Dispositif pour perforer un produit en feuille

Abstract

 L'invention concerne un injecteur fixe (3) - (8) - (9) evoyant de l'eau sous pression pour travailler une feuille (1) de non-tissé , ou analogue.
La plaque micro-perforée (5) permet à l'in­jecteur (3) - (8) - (9) d'envoyer des aiguilles d'eau (7) sur la feuille (1) . On peut interposer un cylindre perforé (14) qui ne touche pas la feuille ( intervalle (17).
Application : micro-perforation par points ou fentes , de matériaux divers , y compris du plastique en feuilles souples .

Description

[0001] La présente invention concerne un pro­cédé universel , pour fabriquer une feuille qui soit complè­tement ou incomplètement perforée , c'est-à-dire notamment une feuille percée de perforations multiples , ou bien une feuille présentant , en fin d'opération , un dessin avec des motifs en creux ou en relief .

[0002] Il est bien entendu que ce procédé nou­veau peut être utilisé sur une feuille d'un matériau quel­conque , qui peut être , en particulier , un papier , un carton ,un tissu non tissé , un film , ou une plaque de matière plastique , voire une feuille de bois ou de contre-­plaqué.

[0003] L'invention concerne également les produits industriels nouveaux obtenus suivant cette métho­de , et possédant des caractéristiques originales qu'il n'­est pas possible d'obtenir avec les méthodes traditionnel­les connues.

[0004] Il est connu de fabriquer des étoffes non-tissées ,présentant des perforations ou possédant des zones de fibres de densité réduite , notamment pour des ap­plications dans des domaines médicaux ou hospitaliers , de l'essuyage , de la filtration , d'enveloppes pour sachets de thé etc.. . Pour cela , il est connu , par exemple dans le brevet français 2 068 676 , de faire circuler une nappe de fibres sur la toile poreuse d'un support transporteur , la nappe à traiter passant sous un cylindre rotatif perfo­ré à l'intérieur duquel est disposé un injecteur hydrauli­que , qui se présente sous la forme d'une barre transver­sale fixe . Cet injecteur projette sous pression un rideau d'eau continu ,dont une partie traverse les trous du cylin­dre perforé , créant ainsi des jets d'eau dont la dimen­sion correspond à celle des perforations du cylindre . Ces jets d'eau traversent la nappe de fibres en reproduisant sur celle -ci la forme des trous du cylindre avant d' être recueillie par une caisse aspirante située sous la toile du transporteur , au-dessous du cylindre rotatif.

[0005] Un tel dispositif connu présente de grands désavantages . En effet , l'utilisation d'un injec­teur fournissant une lame d'eau continue sur toute la géné­ ratrice du cylindre se traduit par la délivrance d'un dé­bit d'eau considérable à l'intérieur de celui-ci .Compte tenu du fait que les parties perforées du cylindre ne re­présentent qu'une faible partie de la surface de celui-ci , il en résulte que l'on est rapidement confronté à un pro­blème pratiquement insoluble , qui est celui de l'élimina­tion , à l'intérieur du cylindre , de l'eau réfléchie par les parties pleines.

[0006] Afin de limiter le problème , on est conduit à diminuer la quantité d'eau émise par l'injec­teur , c'est-à-dire à réduire l'épaisseur du rideau d'eau, ainsi que la pression de l'eau , ce qui a pour conséquen­ce l'obtention , à l'extérieur du cylindre ,de jets d'eau qui ne possèdent pas une énergie cinétique suffisante : pour perforer des matériaux du type film plastique , tissus, voire papier épais.

[0007] L'eau qui rebondit sur les parties pleines du cylindre le long de la même génératrice pertur­be également la cohésion du rideau d'eau et affecte consi­dérablement l'énergie cinétique des jets d'eau émis par le cylindre . En effet , l'eau a tendance à retomber de fa­çon aléatoire dans le cylindre après rebondissement . Cela se traduit par une accumulation anarchique d'eau le long de la génératrice du cylindre située au droit du rideau d' eau .

[0008] Cette eau en excès joue le rôle d' amortisseur envers l'eau émise par l'injecteur qui voit ain­si son énergie cinétique réduite à un niveau tel qu'elle de­vient insuffisante pour assurer un marquage uniforme de la feuille à cet endroit . . Il en résulte , sur la feuille à traiter , l'apparition de zones présentant un aspect délavé dont le dessin ou la perforation sont mal définis.

[0009] La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients ,en réalisant une machine prati­quement universelle pour la fabrication de papiers , d' étoffes non-tissées , de textiles ou de films plastiques perforés ou possédant des motifs en creux ou en relief.

[0010] Un dispositif suivant l'invention comprend une toile de support pour le matériau en feuille à traiter à traiter qui avance avec le matériau sous un cylindre per­foré tournant , à l'intérieur duquel est disposé un injec­teur d'eau fixe orienté transversalement pour projeter de l'eau sous pression à travers les perforations du cylindre en direction de la feuille à traiter , et il est caractéri­sé en ce que l'injecteur hydraulique comporte , d'une part une chambre d'arrivée d'eau à haute pression qui refoule l'eau contre une plaque perforée dont les trous définissent des aiguilles d'eau ensuite dirigées en face des trous du cylindre , d'autre part , sous la feuille à traiter , une caisse d'aspiration pour l'eau ayant traversé ladite feuil­le .

[0011] Suivant une autre caractéristi­que de l'invention , les aiguilles sont disposées en face des trous du cylindre , décalées suivant une ou plusieurs génératrices de celui-ci , de façon à être le plus espacées les unes des autres , d'une part , pour éviter , autant que possible , les phénomènes parasites dus à la reflexion de l'eau sur les parties pleines du cylindre , d'autre part , pour limiter le débit d'eau.

[0012] Suivant une autre caractéristi­que de l'invention , le diamètre des trous de la plaque per­forée est compris entre 50 et 500 microns . Dans le cas des produits devant présenter une perforation de taille su­périeure à la dimension nominale des aiguilles d'eau , il est fait appel à une plaque perforée percée de trous dispo­sés suivant plusieurs génératrices distinctes , les trous de la plaque étant toujours situés en face de ceux du cy­lindre , de façon que l'eau émise par l'injecteur couvre intégralement la largeur des trous du cylindre.

[0013] Suivant une autre caractéristi­que de l'invention , l'injecteur comporte un dispositif de maintien de la plaque perforée , permettant de retirer fa­cilement celle-ci du corps de l'injecteur : la plaque per­forée est appliquée fortement contre le corps principal de l'injecteur grâce à l'action de vérins hydrauliques qui tirent la plaque vers le haut par l'intermédiaire d'un en­semble de palonniers et de tirants disposés le long de l'injecteur. Un joint , situé entre la plaque perforée et le corps principal d'injecteur permet d'assurer l'étanchéi­té de l'ensemble . IL suffit de relâcher la pression d'hui­le dans les vérins hydrauliques , pour libérer les mors de serrage de la plaque perforée qu'il est alors possible d'ex­traire très aisément , en la tirant suivant la direction longitudinale de l'injecteur , c'est-à-dire transversalement par rapport à la direction d'avancement du matériau en feuille.

[0014] Suivant une autre caractéristique de l'invention , la pression d'eau dans le corps principal de l'injecteur est comprise entre 2 et 500 bars suivant que le matériau à traiter est plus ou moins épais et doit être per­foré , ou simplement marqué avec un jet d'eau.

[0015] Suivant une autre caractéristique de l'invention , le cylindre perforé peut être en contact avec la feuille à traiter ou être décollé de celle-ci de façon que sa vitesse de rotation puisse être indépendante de la vitesse de déplacement de la feuille , la rotation pouvant éventuellement s'effectuer dans le sens opposé à celui du défilement de la feuille . Le fait de pouvoir modifier la vitesse de rotation du cylindre par rapport à la feuille a pour résultat qu'un nombre variable de trous du cylindre passe au droit des aiguilles d'eau émises par l'injecteur hydraulique , ce qui se traduit par l'obtention d'un véri­table obturateur hydraulique à vitesse variable et la pos­sibilité d'obtenir , à partir d'un cylindre comportant un nombre de trous déterminé au cm² , une feuille possédant un nmbre de trous totalement différent au cm² , et en particu­lier , des micro-trous , ce qu'il est absolument impossible d'atteindre avec les méthodes conventionnelles , quand les vitesses du cylindre et de la nappe à traiter sont iden­tiques.

[0016] Le cylindre perforé peut être de type quelconque ,en acier inoxydable , en bronze , ou encore en nickel . Cette énumération n'est pas limitative : il peut être aussi du même type , par exemple , que les cylindres sérigraphiques bien connus utilisés dans l'impression tex­tile ou les dépôts de matière plastique en relief sur des revêtements de sol : la seule limite est sa résistance méca­nique nique à l'action des aiguilles d'eau émises par l'injec­teur hydraulique.

[0017] Le dessin annexé , donné à titre d' exemple non limitatif , permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention , et les avantages qu'elle est susceptible de procurer.

Figure 1 est une vue d'un injecteur selon l'invention , comportant une plaque perforée avec des trous disposés suivant trois génératrices du cylindre.

Figure 2 représente un injecteur se­lon l'invention , disposé à l'intérieur d'un cylindre creux perforé avec des trous rectangulaires disposés en hélicoï­de , de façon que les aiguilles émises par l'injecteur soient situées alternativement devant une partie pleine et une partie perforée du cylindre.

Figure 3 représente une plaque per­forée avec trois rangées de trous décalés les uns par rap­port aux autres , de façon à recouvrir intégralement les parties perforées du cylindre.

[0018] On a représenté sur la figure 1 , une feuille 1 , par exemple en un tissu non-tissé , qui avance dans le sens longitudinal représenté par la flèche 2 . Transversalement , et au-dessus de la feuille 1 , se trouve le corps allongé fixe 3 d'un injecteur dans lequel est définie une chambre à eau 4 . Le fond inférieur de cel­le-ci est constitué par une plaque 5 , sur laquelle sont pratiquées de micro-perforations 6 , qui définiront , chacu­ne , une aiguille d'eau 7 . Deux mors longitudinaux 8 et 9 sont soumis à l'action de vérins hydrauliques tels que 10 , pour pincer et serrer les bords longitudinaux ( perpendicu­laires à la flèche 2) , de la plaque 5 contre le corps 3 de l'injecteur .Ce serrage assure l'étanchéité du montage de la plaque 5 contre le corps d'injecteur 3 , quand l'ensem­ble est en service . Par contre , pour le nettoyage et l'en­tretien , il suffit de relâcher les vérins 10 , pour extrai­re commodément la plaque 5 , en la tirant transversalement, comme indiqué par la flèche double 11 . Cette chambre à eau 4 est , par exemple , surmontée par une chambre d'ali­mentation en eau 12 , avec laquelle elle comlunique par de larges orifices 13.

[0019] Dans l'exemple de la figure 2 , l' injecteur hydraulique 3 - 5 - 8 - 9 est monté à poste fi­xe à l'intérieur d'un cylindre rotatif 14 , sur la paroi mince 15 duquel sont répartis des orifices 16 .

[0020] Suivant une caractéristique impor­tante de l'invention , la paroi 15 du cylindre 14 peut être à une certaine distance 17 au-dessus de la face supé­rieure de la feuille 1 . Ainsi , la vitesse tangentielle du cylindre rotatif 14 (flèche 18) est-elle indépendante de la vitesse d'avancement de la feuille 1 ( flèche 2).

Exemple 1

[0021] Une feuille de non-tissé de 18 g/m² obtenue par le procédé dit " voie humide " est supportée par une toile en bronze de type tricot , comportant 32 fils dans le sens chaîne ,et 27 fils dans le sens trame . Cette feuille est soumise à l'action du dispositif représenté sur les figures 2 et 3 .

[0022] Le cylindreperforé 14 présente des orifices 16 de section rectangulaire de 0,8 mm dans le sens axial ( flè­che 19) , et 1,3 mm dans le sens tangentiel (flèche 20) , la distance entre ces orifices étant de 0,8 mm dans les deux directions .

[0023] L'épaisseur du cylindre est de 0,4 mm et la section des orifices est identique à l'intérieur et à l'extérieur du cylindre.

[0024] L'injecteur hydraulique comprend une plaque perforée de 0,3 mm d'épaisseur comportant trois rangées de trous de 0,28 mm de diamètre espacés de 1,6 mm ( d'axe en axe) sui­vant une génératrice , et de 1 mm entre les génératrices ( voir figure 3).

[0025] La pression de l'eau dans l'injecteur est de 3,5 bars ( chambres 4 et 12) . Le cylindre est maintenu à 0,5 mm au-dessus de la feuille 1 et sa vitesse tangentielle de rotation ( flèche 18) est égale à la vitesse d'avancement de la feuille 1 ( flèche 2).

[0026] Le traitement de la feuille 1 effectué dans ces con­ditions permet l'obtention d'une feuille présentant un des­sin absolument parfait et uniforme correspondant aux perfo­ rations du cylindre 14 sur toute la surface de la feuille 1. Un traitement similaire ,effectué sur la même feuille 1 , mais en remplaçant l'injecteur à aiguilels 7 par un injec­teur de type " rideau " délivrant un rideau d'eau continu de 0,12 mm d'épaisseur suivant toute la largeur de la feuil­le , ne permettrait pas d'obtenir d'assu bons résultats , de nombreuses parties de la feuille 1 présentant alors un as­pect délavé.

Exemple 2

[0027] Une feuille de plastique de 30 microns d'épaisseur est soumise à l'action du dispositif précédent.

[0028] Le même cylindre 14 que précédemment est utilisé.

[0029] La feuille 1 est posée sur une toile de support en acier inoxydable de type " uni " , comportant 7 fils au cm , dans les sens chaîne et trame.

[0030] La plaque perforée 5 de l'injecteur comporte une seule rangée de trous 6 , de 0,12 mm de diamètre, espacés les uns des autres de 1,6 mm .

[0031] La plaque perforée 5 est positionnée de telle sor­te que les aiguilles d 'eau 7 se trouvent situées approxima­tivement au milieu des orifices 16 du cylindre perforé 14 . La pression de l'eau dans l'injecteur est de 150 bars et la vitesse de traitement de 25 mètres /mn .

[0032] Le cylindre se trouve à 1 mm au-dessus de la toile ( intervalle 17) , et sa vitesse tangentielle de rotation (flèche 18) est égale à la vitesse d'avancement de la feuil­le 1 et de sa toile ( flèche 2).

[0033] La feuille de plastique 1 est perforée sous forme de fines fentes rectangulaires , de 0,8 mm de longueur et de largeur non mesurable.

[0034] La résistance dans le sens transversal de la feuil­le 1 est considérablement réduite , et sa porosité est très augmentée.

[0035] Après perforation , la feuille 1 soumise à un jet d'eau n'est plus imperméable.

Exemple 3

[0036] La même feuille 1 est soumise à un traitement si­milaire .La seule différence avec le traitement précédent est la vitesse de rotation du cylindre 14 qui donne une vi­ tesse tangentielle ( flèche 18) de 120 mètres par minute ( soit environ cinq fois la vitesse d'avancement de la feuille 1 ( flèche 2).

[0037] Les autres conditions restent inchangées.

[0038] La feuille de plastique 1 est maintenant perforée par une multitude de petits trous dont les dimensions ne sont pas mesurables.

[0039] La perméabilité à l'air de la feuille est excel­lente , et sa résistance transversale est peu affectée . La feuille soumise à un jet d'eau reste également imperméa­ble . Enfin , le film plastique a perdu son " sonnant " caractéristique .

Revendications

1- Procédé pour la fabrication d'une feuille (1) d'un matériau porté par une bande transporteuse poreuse avan­çant sous un injecteur hydraulique transversal fixe (3) qui délivré des aiguilles d'eau (7) distinctes les unes des , ces aiguilles (7) étant obtenues par l'intermédiai­re d'une plaque perforée (5), percée de trous (6) distin­cts les uns des autres, caractérisé en ce qu'entre les ai­guilles d'eau (7) de l'injecteur et la feuille (1) à trai­ter, on intercale un organe ajouré mobile qui interrompt par intervalles le passage des aiguilles d'eau (7).

2- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur hydraulique est alimenté avec de l'eau sous une pression comprise entre 140 et 500 bars.

3- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe ajouré est un cylindre rotatif (14) disposé autour de l'injecteur, et sur la paroi (15) du­quel, sont répartis des orifices (16).

4- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'entre le cylindre rotatif ajouré (14) et la feuille à traiter (1) est laissé un interstice libre.(17), si bien que la vitesse tangentielle (flèche (18)) du cylindre (14) a une valeur indépendante de la valeur de la vitesse d'a­vancement de la feuille (1) (flèche (2)).

5- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé sui­vant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté­risé en ce que, sous le corps (3) de l'injecteur, est ser­rée par des mors longitudinaux (8) et (9), une plaque (5) munie de micro-perforations (6), surmontée par une cham­bre à eau (4) pour créer des aiguilles d'eau (7).

6- Dispositif suivant la revendication 5, caracté­risé en ce que le serrage de la plaque (5) est assuré par des vérins hydrauliques (10), qu'il suffit de relâcher, pour extraire la plaque (5) en la tirant transversale­ment sur la machine (flèche (11)).

7- Dispositif suivant l'une quelconque des revendi­cations 5 et 6 , caractérisé en ce que les micro-­perforations ( 6 ) sont réparties le long de la pla­que ( 5 ) suivant plusieurs rangées parallèles où elles sont décalées d'une rangée à l'autre.

8- Feuille munie de motifs en creux et en relief, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des reven­dications 1 à 4.

9- Feuille munie de perforations, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par la mise en oeuvre du procé­dé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4.

Dessins