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EP1190132A1 - Dispositif pour le traitement de materiaux en feuille au moyen de jets d'eau sous pression - Google Patents

Dispositif pour le traitement de materiaux en feuille au moyen de jets d'eau sous pression

Info

Publication number
EP1190132A1
EP1190132A1 EP00931334A EP00931334A EP1190132A1 EP 1190132 A1 EP1190132 A1 EP 1190132A1 EP 00931334 A EP00931334 A EP 00931334A EP 00931334 A EP00931334 A EP 00931334A EP 1190132 A1 EP1190132 A1 EP 1190132A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
treatment
channel
perforated plate
under pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00931334A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1190132B1 (fr
Inventor
Laurent Schmit
Bruno Roche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rieter Perfojet SAS
Original Assignee
Rieter Perfojet SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rieter Perfojet SAS filed Critical Rieter Perfojet SAS
Publication of EP1190132A1 publication Critical patent/EP1190132A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1190132B1 publication Critical patent/EP1190132B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/04—Needling machines with water jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet

Definitions

  • the present invention relates to an improvement brought to the installations, making it possible to treat sheet materials by means of jets of water under pressure, which act on the structure in the manner of needles, used in particular for treating nonwoven structures. in order to give them cohesion and / or modify their appearance.
  • One of the essential elements of such installations is the system for forming jets or needles of water, commonly designated by the expression ⁇ ( injector M.
  • the invention relates more particularly to a new type of injector.
  • such injectors are therefore in the form of a ramp, continuous, extending transversely with respect to the direction of travel of the sheet material ( F) to process, non-woven for example, and whose length is adapted to the width of said material.
  • This ramp can either be constituted by a single elementary module or a plurality of modules juxtaposed to each other.
  • Such a ramp consists of a main body (1), making it possible to resist any deformation under water pressure, at the upper part of which is formed a chamber (2), generally of cylindrical shape, supplied with water under pressure through a pipe (3) supplied by a pump (not shown).
  • a cartridge (4) is arranged, constituted for example by a perforated cylinder lined with a filter cloth, which not only acts as a filter, but also serves as a distributor.
  • the pressurized water introduced inside the chamber (2) then flows through cylindrical bores (5), spaced with a regular pitch over the entire width of the injector, a hole whose diameter is generally between 4 mm and 10 mm, the thickness of the wall between two consecutive holes being of the order of 3 to 5 mm.
  • Maintaining the perforated plate (7) against the main body of the injector is obtained for example in accordance with the teachings of EP 400249 by means of longitudinal jaws (9) subjected to the action of hydraulic cylinders which allow to exert a clamping action by means of a set of spreaders and tie rods arranged along the injector.
  • a seal (not shown) is disposed between the perforated plate (7) and the base of the main body (1).
  • FIG. 2 schematically illustrates the reasons for such defects.
  • bands (B) of low density and very irregular on the surface are obtained on the finished product, which exactly coincide with the turbulent flow zones between the bores.
  • the injector according to the invention therefore allowing the treatment of a sheet material (nonwoven, textile complex, film, paper ”) by means of jets / needles of water consists :
  • a pressurized water supply body comprising a supply chamber extending over the entire length of said body, and inside which water under pressure is brought through a filter ;
  • a distribution zone distributing the water under pressure over the entire treatment width against a plate provided with micro-perforations, the holes of which define needles of water directed against the surface of the material to be treated, material supported by a conveyor element (drum or belt), subjected to a suction source allowing the elimination of the process water, and it is characterized in that the transfer of water from the supply chamber to the plate perforated, is made through a rectangular section channel extending over the entire length of the injector, from the periphery of the supply chamber to the surface of the perforated plate, the spacing between the side walls of this channel as well as its height producing a unidirectional water flow, stable and without turbulence.
  • the space between the two side walls defining the distribution channel is advantageously between 2 mm and at most 10 mm, the height of the walls being included. between 5 mm and 100 mm, the jets produced through micro-perforations having, thanks to such a structure, identical energy at the output and this, over the entire treatment width.
  • FIG. 3 also illustrates, schematically, in perspective and in section along its vertical plane of symmetry, the general structure of an injector designed according to the invention and;
  • FIG. 4 is a schematic view of the flow of water under pressure inside an injector produced according to the invention.
  • the injector according to the invention consists of, a similarly to this state of the art, of a main body (1) made of steel, having a length of 3500 mm, a total width of 200 mm, and a height of 200 mm.
  • a cylindrical chamber (2) with a diameter of 70 mm is produced in the upper part of this body.
  • This chamber is supplied with pressurized water through a pipe (3).
  • the water inlet is illustrated as being done laterally, but it could be done from above the body or the rear.
  • a cartridge (4) constituted by a perforated cylinder coated with a filter cloth.
  • a micro-perforated plate (7) produced, in this case, by a steel strip having 1 mm of thickness, 25 mm wide and comprising at least a row of orifices, the diameter of which is preferably between 100 and 200 ⁇ m and which are spaced apart by a distance generally between 0.6 and
  • Sealing means seals (23) for example, are of course provided between the base (20) of the upper body and the surface of the micro-perforated plate (7).
  • the transfer of pressurized water to the plate (7) for forming water jets is obtained through a channel (22) extending from the periphery of the chamber (2 ) up to the surface of the micro-perforated plate (7).
  • This split channel consists of two opposite parallel walls (21), spaced from one another by a distance of between 1 mm and a maximum of 10 mm, the height being, for its part, between 5 mm and 100 mm. This split channel is closed laterally.
  • the injectors of the prior art as illustrated in FIG. 1 have the following characteristics: diameter of the upper chamber (4): 50 mm diameter of the conduits (5): 6 mm distance between centers of two conduits (5) consecutive: 10 mm height of conduits (5) 35 mm height of lower chamber (6): 10 mm micro-perforated plate comprising a single row of micro-perforations of 120 ⁇ m, spaced from each other by 0.6 mm.
  • the other series of tests is carried out on the same machine, with injectors produced in accordance with the invention, the upper chamber of which has the same diameter as the conventional injectors, and which, with respect to the latter, comprises a split channel (22) over a height of 36 mm, extending from the inlet chamber (4) to the micro-perforated plate (7), and whose parallel walls are spaced apart from each other by 3 mm.
  • the micro-perforated plate is also constituted by a plate having orifices of 120 ⁇ m, spaced from each other by 0.6 mm.
  • a nonwoven web weighing 250 g / m 2 is treated based on polyester fibers having a titer of 1.7 dtex and a width of 38 mm.
  • This veil is subjected to the action of two injectors acting successively against the two faces of the veil.
  • the water is supplied inside the upper chamber of each type of injector by gradually increasing the supply pressure.
  • the injector according to the invention makes it possible to obtain a perfectly bonded sheet, without any apparent defect, for a supply pressure of up to 400 bars. Consequently, it can be envisaged, thanks to the device according to the invention, either to increase the production speeds without deteriorating the characteristics of the product, or to treat much thicker sheets, or even different types of complexes for which the Conventional injectors cannot be used.

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Description

DTSPOSTTIF POUR LE TRAITEMENT DE MATERIAUX EN FEUILLE AU MOYEN DE JETS D'EAU SOUS PRESSION.
Domaine Technique La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux installations, permettant de traiter des matériaux en feuille au moyen de jets d'eau sous pression, qui agissent sur la structure à la manière d'aiguilles, utilisées notamment pour traiter des structures non-tissées en vue de leur donner de la cohésion et/ou en modifier l'aspect.
Une telle technique, proposée depuis des décennies, comme cela ressort notamment des brevets US 3 214 819 et 3 485 706, consiste à soumettre la structure en feuille à l'action de jets d'eau provenant d'une ou plusieurs rampes successives, la nappe étant supportée par un tapis transporteur ou cylindre rotatif poreux ou perforé, soumis à une source d'aspiration permettant la récupération de l'eau.
L'un des éléments essentiels de telles installations est le système de formation des jets ou aiguilles d'eau, couramment désigné par l'expression <( injecteur M.
L'invention porte plus particulièrement sur un nouveau type d'injecteur.
Techniques antérieures
Les injecteurs utilisés de nos jours et qui, concrètement, peuvent être réalisés conformément aux enseignements de la figure 42 du brevet US-A-3 485 706 et des passages correspondants de la description de ce document, ainsi que des réalisations concrètes beaucoup plus détaillées ressortant notamment du brevet US 3 613 999 et de l'EP 400249 (correspondant à l'US 5 054 349), ce dernier document décrivant un type d'injecteur qui, non seulement permet une arrivée d'eau sous pression très élevée (supérieure à 100 bars) a une structure telle qu'elle permet de mettre en place et de retirer la plaque perforée au travers de laquelle se font les microjets de manière aisée.
Si l'on se reporte à la figure 1 annexée, d'une manière générale, de tels injecteurs se présentent donc sous la forme d'une rampe, continue, s'étendant transversalement par rapport au sens de défilement de la matière en feuille (F) à traiter, non-tissé par exemple, et dont la longueur est adaptée à la largeur de ladite matière. Cette rampe peut soit être constituée par un seul module élémentaire ou une pluralité de modules juxtaposés les uns aux autres.
Une telle rampe se compose d'un corps principal (1), permettant de résister à toute déformation sous la pression de l'eau, à la partie supérieure duquel est réalisée une chambre (2), en général de forme cylindrique, alimentée en eau sous pression au travers d'une tuyauterie (3) alimentée par une pompe (non représentée).
A l'intérieur de la chambre (2), est disposée une cartouche (4) constituée par exemple par un cylindre perforé garni d'un tissu filtrant, qui non seulement, joue le rôle de filtre, mais également, sert de répartiteur.
L'eau sous pression introduite à l'intérieur de la chambre (2) s'écoule ensuite au travers de perçages cylindriques (5), espacés avec un pas régulier sur toute la largeur de l'injecteur, trou dont le diamètre est en général compris entre 4 mm et 10 mm, l'épaisseur de la paroi entre deux trous consécutifs étant de l'ordre de 3 à 5 mm.
Ces perçages cylindriques (5), dont l'extrémité de sortie peut éventuellement être de forme conique, débouchent ensuite dans une chambre inférieure (6) à la base de laquelle est positionnée une plaque (7) munie de micro-perforations, dont le diamètre peut être compris entre 50 et 500 μm et de préférence entre 100 et 200 μm, permettant de former des jets d'eau ou aiguilles (8) qui agissent directement contre la surface de la matière (F), nappe non-tissée par exemple, à traiter.
Le maintien de la plaque perforée (7) contre le corps principal de l'injecteur, est obtenu par exemple conformément aux enseignements de l'EP 400249 par l'intermédiaire de mors longitudinaux (9) soumis à l'action de vérins hydrauliques qui permettent d'exercer une action de serrage par l'intermédiaire d'un ensemble de palonniers et de tirants disposés le long de l'injecteur.
Un joint (non représenté) est disposé entre la plaque perforée (7) et la base du corps principal (1). Un tel système de distribution de l'eau sous pression contre la plaque micro- perforée destinée à former les aiguilles d'eau, et qui fait donc appel à des perçages (5) qui débouchent dans une chambre inférieure (6), permet de répartir l'eau correctement sur toute la longueur de l'injecteur, le même débit d'eau passant au travers de chaque orifice.
Cependant, il a été constaté qu'une telle solution, notamment dans le cas de traitement de nappes non-tissées, pouvait entraîner des défauts dans le produit traité lorsque la pression d'eau dans l'injecteur dépassait 50 bars.
La figure 2 illustre de manière schématique les raisons de tels défauts.
En se reportant à cette figure, on a constaté, que lorsque l'on augmentait la pression d'alimentation en eau à l'intérieur de l'alésage cylindrique (2), ce qui est impératif lorsque l'on souhaite augmenter les vitesses de production et/ou traiter des produits lourds, qu'il se produisait des zones de turbulences dans la chambre inférieure (6) au niveau des zones (10) situées immédiatement en dessous des parois séparant deux perçages consécutifs (5). Ces turbulences se transmettent aux jets d'eau, ce qui entraîne une perte importante et rapide de leur énergie, les jets (Jl) devenant diffus et blanchâtres en dessous desdites zones de turbulences, alors que, sous les perçages (5), l'écoulement des jets (J2) reste unidirectionnel, stable et sans turbulence.
Lors du traitement des nappes non-tissées, une telle disparité d'écoulement se répercute immédiatement sur l'efficacité de liage des fibres et entraîne sur le produit une hétérogénéité de l'enchevêtrement des fibres avec en particulier une variation de densité.
En conséquence, tel que cela a été schématisé à la figure 1, on obtient sur le produit fini des bandes (B) de faible densité et très irrégulières en surface, qui coïncident exactement avec les zones d'écoulement turbulents entre les perçages. Exposé de l'invention
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement apporté à un tel type d'injecteur, qui permet de résoudre ce problème et autorise une alimentation en eau sous haute pression pouvant atteindre jusqu'à 400 bars et plus, et qui permet d'obtenir un écoulement de l'eau sous pression, stable, sans turbulence entre la chambre d'alimentation en eau sous pression et la plaque perforée de formation de jets/aiguilles de traitement, lesdits jets étant parfaitement homogènes et ayant tous une action identique sur le produit à traiter.
D'une manière générale, l'injecteur conforme à l'invention permettant donc le traitement d'une matière en feuille (non-tissée, complexe textile, film, papier...) au moyen de jets/aiguilles d'eau se compose :
_ d'un corps d'alimentation en eau sous pression comprenant une chambre d'alimentation s'étendant sur toute la longueur dudit corps, et à l'intérieur de laquelle est amenée, au travers d'un filtre, l'eau sous pression ;
_ une zone de répartition, distribuant l'eau sous pression sur toute la largeur de traitement contre une plaque munie de micro-perforations, dont les trous définissent des aiguilles d'eau dirigées contre la surface de la matière à traiter, matière supportée par un élément transporteur (tambour ou tapis), soumis à une source d'aspiration permettant l'élimination de l'eau de traitement, et il se caractérise en ce que le transfert de l'eau depuis la chambre d'alimentation jusqu'à la plaque perforée, est réalisé par l'intermédiaire d'un canal de section rectangulaire s'étendant sur toute la longueur de l'injecteur, depuis la périphérie de la chambre d'alimentation jusqu'à la surface de la plaque perforée, l'écartement entre les parois latérales de ce canal ainsi que sa hauteur produisant un écoulement d'eau unidirectionnel, stable et sans turbulence.
Pour obtenir un tel écoulement laminaire de l'eau sous pression, l'espace entre les deux parois latérales définissant le canal de répartition, est avantageusement compris entre 2 mm et au maximum 10 mm, la hauteur des parois étant, quant à elle, comprise entre 5 mm et 100 mm, les jets produits au travers des micro-perforations ayant, grâce à une telle structure, une énergie identique en sortie et ce, sur toute la largeur de traitement. Description sommaire des dessins
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif, mais non limitatif, et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels : _ comme indiqué précédemment, la figure 1 illustre, de manière schématique, vu en coupe selon son plan de symétrie vertical, la structure d'un injecteur conforme à l'art antérieur, la figure 2 illustrant, quant à elle, de manière schématique, les turbulences et formations de jets irréguliers que cela entraîne lorsque l'on augmente la pression de l'eau introduite dans le corps de l'injecteur ;
_ la figure 3 illustre également, de manière schématique, en perspective et en coupe selon son plan de symétrie vertical, la structure générale d'un injecteur conçu conformément à l'invention et ; _ la figure 4 est une vue schématique de l'écoulement de l'eau sous pression à l'intérieur d'un injecteur réalisé conformément à l'invention.
Manière de réaliser l'invention
En se reportant à la figure 3 annexée, et en reprenant les mêmes références pour les éléments communs que ceux utilisés pour décrire l'état de la technique illustré à la figure 1, l'injecteur conforme à l'invention se compose, d'une manière similaire à cet état de la technique, d'un corps principal (1) en acier, ayant une longueur de 3500 mm, une largeur totale de 200 mm, et une hauteur de 200 mm.
Dans la partie supérieure de ce corps, est réalisée une chambre (2) cylindrique ayant un diamètre de 70 mm. Cette chambre est alimentée en eau sous pression au travers d'une conduite (3).
A la figure annexée, l'arrivée d'eau est illustrée comme se faisant latéralement, mais elle pourrait se faire par le dessus du corps ou l'arrière.
A l'intérieur de l'alésage (2), est disposée une cartouche (4) constituée par un cylindre perforé revêtu d'un tissu filtrant.
A la base (20) de ce corps supérieur, est fixée, par exemple au moyen de mors latéraux (9),une plaque micro-perforée (7) réalisée, dans le cas présent, par une bande en acier ayant 1 mm d'épaisseur, 25 mm de largeur et comportant au moins une rangée d'orifices, dont le diamètre est de préférence compris entre 100 et 200 μm et qui sont espacés d'une distance entraxe en général comprise entre 0,6 et
1,2 mm.
Des moyens d'étanchéité, joints (23) par exemple, sont bien entendu prévus entre la base (20) du corps supérieur et la surface de la plaque micro-perforée (7).
Conformément à l'invention, le transfert de l'eau sous pression à la plaque (7) de formation des jets d'eau, est obtenu au travers d'un canal (22) s'étendant depuis la périphérie de la chambre (2) jusqu'à la surface de la plaque micro-perforée (7). Ce canal fendu est constitué de deux parois opposées parallèles (21), espacées l'une de l'autre d'une distance comprise entre 1 mm et au maximum 10 mm, la hauteur étant, quant à elle, comprise entre 5 mm et 100 mm. Ce canal fendu est fermé latéralement.
Grâce à cette nouvelle forme de réalisation, et ainsi que cela est illustré par la figure 4, on obtient un écoulement laminaire de l'eau sous pression, sans aucune turbulence comme cela ressort de la figure 4, les jets (8) produits au travers des orifices de la plaque (7) ayant tous la même énergie.
Pour illustrer les avantages apportés par l'invention, des essais comparatifs ont été réalisés sur une machine du type « Jetlace 2000 » du Demandeur équipée d'injecteurs réalisés selon l'art antérieur tel qu'illustré à la figure 1 pour une série d'essais, et d'injecteurs réalisés conformément à l'invention pour une seconde série d'essais réalisés dans les mêmes conditions de pression d'eau.
Dans ces essais comparatifs, les injecteurs de l'art antérieur tel qu'illustré à la figure 1 , présente les caractéristiques suivantes : diamètre de la chambre supérieure (4) : 50 mm diamètre des conduits (5) : 6 mm distance entraxe de deux conduits (5) consécutifs : 10 mm hauteur des conduits (5) 35 mm hauteurde la chambre inférieure (6) : 10 mm plaque micro-perforée comportant une seule rangée de micro-perforations de 120 μm, espacées les unes des autres de0,6 mm L'autre série d'essais est réalisée sur la même machine, avec des injecteurs réalisés conformément à l'invention, dont la chambre supérieure a le même diamètre que les injecteurs conventionnels, et qui, par rapport à ces derniers, comporte un canal fendu (22) sur une hauteur de 36 mm, s'étendant depuis la chambre d'admission (4) jusqu'à la plaque micro-perforée (7), et dont les parois parallèles sont espacées l'une de l'autre de 3 mm.
La plaque micro-perforée est également constituée par une plaque comportant des orifices de 120 μm, espacés les uns des autres de 0,6 mm.
Dans ces essais comparatifs, on traite un voile non-tissé pesant 250 g/m2 à base de fibres de polyester ayant un titre de 1,7 dtex et de largeur 38 mm.
Ce voile est soumis à l'action de deux injecteurs agissant successivement contre les deux faces du voile.
L'eau est alimentée à l'intérieur de la chambre supérieure de chaque type d'injecteur en augmentant progressivement la pression d'alimentation.
On constate que, pour une même vitesse de passage du voile non-tissé en dessous des jets de traitement, que jusqu'à une pression de l'ordre de 50 bars, les produits obtenus avec chaque type d'injecteur présentent une bonne homogénéité et des caractéristiques mécaniques comparables.
En revanche, au-dessus de 50 bars, en utilisant un injecteur conventionnel tel qu'illustré à la figure 1, il apparaît des défauts de liage sur le produit formé, défauts qui augmentent lorsque l'on augmente la pression, et conduisent à la formation de bandes parallèles irrégulières, tel qu'illustré à la figure 1.
En revanche, l'injecteur conforme à l'invention permet d'obtenir une nappe parfaitement liée, sans défaut apparent, pour une pression d'alimentation pouvant atteindre 400 bars. En conséquence, il peut être envisagé, grâce au dispositif conforme à l'invention, soit d'augmenter les vitesses de production sans détériorer les caractéristiques du produit, soit de traiter des nappes beaucoup plus épaisses, voire même différents types de complexes pour lesquels les injecteurs conventionnels ne peuvent pas être utilisés.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Dispositif pour le traitement de matériaux en feuille au moyen de jets/aiguilles d'eau comprenant :
_ un corps (1) d'alimentation en eau sous pression comprenant une chambre d'alimentation (2) s'étendant sur toute la longueur dudit corps, et à l'intérieur de laquelle est amenée, au travers d'un filtre (4), l'eau sous pression ; _ une zone de répartition, distribuant l'eau sous pression sur toute la largeur de traitement contre une plaque (7) munie de micro-perforations, dont les trous définissent des aiguilles d'eau (8) dirigées contre la surface de la matière (S) à traiter, matière supportée par un élément transporteur soumis à une source d'aspiration permettant l'élimination de l'eau de traitement, caractérisé en ce que le transfert de l'eau depuis la chambre d'admission (2) jusqu'à la plaque perforée (7), est réalisé par l'intermédiaire d'un canal (22) de section rectangulaire s'étendant sur toute la longueur de l'injecteur, depuis la périphérie de la chambre d'alimentation (2) jusqu'à la surface de la plaque perforée
(7), l'écartement entre les parois latérales (21) de ce canal ainsi que sa hauteur produisant un écoulement d'eau unidirectionnel, stable et sans turbulence.
2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace entre les deux parois latérales (21) définissant le canal de répartition (22) est compris entre 1 mm et au maximum 10 mm, la hauteur des parois étant quant à elle comprise entre 5 mm et 100 mm.
EP00931334A 1999-06-17 2000-05-22 Dispositif pour le traitement de materiaux en feuille au moyen de jets d'eau sous pression Expired - Lifetime EP1190132B1 (fr)

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EP (1) EP1190132B1 (fr)
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AT (1) ATE270358T1 (fr)
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DK (1) DK1190132T3 (fr)
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FR (1) FR2795099B1 (fr)
IL (2) IL146866A0 (fr)
PL (1) PL202408B1 (fr)
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