maintenue dans un etat suffisamment fluide (pour permettre son ecoulement continu le long de cette surface inclinee) par chauffage adequat de cette surface inclinee, un tel chauffage de surface inclinee pourra, de maniere particulierement avantageuse, être realize par effet Joule, en prevoyant alors d'utilis he une surfarce inclinee faite en un materiau electriquement conducteur (un tel materiau electriquement conducteur devra toutefois être choisi de facon à presenter une resistivite suffisamment elevee pour permettre une bonne dissipation d'energie, ainsi qu'une resistance à l'oxydation pour suffenirment tout risque d'oxydation lors de son chauffage, de sorte qu'il pourra être avantageusement constitue par l'un des types de materiaux normalement utilises comme element de chauffage resistif dans les appareils de chauffage electrique). The formation proprement dite de la couche de materiau thermoplastic or thermofusible sur la surface inclinee pourra, quant à eile, être realisee de manieres fort diverse (qui seront decrites ulterieurement), le materiau thermoplastic ou thermofusible pouvant notamment être deverse sur la surface inclinee sous forms encore solid (et amene dans un etat suffisamment fluid seulement apres avoir contacte la surface inclinee) ou au contraire sous une forme deja fluide ou voire meme cσmpletement fcndue. On voit donc que le processus de formation sus-decrit de l'ecoulement continu de materiau le long de la surface inclinee autorise l'utilisation de materiaux thermoplastiques ou thermofusibles susceptibles de se présenter sous les formes initiales les plus various telles que poudre, granules, paillettes, masse paeuse, masse fondue, etc ...

Comme autres matériaux susceptibles d'être files par le pro cede selon l 'invention, on peut egalement envisager d'utiliser des materiaux maintenus temporairement en solution dans des solvants facilement evaporables, ces materiaux sous forme de Solutions e tant alors deverses directement sur la surface inclinee de facon à former une pellicule de liquide s'ecoulant en continu par gra vite jusqu'au bord inferieur de cette surface inclinee, les filaments tires electrostatiquement à partir de ce bord se solidifiant alors progressivement sous l'effet de l'evaporation du solvant (in principe evaporation naturelle, neanmoins susceptible d'être ren forcee par tout moyen approprie). The formation sus-decrite d'un ecoulement de materiau filable le long de la surface inclinee sera avantageusement mise en ceuvre de façon à procurer un débit de materiau au niveau du bord inferieur de cette surface inclinee qui soit adapte au taux de production des filaments ( un debit trop eleve risquant en effet de donner lieu à la formation d'un film ou voile au lieu des filaments desires, et un debit trop faible risquant inversement de donner lieu à la simple formation de gouttelettes). Cet ecoulement continu de materiau filable le long de la surface inclinee sera par ailleurs de maniere preferentielle, regle de fagon à donner un debit de materiau au niveau du bord inferieur de cette surface inclinee qui soit regulier sur toute l'etendue du bord inferieur ainsi que constant dans le temps, de fagon à permettre la formation de filaments reguliers aux caracteristiques constantes et reproductibles dans le temps (le diamêtre des filaments obtenus dependant notamment directement de ce debit de materiau au niveau du bord inferieur de la surface inclinee). It regulates the debit de materiau pourra être effectue de manieres diversees, qui seront explicitees ulterieurement.

L'etablissement d'un champ electrostatique intense, suffisamment concentre au voisinage de la portion de materiau fluide arrivant sur le bord inferieur de la surface inclinee pour permettre le tirage electrostatique de cette portion sous la forme de filaments, peut être quant à lui mis en ceuvre, de maniere bien connue grace à l'utilisation de deux electrodes appropriees reliees à l'une et l'autre bornes d'une source haute tension continue adequate, à savoir, une premiere electrode pourvue d'une arete relativement vive ε'etendant à proxite üπmediate de la portion de materiau à tirer electrostatiquement, et une seconde electrode (ou contre-electrode) de relativement grande extension s'etendant en regard et à distance de cette premiere electrode. Cette premiere electrode pourvue d'une arete relativement vive peut, de maniere particulierement avantageuse, être precisement oonstituee par le bord inferieur de la surface inclinee supportant la couche fluide de materiau filable, dans le cas ou cette surface inclinee est faite en un materiau electriquement conducteur (ce bord inferieur devant alors être conforme selon un profil suffisamment "vif" pour donner lieu à la concentration de champ requise). Cette premiere electrode pourvue d'une arete relativement vive peut neanmoins, dans certains cas d'application, être constituee par une electrode annexe entierement distincte de ce bord inferieur (la surface inclinée pouvant alors notamment dans un tel cas être faite en un matériau non electriquement conducteur).

Les filaments ainsi obtenus par tirage electrostatique peuvent être recueillis directement sur la contre-electrode disposee à distance de l'electrode concentratrice de champ, ou alternativement sur toute autre surface receptrice appropriee interposee devant cette contre-electrode (par exemple surface receptruu constituee , you paper, ou tout autre materiau approprie). Les filaments ainsi obtenus par tirage electrostatique peuvent en outre (compte tenu de l'aptitude du procédé selon l'invention à pouvoir produire des filaments de longueur indefinie) être avantageusement soumis à une Operation d'etirage avant d'atteindre leur surface receptrice, cette Operation d'etirage pouvant être realisee par tous les moyens ajpropries (tel que par exemple trains d'etirage disposes sur le trajet des filaments en amont de leur surface receptrice). Les filaments ainsi recueillis sur toute une surface receptrice appropriee peuvent alors faire l'objet d'applications tres diversees telles que production de produits non-tisses, formation d'un revetement continu sur une surface appropriee par fusion subsequent te des filaments ainsi recueillis sur cette surface, ect ...

Dans le procédé et / ou dispositif selon l'invention, la surface inclinee destinee à permettre un apport continu d'un materiau filable dans la zone de tirage electrostatique peut enfin revetir des formes tres diverses, selon le type d'applications envisagees. Cette surface inclinee peut ainsi revetir la forme d'une plaque plane (inclinee par rapport à la verticale) de relativement grande extension longitudinale, dans le cas ou l'on d≥sire par exemple recueillir les filaments sur des surfaces receptrices planes (la contre -electrode pouvant alors dans un tel cas être avantageusement oonstituee par une plaque conductrice plane d'extension longitudinale sensiblement equivalente à celle de la zone de tirage, disposee horizontalement en dessous et à distance du bord inferieur rectiligne de cette plaque inclinee plane). Cette surface inclinee peut egalement revetir la forme d'une surface tronconique, dans le cas cu l'on desire par exemple recueillir les filaments sur des surfaces receptrices tubulaires (la contre-electrode pouvant alors dans un tel cas être avantageusement oonstituee par une plaque conductrice annulaire disposee concentriquement à l'axe de revolution de la surface inclinee tronconique, à hauteur et à distance du bord inferieur circulaire de cette derniere.

Le procédé et / ou dispositif selon l'invention n'est enfin, bien entendu, aucunement limite à l'utilisation d'une surface inclinee unique (bien qu'il ait ete fait mention jusqu'à present d'une seule surface dans la description), et il est au contraire tout à fait possible d'envisager l'utilisation simultanee, dans un même appareillage, d'une pluralite de surfaces inclinees disposees les unes à côté des autres, de fagon à permettre la production simultanee de plusieurs pluralites de filaments. Une parts production peut notamment être mise à profit de fagon à permettre la realization de produits non-tisses multicouches d'epaisseur global relativement importante (surface receptrice defilant alors successivement à l'aplomb de chacune des surfaces inclinees), les produits non-tisses ainsi realizes pouvant par ailleurs être eventuallyement composites (en prevoyant alors un apport de materiaux differents sur les differentes surfaces inclinees). Breve description of the design

The design annexe illustrative, schematiquement et à titre d'exemple plusieurs formes d'execution ainsi que des variantes de dispositifs pour la mise en cεuvre du procédé selon la presente invention.

La fig.1 est une vue en perspective schematique, illustrant une premiere forme d'execution.

La fig.2 est une vue en coupe longitudinale partial aggrandie, selon l'axe II - II de la fig.1, illustrant and detail de cette premiere forme d'execution.

La fig. 3 est une vue en coupe longitudinal, illustrant une Variant de cette premiere forme d'execution.

La fig.4 est une vue en coupe longitudinale analogue à celle de la fig.3, illustrant une deuxieme forme d'execution. La fig. 5 est une vue en coupe longitudinale analogue à celle de la fig. 3 illustrant une premiere Variant de cette deuxieme forme d'execution.

La fig. 6 est une vue en coupe longitudinale analogue à celle de la fig. 3, illustrant une seconde variant de cette deuxieme forme d'execution.

La fig. 7 est une vue en coupe axiale, illustrant une troisieme forme d'execution.

La fig. 8 est une vue en coupe longitudinale, illustrant une quatrieme forme d'execution. Meilleures mannieres de realiser 1 'invention

The premiere forme d'execution representee aux fig.l et 2 comprend une plaque plane electriquement conductrice 1 de forme rectangulaire, dont l'extension longitudinale est relativement elevee par rapport à son extension transversale (par exemple extension longitudinale d'environ 100cm pour une extension transversale d'environ 2cm). Cette plaque conductrice plane 1 est montee par ses extremites respectives à la et lb sur deux bras isolants inclines 3a et 3b (eux-mêmes relies à un chassis 4), de fagon a se trouver maintenue en position inclinee par rapport à la verticale dans son sens transversal (inclinaison de la plaque 1 choisie de l'ordre de 45 °) tout en s'etendant sensiblement horizontalement dans son sens longitudinal. The plaque conductrice 1 est par ailleurs mon tee sur les bras inclines respectifs 3a et 3b de fagon à pouvoir être mise sous tension mecanique dans son sens longitudinal. A cet effet, l'une des extremites la de cette plaque 1 se trouve main tenue en position fixe sur le bras incline correäpondant 3a (par exemple au moyen de vis), cependant que son autre extremite lb se trouve raccordee à l 'autre bras incline 3b par l'intermediaire de tiges filetees coulissant librement au travers de ce bras 3b, de fagon à permettre la mise en tension mecanique de la plaque 1 par compression, au moyen d'ecrous 7, de ressorts 6 enfiles sur l'extremite libre des tiges 5 faisant saillie de la face arriere du bras incline 3b. L'extremite inferieure de cette plaque inclinee 1 est par ailleurs recourbee vers l'arriere, de fagon à delimiter un bord inferieur rectiligne 2 presentant un profil arrondi de relativement faible rayon de courbure (par exemple rayon de courbure de l'ordre de 0, 4mm, l'epaisseur de la plaque 1 etant par ailleurs de l'ordre de 0.3mm).

A l'aplomb de la face avant de cette plaque inclinee 1 se trouve par ailleurs disposee une contre-plaque plane electriquement conductrice 8 de forme rectangulaire, dont l'extension longitudinale est equivalente à celle de la plaque 1, et dont l'extremite inferieure est egalement avantageusement recourbee vers l'arriere (à savoir vers sa face opposee à celle en regard de la plaque 1) de fagon à delimiter un bord inferieur rectiligne 9 au profil arrondi. Cette contre-plaque conductrice 8 est montee par ses extremites respectives 8a et 8b sur deux bras isolants verticaux 10a et 10b (eux-memes relies à un chassis 11), de fagon à se trouver maintenue dans son sens transversal dans une position sensiblement verticale, tout en s'etendant par son bord rectiligne inferieur 9 au-dessus de la partie sensiblement centrale de la face avant de la plaque 1. Le montage de cette contre-plaque 8 sur ses bras verticaux respectifs 10a et 10b est par ailleurs realization de fagon analogue au montage de la plaque 1 sur ses bras inclines respectifs 3a et 3b, de fagon à egalement permettre la mise en tension mecanique de cette contre-plaque 8. La plaque inclinee 1 et la contre-plaque verticale 8 se trouvent ainsi agencees l ' a par rapport à l'autre de fagon parts que la contre-plaque verticale 8 delimite en oooperation avec la par- tie superieure lc de la plaque 1 un espace longitudinal 12 en forme de V, le bord rectiligne inferieur 9 de la contre-plaque 8 delimitant par ailleurs avec la portion correspondante de la plaque 1 une ouverture longitudinale 13 de largeur constante (sous laquelle vient s 'etendre la partie inferieure ld de la plaque 1 munie de son bord rectiligne inferieur 2). The largeur de cette ouverture longitudinale 13 est au demeurant susceptible d'être reglee par deplacement vertical du chassis 11, à l'aide de moyens appropries non representes au dessin (deplacement vertical schematic au dessin par la fleche F).

Au-dessus de l'espace longitudinale 12 en forme de V ainsi delimite par les plaques 1 et 8 se trouve disposee une tremie 15 faite en un materiau electriquement isolant, fixee aux bras respectifs 3a et 3b du chassis 4 par l'intermediaire de pattes de fixation 16. Cette tremie 15, qui est destinee à être reraplie par un materiau thermoplastique à l'etat solid susceptible de se presenter sous toute forme initiale appropriee, est agencee au-dessus de l'espace longitudinal 12 de fagon que ses parois longitudinales viennent juste affleurer les bords superieurs respectifs des plaques 1 et 8 (fig. 2), en vue de permettre que le materiau thermoplastic delivre par cette tremie 15 puisse venir oontacter librement les parois en regard des plaques respectives 1 et 8 (cette tremie 15 etant par ailleurs congue de fagon que ses parois d'extremites s'etendent par contre jusqu'au fond de l'espace 12 en forme de V, en vue d'empecher que le materiau 12 ne puisse s'echapper lateralement).

The plaques electriquement conductrices 1 et 8 sont en outre destinees à être parcourues par un courant electrique longitudinal en vue de permettre leur echauffement par effet Joule, de façon à provoquer un ramolissement süffisant du materiau thermoplastic ainsi amene à leur contact (le materucteur electr de ces plaques 1 et 8 devant être alors choisi de fagon à être suffisamment resistif pour permettre une kann dissipation d'energie, ainsi que suffisairment resistant à l'oxydation pour empecher toute corrosion lors de son echauffement). A cet effet, les extremites respectives lb et 8b de ces plaques sont destinees a être reliees à l'un des pôles d'une source de ten sion alternative S (de l'ordre de 10V) dont l 'autre pole est relie à la masse, les autres extremites la et 8a de ces plaques etant par ailleurs egalement reliees à la masse.

Au-lingerie et à distance du bord rectiligne inferieur 2 de la plaque conductrice 1 se trouve enfin disposee une plaque métal lique horizontal 18 d'extension longitudinale sensiblement iden tique à celle de la tremie 15, destinee à être reliee à l'un des ( pôles positif ou negatif) d'une source haute tension continue HT (de l'ordre de 20 à 40 kv) dont l'autre pole est relie à la mas se.

Cette plaque metallique 18 ainsi susceptible d'être portée à une haute tension continue est destinee à permettre l'etablis sement en cooperation avec le bord rectiligne inferieur 2 de la plaque 1 reliee à la masse (abstraction faite de la faible tension alternative etablie dans le sens longitudinal de la plaque 1), d'un champ electrostatique intense venant se concentrer sur ce bord inferieur 2 (ce bord inferieur 2 jouant ebne le rôle d'une electrode concentratrice de champ dans le dispositif ainsi decrit, et la plaque metallique 18 celui d 'une contre-electrode). Devant la contre-electrode 18 se trouve enfin interposee une surface receptrice souple 19, susceptible d'être tiree en continu depuis un rouleau d'alimentation 20 pour être reenroulee en continu sur un rouleau de stockage 21, au moyen d'un moteur d ' entrainement 22 monte sur l'arbre du rouleau 21. The fonetionnement de l'appareil sus-decrit est alors le sui vant:

La tremie 15 etant remplie de materiau thermoplastic 23 à l'etat solid (l'ouverture 13 delimitee entre les plaques 1 et 8 etant au besoin fermee par abaissement de la plaque 8 en vue d 'empecher le passage de particules solides 23, au cas oü ces dernieres auraient une waistle inferieure à la largeur de l'ouverture 13 desiree pour la suite du processus), la source de tension alternative S est alors branchee sur les plaques respectives 1 et 8 comme indique precedemment, de fagon à permettre leur echauffement par effet joule. Cet echauffement par effet Joule a alors pour effet d 'entrainer la fusion des portions de materiau thermoplastic se trouvant au contact des plaques 1 et 8, puis de proche en proche, la fusion des portions de materiau thermoplastique plus eloignees de ces plaques, donnant ainsi rapidement lieu à la formation d'un bain fondu 24 occupant tout l'espace 12 delimite entre les plaques 1 et 8. L'ouverture 13 est alors retablie à la largeur desiree pour la suite du processus, donnant ainsi lieu à la formation d'une couche fondue reguliere 25 s'ecoulant en continu par gravite le long de la partie inferieure ld de la plaque 1, selon un debit parfaitement constant dans le temps. The caractere parfaitement constant de ce debit s'explique par le fait qu'il depend uniquement de la hauteur du bain fondu 24, laquelle se trouve fixee de maniere precise par la hauteur libre des plaques chauffees 1 et 8 au-dessus de l'ouverture 13, ainsi que de la largeur de l'ouverture 13, laquelle se trouve egalement fixee de maniere precise par l'agencement rigoureux des plaques 1 et 8 l'une par rapport à l'autre (tout risque d'ecart dans la largeur de cette ouverture 13, susceptible de survenir en raison de l'echauffement des plaques 1 et 8, etant precisement supprime par la mise en tension mecanique de ces plaques 1 et 8). L'ecoulement continu 25 ayant progresse par gravite jusqu'au bord inferieur 2 de la plaque 1, la source haute tension continue HT est alors branchee sur la contre-electrode 18 comme indique precedemment, de maniere à assurer l'etablissement d'un champ electrostatique intense dont les lignes de forces electrostatiques viennent se concentrer suffisairment sur le bord inferieur 2 pour entrainer le tirage electrostatique, à partir de la portion d'ecoulement 25 arrivant sur ce bord inferieur 2, de groupes de molecules progressant ensuite le long des lignes de forces sous la forme de filaments 26 propulses en direction de la contre-electrode 18 (ces filaments 26 encore fluide à proxite de la zone de tirage electrostatique se solidifiant par ailleurs progressivement en s'eloignant de cette zone de tirage). Les filaments 26 ainsi propulses en direction de la contre-electrode 18 sont alors recueillis sur la surface receptrice souple 19, la distance entre cette surface receptrice 19 et l'electrode concentratrice de champ 2 etant par ailleurs choisie suffisamment grande pour que les filaments 26 arrivent on the surface receptrice avec un degre de solidification süffisant pour leur permettre de garder leur forme de filaments. Les filaments 26 ainsi obtenus sont par ailleurs susceptibles d'être tires selon des longueurs indefinies, compte tenu du renouvellement constant de la portion de materiau 25 ame nee en continu sur l'electrode concentratrice de champ 2.

Le tirage electrostatique sus-decrit n'est bien entendu ren du possible que par le fait que le materiau à filer se trouve in dubitablement Charge electrostatiquement en arrivant au niveau de l'electrode 2 (un champ electrostatique applique sur une particule non electriquement chargee restant en effet bien evidemment sans action sur cette particule). II est neanmoins difficile de donner une explication scientifique rigoureusement exacte du mecanisme par lequel ce materiau thermoplastique se trouve effectivement Charge à son arrivee sur l'electrode 2.On peut toujours tenter d'ex pliquer un tel mecanisme de Charge par le fait que la concentration de champ au niveau de l'electrode 2 doit vraisemblablement s'averer süffisante pour ioniser l'atmosphere ambiante regnant au tour de cette electrode, de sorte que cette atmosphere ionisee peut alors à son tour charger la portion d'ecoulement 25 arrivant au niveau de l'electrode 2 (effet "corona"). Un tel mecanisme de Charge imputable à l'effet "corona" pourrait eventuallyement se trouver renforce par un autre mecanisme de charge, imputable quant à lui à un certain deplacement de charges à l'interieur du materiau thermoplastic fondu arrivant au niveau de l'electrode (deplacement de charges rendu possible par le fait que certains materiaux thermoplastic sont susceptibles, alors qu'ils sont normalement dielectriques à l'etat solide, de presenter des proprietes semi-conductrices à l'etat fondu). L'explication rigoureusement exacte d'un tel mecanisme de charge n'est toutefois absolument pas essentielle pour la bonne oomprehension du procédé selon l'invention, l'enseignement donne par ailleurs quant à ce procédé paraissant en effet amplement süffisant pour permettre sa reproduction par l'homme de l'art, mime sans connaissance precise sur ce mecanisme de charge, Le dispositif represente aux fig.l et 2 a pu ainsi, à titre d'exemple, être mis à profit pour assurer la formation de filaments de polypropylene de longueur indefinie. Pour ce faire, les parti- cules de polypropylene introduites à l'etat solide dans la tremie 15 ont ete chauffees à l'aide des plaques 1 et 8 jusqu'à une temperature d'environ 250 ° C, de fagon à donner lieu (la longueur de l'ouverture 13 etant fixee à environ 1mm, et la hauteur du bain fondu 24 à environ 10mm) à la realization dun ecoulement continu 25 le lσng de la partie inferieure de la plaque inclinee 1 qui presente une viscosite de l'ordre de 100 Newtons x sec / m ² , ainsi qu'un debit massique de l'ordre de 5mg / sec par unite de longueur (mêtre) de la plaque inclinee 1. L'application sur la contre-electrode 18 (disposee à environ l0cm au-lingerie de l 'electrode concentratrice 2) d'une haute tension continue de l'ordre de 20 KV permet alors d'obtenir la production de filaments de polypropylene de longueur indefinie, presentant une forme cylindrique relativement reguliere (notamment sans aucune presence de gouttes) d'environ 5 microns de diamêtre.

Dans l'exemple sus-decrit, on peut par ailleurs choisir de former des filaments "multi-branches" au lieu de former des monofilaments comme precedermment, en prevoyant alors d'appliquer sur la contre-electrode 18 une haute tension continue qui soit superieure 40 KV each.

La fig.3 illustre une Variant de la forme d'execution des fig.l et 2, qui differe essentiellement de cette derniere (les elements identiques restant affectes des memes signes de reference du dessin) par le fait que la partie inferieure ld de la plaque inclinee 1 est ici recourbee vers la face arriere de la partie superieure lc de cette plaque 1, au lieu de s'etendre dans le prolongement de cette partie superieure lc comme precedemment), dans le but de permettre la realization dune couche reguliere 25 qui s'ecoule en continu sous cette partie inferieure ld, au lieu de s'ecouler sur cette partie inferieure corme precedemment (l'ecoulement 25 restant ici neanmoins plaque contre la partie inferieure ld grâce à la tension superficieile). Cette variant presente l'avantage de permettre que toute l'etendue de l'ecoulement 25 soit situee en regard de la contre-electrode 18, au lieu de la seule portion inferieure de est ecoulement comme précédemment, ce qui permet d'assurer une meilleure charge electrique du materiau à tirer electrostatiquement (le champ electrostatique se trouvant en effet ici applique sur toute l'etendue de l'ecoulement 25, au lieu d'être applique sur la seule portion inferieure de cet ecoulement comme precedemment).

La fig.4 illustrative une seconde forme d'execution du disposi tif selon 1'invention, qui differe de la premiere forme d'execution des fig.l et 2 essentiellement par les moyens mis en caivre pour former l'ecoulement continu de materiau thermoplastic 25 sur la plaque inclinee 1. (Les elements de cette seconde forme d'execution identiques à ceux de la premiere execution restant affectes des my signes de reference au dessin). Dans cette seconde forme d'execution representee à la fig. 4, les moyens permettant de realiser un reservoir de materiau fondu au-dessus de la plaque inclinee 1 (à savoir, utilization d'une tremie 15 en combinaison avec une contre-plaque verticale 8) sont ici tout sirnplement supprimes, et remplaces par une simple tremie 31 disposee à l'aplomb de la partie superieure de la plaque inclinee 1. Cette tremie 31 est chargee de deverser, par l'intermediaire d'une vanne reglable 32, des particules de materiau thermoplastique à l'etat solid directement sur la partie superieure de la plaque 1. L'echauffement de cette plaque 1 par effet Joule a alors pour effet de provoquer l'adherence des particules solides arrivant à son contact, ces particules adherant sur la plaque 1 se ramollissant ensuite progressivement sous l'effet de l'echauffement de cette plaque pour thunder lieu à la formation d'une couche reguliere rapidement amenee dans un etat suffisamment fluide pour entrainer son ecoulement continu 25 le long de la plaque 1. Le debit de cet ecoulement continu 25 peut quant à lui être regle à la valeur desiree par actionnement approprie de la vanne de reglage 32. L'ecoulement continu 25 ainsi realize peut ensuite être tire electrostatiquement sous forme de filaments 26, au for et à mesure qu'il arrive au niveau de l'electrode 2, de la maniere dejà decrite precedemment.

La fig. 5 illustrative une premiere variant de la forme d'execution representee à la fig. 4 (les elements identiques restant affectes des memes signes de reference au dessin), qui differe essentiellement de cette derniere par l'utilisation complementaire d'un fil additionnel electriquement conducteur 41 s'etendant audessous du bord inferieur de la plaque inclinee 1. Ce fil 41 est egalement relie à la masse de sorte qu'il sert d 'electrode concentratrice de champ en lieu et place du bord inferieur 2 (les lignes de champ venant en effet se concentrer sur ce fil 41 au lieu de se concentrer sur le bord inferieur oomme precedemment ). Le champ electrostatique n'agissant plus au niveau du bord inferieur 2, la couche 25 maintenue en ecoulement continu le long de la plaque inclinee 1 par l'echauffement de cette plaque vient alors tout simplement se diverseer sur le fil 41 egalement echauffe par effet Joule , de sorte que les filaments 26 se trouvent maintenant tires en continu à partir de ce fil 41.

Cette variant presente l'avantage majeur de permettre que le materiau thermoplastic soit echauffe en deux etapes successives de durees inegales, à savoir une premiere etape de relativement longue duree au niveau de la plaque inclinee 1, durant laquelle le materiau est echauffe à une temperature sufisamment faible pour eviter sa degradation Omais neanmoins süffisante pour permettre son ecoulement le long de cette plaque), et une seconde etape de courte duree au niveau du fil 41, durant laquelle le materiau est rapidement echauffe jusqu'à une temperature süffisante pour permettre son tirage electrostatique (temperature permettant d'abaisser sa viscosite à une valeur suffisamment basse pour que les forces electrostatiques l'emportent sur les forces de viscosite).

The fig. 6 illustrative and the seconde variant de la forme d'execution representee à la fig. 4. (les elements identiques restant affectes des memes signes de reference au dessin), selon laquelle les filaments sont tires à partir d'un materiau en solution au lieu d'un materiau thermoplastique ou thermofusible corπme precedemment. Dans cette seconde variant, la tremie 31 est remplacee par un tube 51 pourvu d'une fente longitudinale 52, dispose à l'aplomb de la partie superieure de la plaque inclinee 1. Ce tube 51, qui se trouve raccorde par l'intermediaire d 'une vanne de reglage 53 à un reservoir 54 rempli de materiau en solution, est charge de deverser sur la plaque inclinee 1 une pellicule de solution 25 s'ecoulant en continu par gravite le long de cette plaque 1 (le debit de cet ecoulement continu 25 etant par ailleurs susceptible d'être regle au moyen de la vanne 53). La plaque 1 n'ayant dans cette va- riante pas besoin d'être echauffee par effet Joule en vue d'assurer l'ecoulement continu du materiau à filer, cette derniere peut a lors tres bien être faite en un materiau dielectrique au lieu d'un materiau conducteur comme precedemment. The concentration de champ necessaire pour assurer le tirage electrostatique des filaments peut alors dans un tel cas être avantageusement assuree par une electrode annexe en forme de lame 55 reliee à la masse, disposee de fagon que son arete vive 55a pointe en direction de la portion de solution 25 arrivant au niveau du bord inferieur 2 de la plaque 1. Dans le dispositif de cette fig. 6, la surface receptrice 19 est en outre, à titre de Varian conplémentaire, constituee en un materiau electriquement conducteur (par exemple treillis metallique), de sorte qu'on peut alors envisager de supprimer purement et simplement la contre-electrode 18, et de relier la source haute tension HT directement à cette surface conductrice 19, par l'intermediaire d'un contact glissant 56.

La fig.7 illustrative une troisieme forme d'execution du dispositif selon l'invention, destinee à permettre le tirage de filaments à partir d'une zone de tirage circulaire, en vue d'obtenir que ces filaments puissent être recueillis sur une surface receptrice tubulaire. Cette forme d'execution comprend une surface inclinee electriquement conductrice 61 de forme tronconique, pourvue d'un bord inferieur circulaire 62. Cette surface tronconique 61 se trouve electriquement interrompue dans le sens circonferentiel par une volte isolante 63 s'etendant le long d'une de ses generatrices, de maniere à permettre son echauffement par effet Joule au moyen d'une source de courant alternative S convenablement reliee par ses deux pôles à cette surface 61 (cad de part et d'autre de la bände isolante 63, l'un des pôles de cette source S etant par ailleurs mis à la masse). A l'aplomb du soπmet de la surface tronconique 61 se trouve par ailleurs disposee une tremie 64, chargee de deverser un materiau thermoplastic pulverulent sur la partie superieure de la face external de cette surface tronconique 61. L'echauffement par effet Joule de cette surface 61 donne alors lieu à la formation d'une couche reguliere 65 s'ecoulant en oontinu sur tout le pourtour de la surface tronconique 61, jusqu'à venir atteindre le bord inferieur circulaire 62 de cette surface 61. Con- centriquement à la surface 61, et à hauteur du bord 62, se trouve par ailleurs disposee une contre-electrode annulaire 68, reliee à l'un des pôles d'une source haute tension continue HT dont l'autre pôle est relie à la masse . La portion de materiau 65 arrivant en continu sur le bord inferieur circulaire 62 se trouve ainsi soumis à un champ electrostatique intense suffisamment concentre sur cette portion pour permettre le tirage electrostatique de cette derniere sous la forme de filaments 26, lesquels sont alors susceptibles d'être recueillis sur a surface receptrice tubulaire 69 en defilement axial devant la contre-electrode 68.

La fig. 8 illustrative une quatrieme forme d'execution du dispositif selon l'invention, qui differe de la premiere forme d'execution des fig.l et 2 essentiellement par le fait qu'elle compor te une pluralite de zones d'etirage rectilignes disposees les unes à côté des autres au lieu d'en comporter une seule coπme dans cette premiere forme d'execution (les elements identiques restant affectes des memes signes de reference au dessin). Cette forme d 'execution comprend ainsi une pluralite de plaques inclinees 1 s'etendant les unes à côté des autres sur un meme niveau horizontal, à chacune desquelles se trouve associee une contre-plaque 8 comme decrit precedemment aux fig.l et 2. Les differents espaces longitudinaux 12 en forme de V delimites entre ces pluralites de plaques 1 et 8 sont susceptibles d'être alimentes en materiau thermoplastique à l'etat pulverulent par une tremie unique 75, l'echauffement par effet Joule de ces pluralites de plaque 1 et 8 donnant alors lieu à la formation d'ecoulements continus 25 progressant le long de la partie inferieure de chacune des plaques 1 jusqu'à venir atteindre leurs bords rectilignes 2. Les differentes pluralites de filaments 26 tirees electrostatiquement à partir de chacun de ces bords rectilignes 2 (au moyen d'une contre-electrode unique 18 s'etendant au-lingerie des differentes electrodes concentratrices 2) peuvent alors être recueillis successivement sur une sur face receptrice appropriee unique 19 defilant devant la contre electrode 18, en vue de permettre par exemple la realization of produits non-tisses multicouches d'epaisseur global relativement elevee. The produits non-tisses ainsi obtenus sont par ailleurs susceptibles d'être composites, en prevoyant alors de realiser des apports de materiaux differents sur les differentes plaques inclinees 1 (en prevoyant alors par exemple d'utiliser une tremie 75 compartimentee, comme esquisse en pointilles au dessin, de façon à permettre le remplissage des differents compartiments au moyen de materiaux differents).

Claims

REVENDICATIONS

1. Procede pour fabriquer simultanonent une pluralite de filaments par voie electrostatique, caracterise par le fait qu'il consiste à:

- former en continu sur au moins une surface inclinee une couehe d'un materiau normalement dielectrique maintenue, au moins dans la partie inferieure de cette surface inclinee, dans un etat suffisairment fluide pour pouvoir s'ecouler en continu par gravite jusqu'au bord inferieur de cette surface inclinee, ledit materiau etant par ailleurs capable de solidification relativement rapide apres cessation dudit maintien à l'etat fluide, et,

- soumettre au moins la portion de ladite couche fluide arrivant sur ledit bord inferieur à l'action d'un champ electrostatique intense suffisamment concentre au voisinage de cette portion de couche fluide pour entrainer le tirage, à partir de cette portion de couche fluide, de groupes de molecules progressant alors le long des lignes de forces electrostatiques en donnant lieu à la formation des filaments, lesquels se solidifient ensuite progressivement en s'eloignant dudit bord inferieur de ladite surfarce inclinee.

2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caracterise par le fait qu'il comprend:

- au moins and surface inclinee

- des moyens pour former en continu sur ladite surface inclinee une couche dudit materiau normalement dielectrique, et pour maintenir cette couche, au moins dans la partie inferieure de cette surface inclinee, dans un etat suffisamment fluide pour permettre son ecoulement continu par gravite jusqu'au board inferieur de ladite surface inclinee, et,

- des moyens pour soumettre au moins la portion de cette couche fluide arrivant sur ledit bord inferieur à l'action d'un champ electrostatique intense suffisamment concentre sur cette portion de couche fluide pour entrainer son tirage sous la forme de filaments.

3. Application du procédé selon la revendication 1 pour la production de produits non-tisses.

4. Application du procédé selon la revendication 1 pour la production de revetements continus sur un Substrate approprie.