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FR3150134A1 - Process and installation for manufacturing flat wicks of natural plant fibers - Google Patents

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Publication number
FR3150134A1
FR3150134A1 FR2306609A FR2306609A FR3150134A1 FR 3150134 A1 FR3150134 A1 FR 3150134A1 FR 2306609 A FR2306609 A FR 2306609A FR 2306609 A FR2306609 A FR 2306609A FR 3150134 A1 FR3150134 A1 FR 3150134A1
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FR
France
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stretched
plant fibers
ribbon
plant
fibers
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Pending
Application number
FR2306609A
Other languages
French (fr)
Inventor
Julien Rion
Reto Aebischer
Loïc Nyffenegger
Hugo Vuillet
Marion Frey
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.)
BCOMP SA
Original Assignee
BCOMP SA
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Filing date
Publication date
Application filed by BCOMP SA filed Critical BCOMP SA
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Priority to EP24182776.5A priority patent/EP4488429A1/en
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Abstract

L’invention porte sur un procédé et une installation de fabrication de mèches plates de fibres naturelles végétales. Selon le procédé de l’invention, les étapes suivantes sont mises en œuvre : a) on fournit un ruban de fibres végétales, b) on réalise une opération d’étirage dudit ruban de fibres végétales, ce par quoi on forme un ruban de fibres végétales étiré (12), et c) on réalise une opération de consolidation du ruban de fibres végétales étiré, comprenant les sous-étapes suivantes : c1) on imprègne ledit ruban de fibres végétales étiré (12) avec une solution (112) contenant un liant, ce par quoi on obtient un ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13), c2) on sèche ledit ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13), ce par quoi on obtient une mèche plate de fibres végétales (15). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 The invention relates to a method and an installation for manufacturing flat wicks of natural plant fibers. According to the method of the invention, the following steps are implemented: a) a ribbon of plant fibers is provided, b) a drawing operation is carried out on said ribbon of plant fibers, whereby a drawn ribbon of plant fibers (12) is formed, and c) a consolidation operation is carried out on the drawn ribbon of plant fibers, comprising the following sub-steps: c1) said drawn ribbon of plant fibers (12) is impregnated with a solution (112) containing a binder, whereby a drawn and impregnated ribbon of plant fibers (13) is obtained, c2) said drawn and impregnated ribbon of plant fibers (13) is dried, whereby a flat wick of plant fibers (15) is obtained. Figure for abstract: Fig. 3

Description

Procédé et installation de fabrication de mèches plates de fibres naturelles végétalesProcess and installation for manufacturing flat wicks of natural plant fibers

La présente invention concerne un procédé et une installation de fabrication de mèches plates de fibres naturelles végétales.The present invention relates to a method and an installation for manufacturing flat wicks of natural plant fibers.

Ces mèches plates de fibres naturelles végétales sont notamment utilisées pour la fabrication de produits composites, comme éléments de renforts au sein d’une matrice. Les fibres naturelles végétales présentent de nombreux atouts par rapport aux fibres synthétiques, parmi lesquelles leur faible empreinte environnementale, leur caractère biodégradable, des caractéristiques mécaniques performantes et une faible densité.These flat strands of natural plant fibers are used in particular for the manufacture of composite products, as reinforcement elements within a matrix. Natural plant fibers have many advantages over synthetic fibers, including their low environmental footprint, their biodegradable nature, high-performance mechanical characteristics and low density.

Ces mèches plates de fibres naturelles végétales se présentent sous forme d’un faisceau de base continu contenant des filaments parallèles assemblés sans torsion intentionnelle. Ces filaments sont en particulier des fibres naturelles végétales discontinues, longues, telles que des fibres de lin ou d’autres végétaux. Dans le monde des matériaux composites, on nomme souvent les mèches de filaments « roving », ce qui s’applique ainsi aussi à ces mèches plates de fibres naturelles végétales.These flat rovings of natural plant fibres are in the form of a continuous basic bundle containing parallel filaments assembled without intentional twisting. These filaments are in particular long, discontinuous natural plant fibres, such as flax fibres or other plant fibres. In the world of composite materials, filament rovings are often called "roving", which also applies to these flat rovings of natural plant fibres.

Ces mèches plates de fibres naturelles végétales nécessitent un traitement leur attribuant des propriétés compatibles avec leur utilisation dans des matériaux composites. Ainsi, malgré le fait qu’elles soient constituées de fibres discontinues et non de fibres continues, elles doivent disposer d’une tenue et une cohésion permettant leur manipulation et une résistance mécanique suffisante pour leur mise en œuvre dans un produit composite.These flat strands of natural plant fibers require treatment to give them properties compatible with their use in composite materials. Thus, despite the fact that they are made of discontinuous fibers and not continuous fibers, they must have a hold and cohesion allowing their handling and sufficient mechanical resistance for their implementation in a composite product.

On évite de torsader de telles mèches de fibres naturelles végétales, car si cela permet d’améliorer leur résistance mécanique à l’état de mèche, cela diminue certaines performances mécaniques des matériaux composites fabriqués avec ces mèches, telles que la rigidité et la résistance à rupture du composite, car la torsion des mèches tend à désaligner les fibres naturelles de la direction de contrainte exercée. Ainsi, pour les applications de renforts de produits composites, à la différence des applications textiles, on cherche à former des mèches non torsadées dont les fibres n'ont pas été désalignées par l'étape de torsion. La torsion tend également à rendre la mèche ronde, et non plate. La section ronde de la mèche tend à créer un fort embuvage de la fabrication de tissu avec une telle mèche. L’embuvage a également pour effet de désaligner les fibres par rapport aux contraintes exercées sur les pièces composites. Ainsi, l’absence de torsion permet de garder une mèche plate, avec un embuvage très réduit, gardant les fibres dans le plan des contraintes exercées.Twisting such strands of natural plant fibers is avoided because, although this improves their mechanical strength in the strand state, it reduces certain mechanical performances of the composite materials manufactured with these strands, such as the rigidity and breaking strength of the composite, because twisting the strands tends to misalign the natural fibers from the direction of the stress exerted. Thus, for composite product reinforcement applications, unlike textile applications, we seek to form untwisted strands whose fibers have not been misaligned by the twisting step. Twisting also tends to make the strand round, and not flat. The round section of the strand tends to create a strong weaving of the fabric manufacturing with such a strand. Weaving also has the effect of misaligning the fibers with respect to the stresses exerted on the composite parts. Thus, the absence of twisting makes it possible to keep a flat strand, with very little weaving, keeping the fibers in the plane of the stresses exerted.

Il est donc nécessaire d’améliorer la cohésion de ces mèches de fibres naturelles par d’autres moyens que la mise en torsion de la mèche.It is therefore necessary to improve the cohesion of these strands of natural fibers by means other than twisting the strand.

Etat de la techniqueState of the art

Le document FR2839001A1 décrit un procédé d’imprégnation de ruban de renforcement avec des fibres naturelles utilisant une matière thermoplastique fondue comme liant. Le ruban étant ainsi complètement imprégné par une matière thermoplastique fondue, il ne sera pas compatible avec l’utilisation de matériaux thermodurcissables dans le produit composite, tels que, par exemple, une résine époxy (polymère époxyde) ou un polyester insaturé. De plus, du fait de la viscosité relativement élevée des matières thermoplastiques fondues, il est difficile d’imprégner complètement et de manière homogène une telle matière dans un ruban fibres naturelles sans abîmer ces dernières.Document FR2839001A1 describes a process for impregnating a reinforcing tape with natural fibres using a molten thermoplastic material as a binder. Since the tape is thus completely impregnated with a molten thermoplastic material, it will not be compatible with the use of thermosetting materials in the composite product, such as, for example, an epoxy resin (epoxy polymer) or an unsaturated polyester. Furthermore, due to the relatively high viscosity of molten thermoplastic materials, it is difficult to completely and homogeneously impregnate such a material in a natural fibre tape without damaging the latter.

Également, l’imprégnation d’un ruban de fibres naturelles avec un polymère fusible thermoplastique ou thermodurcissable par saupoudrage d’une poudre est connue. Cette procédure comporte aussi le désavantage de devoir utiliser pour l’imprégnation du ruban de fibres naturelles des particules d’un polymère spécifiquement compatible avec le polymère utilisé lors de l’imprégnation finale du produit composite. En général, on utilise soit une poudre formée de particules de polymère thermoplastique, tel que du polypropylène (PP), de l’acide polylactique (PLA) ou du polyamide (PA) ou bien de particules de polymère thermodurcissable, tel que de l’époxyde non-réticulé à très haute viscosité. Après le saupoudrage, le polymère est ensuite fondu dans un système de presse à double bande chauffant le polymère jusqu’à sa fusion, puis refroidissant le polymère, tout en appliquant une pression entre les bandes. Alternativement, un système de chauffage infrarouge ou un système de calandre chauffante puis un refroidissement dans une calandre froide, ou par air peut être utilisé.Also, the impregnation of a natural fiber ribbon with a thermoplastic or thermosetting fusible polymer by dusting a powder is known. This procedure also has the disadvantage of having to use for the impregnation of the natural fiber ribbon particles of a polymer specifically compatible with the polymer used during the final impregnation of the composite product. In general, either a powder formed of thermoplastic polymer particles, such as polypropylene (PP), polylactic acid (PLA) or polyamide (PA) or thermosetting polymer particles, such as very high viscosity non-crosslinked epoxy, is used. After dusting, the polymer is then melted in a double belt press system heating the polymer until it melts, then cooling the polymer, while applying pressure between the belts. Alternatively, an infrared heating system or a heating calender system followed by cooling in a cold calender, or by air can be used.

Selon une autre méthode, le document FR3020819A1 prévoit une répartition d’un liant thermoplastique dans un ruban de renforcement en fibres naturelles, au moyen d’une dispersion aqueuse de particules d’une matière thermoplastique. Dans ce cas, il est difficile de conserver une concentration contrôlée et homogène de la matière thermoplastique dans le bain. Là encore, l’utilisation de thermoplastique qui est fondu dans l’étape d’imprégnation empêche une bonne compatibilité avec l’utilisation de matrices thermodurcissables dans le produit composite utilisant de tels rubans de fibres naturelles imprégnés. Si on parvient à placer de tels rubans de fibres naturelles imprégnés comme élément de renfort au sein d’une matrice thermodurcissable, le liant thermoplastique des rubans est susceptible d’empêcher une bonne imprégnation avec la matrice thermodurcissable, de péjorer l’adhésion de la matrice aux fibres et d’influencer négativement les propriétés thermomécaniques de la résine, telles que la température de transition vitreuse. Également, l’utilisation d’un liant thermoplastique rend difficile le blanchiment et la teinte des renforts en fibres naturelles, le liant thermoplastique empêchant un bon accès aux fibres.According to another method, document FR3020819A1 provides for a distribution of a thermoplastic binder in a natural fibre reinforcing tape, by means of an aqueous dispersion of particles of a thermoplastic material. In this case, it is difficult to maintain a controlled and homogeneous concentration of the thermoplastic material in the bath. Here again, the use of thermoplastic which is melted in the impregnation step prevents good compatibility with the use of thermosetting matrices in the composite product using such impregnated natural fibre tapes. If it is possible to place such impregnated natural fibre tapes as a reinforcing element within a thermosetting matrix, the thermoplastic binder of the tapes is likely to prevent good impregnation with the thermosetting matrix, to worsen the adhesion of the matrix to the fibres and to negatively influence the thermomechanical properties of the resin, such as the glass transition temperature. Also, the use of a thermoplastic binder makes it difficult to bleach and dye natural fiber reinforcements, as the thermoplastic binder prevents good access to the fibers.

Bref résumé de l’inventionBrief summary of the invention

Un but de la présente invention est de proposer un procédé et une installation de fabrication de mèches plates de fibres naturelles végétales exempts des limitations des solutions connues.An aim of the present invention is to propose a method and an installation for manufacturing flat wicks of natural plant fibers free from the limitations of known solutions.

Un autre but de l’invention est de permettre ensuite une utilisation de ces mèches de fibres naturelles végétales dans un produit composite à matrice thermodurcissable ou dans un produit composite à matrice thermoplastique.Another aim of the invention is to then allow the use of these strands of natural plant fibers in a composite product with a thermosetting matrix or in a composite product with a thermoplastic matrix.

Un but supplémentaire de l’invention est d’obtenir un moyen par lequel le liant est réparti de manière homogène dans les fibres naturelles végétales du ruban, avec une bonne pénétration dans le ruban de fibres végétales.A further object of the invention is to obtain a means by which the binder is distributed homogeneously in the natural plant fibres of the ribbon, with good penetration into the plant fibre ribbon.

Également, selon un autre but de l’invention, on cherche une façon d’opérer qui permette un nettoyage plus facile du liant sur les renforts fabriqués avec les mèches plates de fibres végétales.Also, according to another aim of the invention, a way of operating is sought which allows easier cleaning of the binder on the reinforcements made with the flat wicks of plant fibers.

Également, selon un autre but de l’invention, on cherche une façon d’opérer qui permette de blanchir et teindre les renforts fabriqués avec les mèches plates de fibres végétales.Also, according to another aim of the invention, a method of operation is sought which makes it possible to bleach and dye the reinforcements made with flat wicks of plant fibers.

Selon l’invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d’un procédé de fabrication de mèches plates de fibres naturelles végétales, dans lequel les étapes suivantes sont mises en œuvre :
a) on fournit un ruban de fibres végétales,
b) on réalise une opération d’étirage dudit ruban de fibres végétales, ce par quoi on forme un ruban de fibres végétales étiré, et
c) on réalise une opération de consolidation du ruban de fibres végétales étiré, comprenant les sous-étapes suivantes :
c1) on imprègne ledit ruban de fibres végétales étiré avec une solution contenant un liant, ce par quoi on obtient un ruban de fibres végétales étiré et imprégné,
c2) on sèche ledit ruban de fibres végétales étiré et imprégné, ce par quoi on obtient une mèche plate de fibres végétales.
According to the invention, these aims are achieved in particular by means of a method for manufacturing flat wicks of natural plant fibers, in which the following steps are implemented:
a) a ribbon of plant fibers is provided,
b) an operation of stretching said ribbon of plant fibers is carried out, whereby a stretched ribbon of plant fibers is formed, and
c) an operation of consolidation of the stretched plant fiber ribbon is carried out, comprising the following sub-steps:
c1) impregnating said stretched plant fibre ribbon with a solution containing a binder, whereby a stretched and impregnated plant fibre ribbon is obtained,
c2) said stretched and impregnated strip of plant fibers is dried, whereby a flat strand of plant fibers is obtained.

Ainsi, notamment par le recours à une imprégnation au moyen d’une solution contenant un liant et non d’une dispersion contenant un liant, on améliore le contrôle et la stabilité de la concentration en liant dans le liquide rentrant en contact avec les fibres naturelles végétales. Cela permet également au liant de bien pénétrer les fibres du ruban, et donc d’avoir une action liante efficace entre les fibres, et ce tout le long et au cœur du ruban. Enfin, le nettoyage du liant peut s’effectuer aisément au moyen du solvant utilisé dans la solution qui a été appliquée.Thus, in particular by using impregnation using a solution containing a binder and not a dispersion containing a binder, the control and stability of the binder concentration in the liquid coming into contact with the natural plant fibres is improved. This also allows the binder to penetrate the fibres of the ribbon well, and therefore to have an effective binding action between the fibres, all along and at the heart of the ribbon. Finally, the binder can be easily cleaned using the solvent used in the solution that has been applied.

L’usage d’une solution comme vecteur d’imprégnation du liant, permet au liant, c’est-à dire à la matière contenue dans la solution d’être appliquée à l’ensemble des fibres du ruban, dans leur volume. On peut ainsi obtenir un bon maintien en forme de l’assemblage de fibres constituant le ruban, et ce en liant efficacement les fibres entre elles. Cette bonne couverture et cette pénétration effective des fibres par le liant permettent notamment d’améliorer la cohésion, l’homogénéité et la résistance à la rupture de la mèche obtenue. On peut donc ensuite utiliser cette mèche de fibres naturelles végétales pour fabriquer des renforts pour des produits composites de manière efficace en évitant les ruptures de la mèche lors du tissage ou de la fabrication du renfort. Si besoin, le liant peut être nettoyé une fois le renfort fabriqué, la résistance de la mèche elle-même n’étant plus primordiale à ce stade. Le liant permettant une imprégnation partielle des fibres naturelles végétales du ruban, cela laisse la place pour la pénétration de la résine, ou de tout autre matériau qui constituera la matrice, lorsqu'on imprègne le produit composite avec la résine/le matériau de la matrice.The use of a solution as a vector for impregnating the binder allows the binder, i.e. the material contained in the solution, to be applied to all the fibers of the ribbon, in their volume. It is thus possible to obtain good shape retention of the assembly of fibers constituting the ribbon, and this by effectively binding the fibers together. This good coverage and effective penetration of the fibers by the binder make it possible in particular to improve the cohesion, homogeneity and resistance to breakage of the resulting strand. This strand of natural plant fibers can then be used to effectively manufacture reinforcements for composite products by avoiding breakages of the strand during weaving or manufacturing of the reinforcement. If necessary, the binder can be cleaned once the reinforcement has been manufactured, the resistance of the strand itself no longer being essential at this stage. The binder allows partial impregnation of the natural plant fibers of the tape, this leaves room for the penetration of the resin, or any other material which will constitute the matrix, when impregnating the composite product with the resin/matrix material.

Selon un mode de réalisation, ladite solution est une solution aqueuse contenant un soluté hydrophile ou un mélange de solutés hydrophiles. Le soluté hydrophile ou les solutés hydrophiles participe(nt) ainsi à la formation du liant, lequel maintient en forme les fibres dans la mèche après séchage de l’eau qui forme le solvant. C’est une disposition avantageuse du point de vue de la mise en œuvre, et qui évite l’usage de solvants plus polluants qui nécessitent de prendre des mesures spécifiques par exemple pour le captage de leur forme gazeuse pendant le séchage ou encore lors du nettoyage des installations ou des outillages, ou bien lors du recyclage de la solution. Également, avec un liant soluble dans l’eau, on peut le retirer de la mèche lorsque cette dernière est montée sur ou dans un support de base tel qu’un mat, une feuille, un tissu, le tout formant un produit composite, par exemple lors d’une étape de teinture ou d’application de tout autre traitement sur le produit composite.According to one embodiment, said solution is an aqueous solution containing a hydrophilic solute or a mixture of hydrophilic solutes. The hydrophilic solute or hydrophilic solutes thus participate(s) in the formation of the binder, which keeps the fibers in shape in the wick after drying of the water that forms the solvent. This is an advantageous arrangement from the point of view of implementation, and which avoids the use of more polluting solvents that require taking specific measures, for example for capturing their gaseous form during drying or when cleaning the installations or tools, or when recycling the solution. Also, with a water-soluble binder, it can be removed from the wick when the latter is mounted on or in a base support such as a mat, a sheet, a fabric, all forming a composite product, for example during a dyeing step or application of any other treatment to the composite product.

Selon un mode de réalisation, le soluté hydrophile appartient au groupe comprenant de l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) (PVAL), de l’amidon, de l’amidon modifié, de la carboxymethyl cellulose, de l’hydroxyethyl cellulose, de l’hydroxypropyl cellulose, de l’acétate de cellulose, de la chitosane, de la pectine, et un polymère acrylique modifié par un acide polycarboxylique et un polyol (notamment le produit connu sous le nom commercial Acrodur ®, tel que le ACRODUR 950 L ou le ACRODUR DS 3530).According to one embodiment, the hydrophilic solute belongs to the group comprising polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) (PVAL), starch, modified starch, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate, chitosan, pectin, and an acrylic polymer modified by a polycarboxylic acid and a polyol (in particular the product known under the trade name Acrodur ®, such as ACRODUR 950 L or ACRODUR DS 3530).

Selon un mode de réalisation, l’opération d’étirage et l’opération de consolidation sont effectuées sur des installations indépendantes. De cette façon, le procédé de fabrication n’est pas réalisé en continu sur une même ligne de production. Cela permet notamment d’adapter la vitesse de travail et d’avancée du ruban, ainsi que le nombre de rubans traités en parallèle au type d’opération réalisée. En effet, par exemple, on peut effectuer l’opération de consolidation en parallèle sur un nombre important de rubans déjà étirés (jusqu’à 100, voire 200), et ce avec une vitesse d’avancée du ruban différente, par exemple plus importante, qu’en sortie de l’opération d’étirage.According to one embodiment, the stretching operation and the consolidation operation are carried out on independent installations. In this way, the manufacturing process is not carried out continuously on the same production line. This makes it possible in particular to adapt the working speed and advancement of the ribbon, as well as the number of ribbons processed in parallel to the type of operation carried out. Indeed, for example, the consolidation operation can be carried out in parallel on a large number of ribbons already stretched (up to 100, or even 200), and this with a different advancement speed of the ribbon, for example higher, than at the outlet of the stretching operation.

Selon un mode de réalisation, l’opération d’étirage est réalisée au moyen d’une première paire de rouleaux en entrée entrainant les fibres végétales à une première vitesse et d’une deuxième paire de rouleaux en sortie entrainant les fibres végétales à une deuxième vitesse supérieure à la première vitesse, créant l’étirage du ruban de fibres végétales. Ces deux paires de rouleaux forment un module d’étirage. On peut recourir à un seul module d’étirage ou à plusieurs modules d’étirage qui se succèdent pour réaliser un étirage en plusieurs étapes d’un ruban de fibres végétales, ou bien de plusieurs rubans de fibres végétales.According to one embodiment, the stretching operation is carried out by means of a first pair of inlet rollers driving the plant fibers at a first speed and a second pair of outlet rollers driving the plant fibers at a second speed higher than the first speed, creating the stretching of the plant fiber ribbon. These two pairs of rollers form a stretching module. A single stretching module or several stretching modules that follow one another may be used to carry out a multi-stage stretching of a plant fiber ribbon, or several plant fiber ribbons.

Pendant l’opération de consolidation, on met en œuvre l’étape d’imprégnation d’un ruban de fibres végétales étiré ou de plusieurs rubans de fibres végétales étirés. Pour cette étape d’imprégnation avec la solution, on peut utiliser l’une ou l’autre des possibilités d’imprégnation suivantes : par pulvérisation, par arrosage, par trempage dans un bain ou par imprégnation par contact avec un applicateur, tel qu’un ou plusieurs rouleau(x), pinceau(x)…During the consolidation operation, the step of impregnating a stretched plant fiber ribbon or several stretched plant fiber ribbons is implemented. For this step of impregnation with the solution, one or other of the following impregnation possibilities can be used: by spraying, by watering, by soaking in a bath or by impregnation by contact with an applicator, such as one or more roller(s), brush(es), etc.

Selon un mode de réalisation, pendant l’opération de consolidation, entre l’étape c1) d’imprégnation et l’étape c2) de séchage, on exprime ledit ruban de fibres végétales étiré et imprégné afin de faire sortir dudit ruban de fibres végétales étiré et imprégné une partie de la solution. Ainsi, avant l’étape de séchage, un maximum de liquide (solution contenant le liant) est exprimé, par exemple par passage du ruban de fibres végétales étiré et imprégné entre un ou plusieurs paires de rouleaux appuyant sur le ruban de fibres végétales étiré et imprégné. Cela permet de réduire le temps et l'énergie de séchage. Si la solution comportant le liant est apportée par un rouleau applicateur, il est aussi possible d’imprégner et exprimer avec une unique paire de rouleaux, appliquant et exprimant la solution en surplus.According to one embodiment, during the consolidation operation, between the impregnation step c1) and the drying step c2), said stretched and impregnated plant fiber ribbon is expressed in order to cause a portion of the solution to be released from said stretched and impregnated plant fiber ribbon. Thus, before the drying step, a maximum of liquid (solution containing the binder) is expressed, for example by passing the stretched and impregnated plant fiber ribbon between one or more pairs of rollers pressing on the stretched and impregnated plant fiber ribbon. This makes it possible to reduce the drying time and energy. If the solution comprising the binder is supplied by an applicator roller, it is also possible to impregnate and express with a single pair of rollers, applying and expressing the excess solution.

Selon un mode de réalisation, l’étape de séchage du ruban de fibres végétales étiré et imprégné est réalisée par convection, par un rayonnement infrarouge, par un rayonnement micro-ondes, ou par contact avec un élément chauffant.According to one embodiment, the step of drying the stretched and impregnated plant fiber ribbon is carried out by convection, by infrared radiation, by microwave radiation, or by contact with a heating element.

De préférence, les fibres végétales appartiennent au groupe comprenant les matériaux suivants : lin, chanvre, sisal, jute, abaca, kenaf, ortie, ramie, henequen, ananas, banane, et palmier. Les étapes du procédé sont en effet adaptées à des fibres plutôt longues, et on privilégie des fibres avec des propriétés de renfort suffisantes selon l’application prévue pour le produit composite qui reçoit la mèche comprenant cette fibre.Preferably, the plant fibers belong to the group comprising the following materials: flax, hemp, sisal, jute, abaca, kenaf, nettle, ramie, henequen, pineapple, banana, and palm. The process steps are in fact adapted to rather long fibers, and fibers with sufficient reinforcing properties are favored according to the intended application for the composite product which receives the wick comprising this fiber.

Selon un mode de réalisation, ledit ruban de fibres végétales étiré, qui est obtenu selon le procédé de fabrication, est un ruban en fibres de lin et présente un poids compris entre 200 tex et 2 000 tex, de préférence entre 300 et 1000 tex, et de préférence entre 300 et 500 tex. Ce poids correspond au ruban de fibres végétales étiré que l’on récupère à la sortie de l’installation permettant la mise en œuvre de ce procédé, dès la fin de l’opération d’étirage. Ce poids reste proche et du même ordre de grandeur (en général à environ 1% près, voire quelques pourcentages près, éventuellement jusqu’à 10% près) que celui de la mèche finale qui comporte le ruban de fibres végétales étiré et le liant.According to one embodiment, said stretched plant fiber ribbon, which is obtained according to the manufacturing method, is a linen fiber ribbon and has a weight of between 200 tex and 2,000 tex, preferably between 300 and 1,000 tex, and preferably between 300 and 500 tex. This weight corresponds to the stretched plant fiber ribbon that is recovered at the outlet of the installation allowing the implementation of this method, as soon as the drawing operation is finished. This weight remains close and of the same order of magnitude (generally to within about 1%, or even a few percentages, possibly up to 10%) as that of the final roving that comprises the stretched plant fiber ribbon and the binder.

La présente invention se rapporte également à une installation pour la fabrication de mèche plate de fibres naturelles végétales, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une unité d’étirage d’un ruban de fibres végétales, à l’entrée de laquelle est disposée un module d’alimentation pour l’étirage, comportant un ruban de fibres végétales et à la sortie de laquelle est disposée un module de récupération pour l’étirage, apte à recevoir un ruban de fibres végétales étiré, et
- une unité de consolidation du ruban de fibres végétales étiré, comprenant d’amont en aval :
* au moins un module d’alimentation pour la consolidation, comportant un ruban de fibres végétales étiré,
* un dispositif d’imprégnation d’au moins un ruban de fibres végétales étiré par une solution contenant un liant, à la sortie duquel est formé au moins un ruban de fibres végétales étiré et imprégné, et
* un dispositif de séchage dudit au moins un ruban de fibres végétales étiré et imprégné, à la sortie duquel est formé au moins une mèche plate de fibres végétales, et
* au moins un module de récupération pour la consolidation apte à recevoir ladite au moins une mèche plate de fibres végétales.
The present invention also relates to an installation for the manufacture of flat wicks of natural plant fibers, characterized in that it comprises:
- a unit for drawing a strip of plant fibers, at the entrance of which is arranged a feeding module for drawing, comprising a strip of plant fibers and at the exit of which is arranged a recovery module for drawing, capable of receiving a drawn strip of plant fibers, and
- a unit for consolidating the stretched plant fiber ribbon, comprising from upstream to downstream:
* at least one power module for consolidation, comprising a stretched ribbon of plant fibers,
* a device for impregnating at least one ribbon of plant fibers stretched by a solution containing a binder, at the outlet of which at least one ribbon of plant fibers stretched and impregnated is formed, and
* a device for drying said at least one stretched and impregnated ribbon of plant fibers, at the outlet of which at least one flat wick of plant fibers is formed, and
* at least one recovery module for consolidation capable of receiving said at least one flat wick of plant fibers.

Cette solution présente notamment l’avantage par rapport à l’art antérieur de permettre de conserver une concentration en liant maîtrisée et constante pour l’imprégnation. En effet, dans le cas habituellement utilisé de recourir à une dispersion de liant pour effectuer l’imprégnation du ruban de fibres naturelles, il est difficile non seulement de maîtriser au cours du temps la concentration en particules de liant, mais on rencontre également bien souvent un effet de filtration de la dispersion lors de l’imprégnation ce qui est néfaste en termes de qualité et d’homogénéité de pénétration du liant dans les fibres.This solution has the advantage over the prior art of allowing a controlled and constant binder concentration to be maintained for the impregnation. Indeed, in the case usually used of using a binder dispersion to carry out the impregnation of the natural fiber ribbon, it is difficult not only to control the concentration of binder particles over time, but we also often encounter a filtration effect of the dispersion during the impregnation, which is detrimental in terms of the quality and homogeneity of penetration of the binder into the fibers.

Avec un liant comprenant des composés en solution, on conserve une maîtrise de la quantité de liant présent dans le liquide d’imprégnation, et donc dans les fibres végétales, notamment des fibres de lin. Outre la quantité, c’est également la maîtrise de la constance de cette quantité de liant tout au long de la mèche, ce qui permet à cette dernière de présenter des qualités physiques et mécaniques homogènes sur toute sa longueur.With a binder comprising compounds in solution, control is maintained over the quantity of binder present in the impregnation liquid, and therefore in the plant fibres, particularly flax fibres. In addition to the quantity, it is also the control of the consistency of this quantity of binder throughout the wick, which allows the latter to present homogeneous physical and mechanical qualities over its entire length.

La société demanderesse a constaté que le recours à une solution comprenant un liant pour l’imprégnation donne des résultats satisfaisants en matière de cohésion et de tenue de la mèche de fibres naturelles végétales obtenue.The applicant company has found that the use of a solution comprising a binder for impregnation gives satisfactory results in terms of cohesion and strength of the wick of natural plant fibres obtained.

Brève description des figuresBrief description of the figures

Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :
Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which:

illustrent schématiquement différentes possibilités d’agencement possible pour un produit composite en forme de nappe, utilisant des mèches plates de fibres végétales obtenues selon le procédé de fabrication de l’invention,
schematically illustrate different possible arrangement possibilities for a composite product in the form of a sheet, using flat strands of plant fibers obtained according to the manufacturing process of the invention,

représente schématiquement une unité d’étirage d’un ruban de fibres végétales, permettant de réaliser, selon l’invention, une opération d’étirage ce par quoi on forme un ruban de fibres végétales étiré stocké sur un module de récupération, et
schematically represents a unit for stretching a ribbon of plant fibers, making it possible to carry out, according to the invention, a stretching operation by which a stretched ribbon of plant fibers is formed stored on a recovery module, and

représente schématiquement une unité de consolidation d’un autre ruban de fibres végétales étiré, cette unité de consolidation étant non rattachée à l’unité d’étirage de la , et permettant de réaliser, selon l’invention, une opération de consolidation ce par quoi on forme une mèche plate de fibres végétales apte à être utilisée, après d’éventuel autres traitement, comme élément de renfort au sein d’une matrice ou sur un support, le tout permettant la formation d’un produit composite. schematically represents a consolidation unit of another stretched ribbon of plant fibers, this consolidation unit being not attached to the drawing unit of the , and allowing, according to the invention, a consolidation operation to be carried out by which a flat wick of plant fibers is formed, capable of being used, after possible other treatment, as a reinforcing element within a matrix or on a support, all allowing the formation of a composite product.

Exemple(s) de mode de réalisation de l’inventionExample(s) of embodiment of the invention

Les figures 1A, 1B, 1C représentent plusieurs mises en œuvre possibles de renforts pour des produits composites, ces renforts étant formés de ou comportant des mèches plates 15 obtenues selon le procédé de l’invention. Dans cet exemple, sur la , il s’agit d’un renfort unidirectionnel 20 formé de mèches plates 15 obtenues selon le procédé de l’invention, parallèles entre elles et maintenues entre elles par un fil de trame léger 21. Il s’agit en général d’un fil de moins de 30 tex, par exemple en fibres naturelles, en polyester ou tout autre thermoplastique.
Sur la , est représenté un renfort multiaxial 22 formé de plusieurs renforts non-tissés. Plus précisément, il s’agit d’un assemblage de couches de renforts unidirectionnels 23, 24 dont les mèches plates 15 sont cousues ensemble, entre deux couches voisines 23, 24 superposées, par un fil de couture 25. Chaque couche de renfort unidirectionnel 23, 24 est orientée dans un sens différent, ce qui permet de produire des renforts multiaxiaux 22 adaptés aux exigences de résistance mécanique recherchées. Ensuite, en général, plusieurs couches de ces renforts multiaxiaux 22 sont utilisés pour fabriquer des pièces.
Dans cet exemple, sur la , il s’agit d’un tissu 26 réalisé avec des mèches plates 15, représenté selon un tissage sergé. Un tel tissu 26 pourra ensuite être placé dans une matrice, seul ou avec d’autres tissus superposés.
Figures 1A, 1B, 1C show several possible implementations of reinforcements for composite products, these reinforcements being formed from or comprising flat wicks 15 obtained according to the method of the invention. In this example, on the , it is a unidirectional reinforcement 20 formed of flat strands 15 obtained according to the method of the invention, parallel to each other and held together by a light weft thread 21. It is generally a thread of less than 30 tex, for example made of natural fibers, polyester or any other thermoplastic.
On the , a multiaxial reinforcement 22 is shown formed of several non-woven reinforcements. More precisely, it is an assembly of layers of unidirectional reinforcements 23, 24 whose flat rovings 15 are sewn together, between two neighboring layers 23, 24 superimposed, by a sewing thread 25. Each layer of unidirectional reinforcement 23, 24 is oriented in a different direction, which makes it possible to produce multiaxial reinforcements 22 adapted to the desired mechanical resistance requirements. Then, in general, several layers of these multiaxial reinforcements 22 are used to manufacture parts.
In this example, on the , this is a fabric 26 made with flat wicks 15, represented according to a twill weave. Such a fabric 26 can then be placed in a matrix, alone or with other superimposed fabrics.

Les figures 2 et 3 illustrent schématiquement respectivement les opérations de traitement par étirage et de consolidation d’un ruban de fibres végétales, sur une installation qui comporte une unité d’étirage 100 ( ) et une unité de consolidation 200 ( ).Figures 2 and 3 schematically illustrate respectively the operations of treatment by drawing and consolidation of a ribbon of plant fibers, on an installation which comprises a drawing unit 100 ( ) and a consolidation unit 200 ( ).

Dans l’exemple illustré, l’unité d’étirage 100 et l’unité de consolidation 200 sont indépendantes. Il s’agit d’une unité d’étirage 100 et d’une unité de consolidation 200 séparées physiquement, et qui fonctionnent indépendamment l’une de l’autre. Ainsi, on peut réaliser chaque opération sur un (ou plusieurs) tronçon(s) de ruban différent(s), à une vitesse adaptée à l’opération concernée. De plus, s’il advient un incident sur l’une des unités 100 et 200, l’autre unité peut continuer à fonctionner. Il peut s’agir d’un incident lié aux dispositifs et modules composant chacune de ces deux unités 100 et 200. Il peut s’agir également d’un problème en rapport avec le ruban de fibres. En particulier, dans le cas d’une casse d’un ruban de fibres sur l’unité d’étirage 100, cette dernière nécessite un arrêt qui n’affecte pas l’unité de consolidation 200. Ainsi, de manière plus générale, tout incident lors de l'opération d’étirage n'impacte pas l'opération de consolidation, ce qui augmente ainsi l'efficacité globale du processusIn the illustrated example, the drawing unit 100 and the consolidation unit 200 are independent. This is a drawing unit 100 and a consolidation unit 200 that are physically separate and that operate independently of each other. Thus, each operation can be carried out on one (or more) different ribbon section(s), at a speed adapted to the operation concerned. In addition, if an incident occurs on one of the units 100 and 200, the other unit can continue to operate. This may be an incident related to the devices and modules making up each of these two units 100 and 200. It may also be a problem related to the fiber ribbon. In particular, in the case of a breakage of a fiber ribbon on the drawing unit 100, the latter requires a stoppage that does not affect the consolidation unit 200. Thus, more generally, any incident during the drawing operation does not impact the consolidation operation, which thus increases the overall efficiency of the process.

Ainsi, par exemple, comme à la sortie 102 de l’unité d’étirage 100, la dernière paire de rouleaux 112 présente une vitesse donnée (par exemple de l’ordre de 30 m/minutes), grâce au caractère séparé des deux unités 100 et 200, on peut s’affranchir de recourir à cette vitesse pour la suite du traitement du ruban de fibres végétales étiré 12, à savoir pour l’opération de consolidation sur l’unité de consolidation 200. Pour ce faire, on stocke temporairement le ruban de fibres végétales étiré 12 sur un support tel qu’une bobine, et il suffit de reprendre ultérieurement ce support/cette bobine pour réaliser l’opération de consolidation avec une vitesse d’avancée du ruban étiré à l’entrée 201 de l’unité de consolidation 200 différente de la vitesse en sortie 102 de l’unité d’étirage 100 (par exemple de l’ordre de 50 m/minutes). Également, cette disposition permet d’adapter plus aisément le nombre de rubans traités en parallèle et en même temps, respectivement sur l’unité d’étirage 100 et sur l’unité de consolidation 200. Par ailleurs, en cas de dysfonctionnement ou besoin de réglage d’un paramètre, on peut plus facilement ralentir ou arrêter l’avancée du ruban de fibres sur l’unité concernée parmi l’unité d’étirage 100 et l’unité de consolidation 200, et ce sans impacter la vitesse de réalisation de l’autre opération sur l’autre unité parmi l’unité d’étirage 100 et l’unité de consolidation 200.Thus, for example, as at the outlet 102 of the drawing unit 100, the last pair of rollers 112 has a given speed (for example of the order of 30 m/minute), thanks to the separate nature of the two units 100 and 200, it is possible to dispense with using this speed for the rest of the processing of the drawn plant fiber ribbon 12, namely for the consolidation operation on the consolidation unit 200. To do this, the drawn plant fiber ribbon 12 is temporarily stored on a support such as a reel, and it is sufficient to subsequently take up this support/reel to carry out the consolidation operation with a speed of advance of the drawn ribbon at the inlet 201 of the consolidation unit 200 different from the speed at the outlet 102 of the drawing unit 100 (for example of the order of 50 m/minute). Also, this arrangement makes it easier to adapt the number of ribbons processed in parallel and at the same time, respectively on the drawing unit 100 and on the consolidation unit 200. Furthermore, in the event of a malfunction or need to adjust a parameter, it is easier to slow down or stop the advance of the fiber ribbon on the unit concerned among the drawing unit 100 and the consolidation unit 200, and this without impacting the speed of performance of the other operation on the other unit among the drawing unit 100 and the consolidation unit 200.

La présente invention s’applique cependant également à une installation permettant de réaliser en continu les opérations successives de traitement par étirage d’un ruban de fibres végétales puis de consolidation du même ruban de fibres végétales. Dans ce dernier cas, non représenté, l’unité d’étirage 100 est placée en amont de l’unité de consolidation 200, avec la sortie 102 de l’unité d’étirage 100 qui se poursuit directement à l’entrée 201 de l’unité de consolidation 200, la sortie 102 de l’unité d’étirage 100 étant adjacente à et en amont de l’entrée 201 de l’unité de consolidation 200, les deux étant reliées entre elles.The present invention, however, also applies to an installation for continuously carrying out the successive operations of treatment by drawing a ribbon of plant fibers and then consolidating the same ribbon of plant fibers. In the latter case, not shown, the drawing unit 100 is placed upstream of the consolidation unit 200, with the outlet 102 of the drawing unit 100 continuing directly to the inlet 201 of the consolidation unit 200, the outlet 102 of the drawing unit 100 being adjacent to and upstream of the inlet 201 of the consolidation unit 200, the two being connected to each other.

On dispose en général d’un ruban de fibres végétales 10 à l’entrée 101 de l'unité d’étirage 100 (de l’opération d’étirage) avec un poids d’au moins 10 000 tex, de préférence compris entre 20 000 tex et 50 000 tex, et de préférence entre 30 000 tex et 40 000 tex.There is generally a ribbon of plant fibers 10 at the inlet 101 of the drawing unit 100 (of the drawing operation) with a weight of at least 10,000 tex, preferably between 20,000 tex and 50,000 tex, and preferably between 30,000 tex and 40,000 tex.

A titre d’exemple, dans la présente description détaillée, on considérera un ruban de fibres végétales 10 formé de fibres de lin.As an example, in this detailed description, we will consider a ribbon of plant fibers 10 formed from flax fibers.

On se reporte à la , illustrant une unité d’étirage 100 d’un ruban de fibres végétales 10 qui arrive, à l’entrée 101 de l’unité d’étirage 100, au niveau d’un premier module d’étirage 110. Dans cet exemple, le ruban de fibres végétales 10 est issu de deux rubans 10a, 10b mis ensemble. Chaque ruban individuel 10a, 10b est fourni sur un module d’alimentation 103 qui permet l’avancée progressive du ruban correspondant en entrée 101 du premier module d’étirage 110 de l’unité d’étirage 100.
Ce module d’alimentation 103 est notamment une bobine d’alimentation 103b (pour le ruban 10b sur la ) ou un pot d’alimentation 103a (pour le ruban 10a sur la ) ou tout autre support permettant de stocker puis de dérouler un ruban de fibres végétales.
A titre alternatif, et non représenté, le ruban de fibres végétales 10 qui va être étiré peut être constitué au départ d’un seul ruban et provenir d’un seul module d’alimentation 103, ou bien encore être constitué au départ de davantage que deux rubans (par exemple trois rubans, quatre rubans, cinq rubans …ou plus de rubans encore) et provenir de davantage que deux modules d’alimentation 103.
We refer to the , illustrating a drawing unit 100 of a ribbon of plant fibers 10 which arrives, at the inlet 101 of the drawing unit 100, at a first drawing module 110. In this example, the ribbon of plant fibers 10 comes from two ribbons 10a, 10b put together. Each individual ribbon 10a, 10b is supplied on a feed module 103 which allows the progressive advancement of the corresponding ribbon at the inlet 101 of the first drawing module 110 of the drawing unit 100.
This power supply module 103 is in particular a power supply reel 103b (for the ribbon 10b on the ) or a 103a power pot (for the 10a ribbon on the ) or any other support allowing the storage and then unrolling of a ribbon of plant fibers.
Alternatively, and not shown, the ribbon of plant fibers 10 which is going to be stretched may initially consist of a single ribbon and come from a single supply module 103, or else initially consist of more than two ribbons (for example three ribbons, four ribbons, five ribbons, etc. or even more ribbons) and come from more than two supply modules 103.

En aval de l’entrée 101 de l’unité d’étirage 100, le premier module d’étirage 110 comporte une première paire de rouleaux 111 en entrée, tournant en sens inverse l’un par rapport à l’autre et entrainant ainsi, par leur rotation et leur contact serré avec lui, le ruban de fibres végétales 10 passant entre les deux rouleaux d’une paire, à une première vitesse V1, dans le sens d’avancée A du premier module d’étirage 110 de l’unité d’étirage 100 (de gauche à droite sur la , indiqué par la flèche A). Ce premier module d’étirage 110 comporte également, à distance et en aval de la première paire de rouleaux 111, une deuxième paire de rouleaux 112, disposés de manière analogue à la première paire de rouleaux 111, rotatifs à une deuxième vitesse V2 supérieure à la première vitesse V1. Cette différence entre la deuxième vitesse V2 et la première vitesse V1 créé l’étirage du ruban de fibres 10, qui s’allonge ainsi avec un titre/poids linéaire qui diminue. Dans l’exemple illustré, en sortie du premier module d’étirage 110, est formé un ruban de fibres végétales partiellement étiré 11, qui est plat, et qui arrive sur un premier module de récupération pour l’étirage 114, notamment une bobine 114b (voir ). Ce ruban de fibres végétales partiellement étiré 11 est ainsi soit enroulé des bobines 114b, soit déposé dans de gros pots 114a en attente de l’étape suivante, à savoir d’une autre étape d’étirage qui est réalisée séparément sur un deuxième module d’étirage 120. Il suffit alors de reprendre une bobine pleine 114b ou tout autre module de récupération pour l’étirage, tel qu’un pot 114a, portant un ruban de fibres végétales partiellement étiré 11 issu du premier module d’étirage 110, et de l’utiliser comme module d’alimentation du deuxième module d’étirage 120.Downstream of the inlet 101 of the drawing unit 100, the first drawing module 110 comprises a first pair of rollers 111 at the inlet, rotating in opposite directions relative to each other and thus driving, by their rotation and their tight contact with it, the ribbon of plant fibers 10 passing between the two rollers of a pair, at a first speed V1, in the direction of advance A of the first drawing module 110 of the drawing unit 100 (from left to right on the , indicated by the arrow A). This first drawing module 110 also comprises, at a distance and downstream from the first pair of rollers 111, a second pair of rollers 112, arranged in a manner similar to the first pair of rollers 111, rotating at a second speed V2 greater than the first speed V1. This difference between the second speed V2 and the first speed V1 creates the drawing of the fiber ribbon 10, which thus lengthens with a linear title/weight which decreases. In the example illustrated, at the outlet of the first drawing module 110, a partially drawn plant fiber ribbon 11 is formed, which is flat, and which arrives on a first recovery module for drawing 114, in particular a reel 114b (see ). This partially stretched plant fiber ribbon 11 is thus either wound on reels 114b or placed in large pots 114a awaiting the next step, namely another drawing step which is carried out separately on a second drawing module 120. It is then sufficient to take a full reel 114b or any other recovery module for drawing, such as a pot 114a, carrying a partially stretched plant fiber ribbon 11 from the first drawing module 110, and to use it as a supply module for the second drawing module 120.

Dans le cas de la , l’unité d’étirage 100 comporte trois modules d’étirage : un premier module d’étirage 110 tel que précédemment décrit, un deuxième module d’étirage 120 et un troisième module d’étirage 130 qui fonctionnent en parallèle de manière séparée pour réaliser un étirage en plusieurs étapes (ici trois étapes) d’un ruban de fibres. On comprend que le ruban de fibres est davantage étiré sur chaque module d’étirage sur lequel il passe par rapport au module d’étirage précédent.In the case of the , the drawing unit 100 comprises three drawing modules: a first drawing module 110 as previously described, a second drawing module 120 and a third drawing module 130 which operate in parallel separately to carry out a drawing in several stages (here three stages) of a ribbon of fibers. It is understood that the ribbon of fibers is drawn more on each drawing module over which it passes compared to the previous drawing module.

A cet effet, l’unité d’étirage 100 comporte également un deuxième module d’étirage 120 utilisé après le premier module d’étirage 110 pour un ruban de fibres donné, et un troisième module d’étirage 130 utilisé après le deuxième module d’étirage 120 pour un ruban de fibres donné, placé en aval du deuxième module d’étirage 120. Le deuxième module d’étirage 120 et le troisième module d’étirage 130 sont similaires au premier module d’étirage 110, avec une différence de vitesse de rotation positive entre les deux paires de rouleaux 111, 112 de chaque module d’étirage 120, 130.For this purpose, the drawing unit 100 also comprises a second drawing module 120 used after the first drawing module 110 for a given fiber ribbon, and a third drawing module 130 used after the second drawing module 120 for a given fiber ribbon, placed downstream of the second drawing module 120. The second drawing module 120 and the third drawing module 130 are similar to the first drawing module 110, with a positive rotational speed difference between the two pairs of rollers 111, 112 of each drawing module 120, 130.

L’espacement entre la paire de rouleaux d’entrée (première paire de rouleaux 111) et la paire de rouleaux de sortie (deuxième paire de rouleaux 112) est ajusté à la longueur des fibres du ruban de fibres végétales 10. Entre la paire de rouleaux d’entrée (première paire de rouleaux 111) et la paire de rouleaux de sortie (deuxième paire de rouleaux 112), le ruban de fibres 10 est transporté par un module de convoyage 113, par exemple un champ d’aiguille (non représenté) ou une paire de courroies (voir ).The spacing between the pair of input rollers (first pair of rollers 111) and the pair of output rollers (second pair of rollers 112) is adjusted to the length of the fibers of the plant fiber ribbon 10. Between the pair of input rollers (first pair of rollers 111) and the pair of output rollers (second pair of rollers 112), the fiber ribbon 10 is transported by a conveying module 113, for example a needle field (not shown) or a pair of belts (see ).

A titre alternatif, et non représenté, l’unité d’étirage 100 comprend seulement un seul module d’étirage formé du premier module d’étirage 110, ou bien encore il est constitué de davantage que trois modules d’étirage 110, 120, 130 (par exemple quatre modules d’étirage, cinq modules d’étirage, six modules d’étirage …ou davantage encore de modules d’étirage) successifs. Ainsi. L’opération d’étirage du ruban de fibres végétales 10 s’effectue en autant d’étapes d’étirage que de modules d’étirage 110, 120 , 130 …, soit trois étapes d’étirage, quatre étapes d’étirage, cinq étapes d’étirage, six étapes d’étirage …ou davantage encore d’étapes d’étirage successivesAlternatively, and not shown, the stretching unit 100 comprises only a single stretching module formed by the first stretching module 110, or it is made up of more than three successive stretching modules 110, 120, 130 (for example four stretching modules, five stretching modules, six stretching modules, etc. or even more stretching modules). Thus. The operation of stretching the plant fiber ribbon 10 is carried out in as many stretching steps as there are stretching modules 110, 120, 130, etc., i.e. three stretching steps, four stretching steps, five stretching steps, six stretching steps, etc. or even more successive stretching steps.

A titre alternatif, et non représenté, l’unité d’étirage 100 comporte un deuxième module d’étirage 120 placé directement en aval et en continu du premier module d’étirage 110 et un troisième module d’étirage 130 placé directement en aval et en continu du deuxième module d’étirage 120. Le deuxième module d’étirage 120 et le troisième module d’étirage 130 sont similaires au premier module d’étirage 110, avec une différence de vitesse de rotation positive entre les deux paires de rouleaux de chaque module d’étirage 120, 130, et une vitesse de rotation de ces rouleaux qui est, en entrée d’un module, sensiblement égale à la vitesse de rotation de la paire de rouleaux située en sortie du module précédent (situé en amont). Dans ce cas, le ruban de fibres 10 subit les trois (ou davantage) étapes d’étirage en continu, en passant successivement sur chaque module d’étirage 110, 120, 130, sans arrêt entre chaque étape et sans stockage intermédiaire sur un module de récupération pour l’étirage.Alternatively, and not shown, the stretching unit 100 comprises a second stretching module 120 placed directly downstream and continuously from the first stretching module 110 and a third stretching module 130 placed directly downstream and continuously from the second stretching module 120. The second stretching module 120 and the third stretching module 130 are similar to the first stretching module 110, with a positive difference in rotation speed between the two pairs of rollers of each stretching module 120, 130, and a rotation speed of these rollers which is, at the input of a module, substantially equal to the rotation speed of the pair of rollers located at the output of the previous module (located upstream). In this case, the fiber ribbon 10 undergoes the three (or more) continuous drawing steps, passing successively over each drawing module 110, 120, 130, without stopping between each step and without intermediate storage on a recovery module for drawing.

En sortie de l’unité d’étirage 100, donc du dernier (troisième ou davantage) module d’étirage 130, est formé un ruban de fibres végétales étiré 12, qui est plat, et qui arrive sur un dernier module de récupération pour l’étirage 114, par exemple une bobine. Ce ruban de fibres végétales étiré 12 est ainsi soit enroulé sur des bobines 114b, soit déposé dans de gros pots 114a en attente de l’étape suivante, à savoir de l’opération de consolidation qui est réalisée séparément et plus tard dans l’exemple de réalisation présenté ici.At the outlet of the drawing unit 100, therefore of the last (third or more) drawing module 130, a stretched ribbon of plant fibers 12 is formed, which is flat, and which arrives on a last recovery module for drawing 114, for example a reel. This stretched ribbon of plant fibers 12 is thus either wound on reels 114b, or deposited in large pots 114a awaiting the next step, namely the consolidation operation which is carried out separately and later in the embodiment example presented here.

Dans l’exemple illustré, l’opération d'étirage se fait en plusieurs étapes sur plusieurs (ici trois) machines successives formant chacune un module d’étirage pour réduire progressivement le poids du ruban ruban de fibres végétales. Également, dans l’exemple illustré, on double les rubans en entrée de chaque module d’étirage 110, 120, 130 (rubans 10a et 10b sur la ) pour uniformiser le poids de la matière : les défauts de chaque ruban se moyennent ainsi). Selon un autre exemple non représenté, on peut avoir quatre rubans de 35 ktex en entrée d’un module d’étirage, on étire le tout d'un facteur dix, et on obtient un seul ruban de 14 ktex en sortie du module d’étirage. En fonction de la qualité voulue pour le ruban étiré formé à la sortie du module d’étirage 110, 120, 130, on peut utiliser deux, trois, quatre, cinq, six , sept ou huit rubans de fibres végétales mis ensemble en entrée pour former une superposition de rubans étirés ensemble, et un seul ruban ressort en sortie du module d’étirage110, 120, 130.In the illustrated example, the stretching operation is carried out in several steps on several (here three) successive machines each forming a stretching module to progressively reduce the weight of the ribbon of plant fibers. Also, in the illustrated example, the ribbons are doubled at the input of each stretching module 110, 120, 130 (ribbons 10a and 10b on the ) to standardize the weight of the material: the defects of each ribbon are thus averaged). According to another example not shown, there may be four ribbons of 35 ktex at the input of a drawing module, the whole is stretched by a factor of ten, and a single ribbon of 14 ktex is obtained at the output of the drawing module. Depending on the quality desired for the drawn ribbon formed at the output of the drawing module 110, 120, 130, two, three, four, five, six, seven or eight ribbons of plant fibers may be used together at the input to form a superposition of ribbons drawn together, and a single ribbon emerges at the output of the drawing module 110, 120, 130.

De manière optionnelle, à la sortie des modules d’étirage 110, 120 et 130, le ruban de fibres partiellement étiré 11 (le ruban de fibres étiré 12) peut être légèrement torsadé (avec une torsion inférieure à 20 tours par mètre ou tpm) lors de son enroulement sur la bobine 114b servant de module de récupération, (par exemple en appliquant la technique du banc à broche) pour améliorer sa tenue. Le ruban de fibres partiellement étiré 11 (le ruban de fibres étiré 12) peut aussi être frotté entre deux manchons pour améliorer sa tenue.Optionally, at the outlet of the drawing modules 110, 120 and 130, the partially drawn fiber ribbon 11 (the drawn fiber ribbon 12) can be slightly twisted (with a twist of less than 20 turns per meter or rpm) when it is wound onto the reel 114b serving as a recovery module, (for example by applying the roving technique) to improve its hold. The partially drawn fiber ribbon 11 (the drawn fiber ribbon 12) can also be rubbed between two sleeves to improve its hold.

Sur les figures et dans la description qui précède, on a mentionné/illustré l’étirage d’un seul ruban de fibres 10 (formé de l’association de plusieurs rubans individuels 10a, 10b). Dans le cadre d’une exploitation, en réalité, il est habituel que de nombreux rubans de fibres végétales 10, placés côté à côte et séparément l’un de l’autre, sont étirés en même temps sur un même module d’étirage 110 (ou 120 ou 130) en passant tous entre les deux rouleaux de la première paire de rouleaux 111 et de la deuxième paire de rouleaux 112. On obtient autant de rubans de fibres végétales étirés 12, qui sont stockés séparément et individuellement avant l’étape suivante de consolidation. Ce procédé en deux étapes permet d’avoir des vitesses d’avancée du ruban de fibres végétales différentes dans les étapes d’étirage et de consolidation, un nombre de rubans de fibres végétales différent dans les deux étapes d’étirage et de consolidation, et ce pour s’adapter au mieux à chaque étape, et pour éviter des arrêts de toute la production en cas d’arrêt pour cause de souci avec l’un ou l’autre des rubans traités ou pour cause de dysfonctionnement dans l’une ou l’autre des étapes d’étirage et de consolidation, sur l’une ou l’autre des unités d’étirage 100 et de consolidation 200.In the figures and in the preceding description, the drawing of a single fibre ribbon 10 (formed by the association of several individual ribbons 10a, 10b) has been mentioned/illustrated. In the context of an operation, in reality, it is usual for many plant fibre ribbons 10, placed side by side and separately from each other, to be drawn at the same time on the same drawing module 110 (or 120 or 130) by all passing between the two rollers of the first pair of rollers 111 and the second pair of rollers 112. As many drawn plant fibre ribbons 12 are obtained, which are stored separately and individually before the next consolidation step. This two-stage process makes it possible to have different plant fiber ribbon advance speeds in the drawing and consolidation stages, a different number of plant fiber ribbons in the two drawing and consolidation stages, in order to best adapt to each stage, and to avoid stopping the entire production in the event of a stoppage due to a problem with one or other of the ribbons being processed or due to a malfunction in one or other of the drawing and consolidation stages, on one or other of the drawing units 100 and consolidation units 200.

Le ruban de fibres végétales étiré 12 est ensuite repris du dernier module de récupération pour l’étirage 114 (bobine 114b ou pot 114a) de l’unité d’étirage 100 pour être consolidé sur l’unité de consolidation 200, pour être utilisable typiquement pour une opération de tissage.The stretched plant fiber ribbon 12 is then taken from the last recovery module for drawing 114 (bobbin 114b or pot 114a) of the drawing unit 100 to be consolidated on the consolidation unit 200, to be typically usable for a weaving operation.

On se reporte maintenant à la , illustrant une l’unité de consolidation 200. A l’entrée 201 de l’unité de consolidation 200 (à gauche sur la ) est disposé un module d’alimentation pour la consolidation 203, tel qu’une bobine 203b (ou un pot 203a), comportant un ruban de fibres végétales étiré 12. A la sortie 202 de l’unité de consolidation 200 (à droite sur la ) est disposé un module de récupération pour la consolidation 204, tel qu’une bobine, recevant la mèche plate de fibres végétales 15 prête à son usage ultérieur.We now refer to the , illustrating a consolidation unit 200. At entrance 201 of consolidation unit 200 (on the left on the ) is arranged a supply module for consolidation 203, such as a reel 203b (or a pot 203a), comprising a stretched ribbon of plant fibers 12. At the outlet 202 of the consolidation unit 200 (on the right in the ) a recovery module for consolidation 204 is arranged, such as a reel, receiving the flat wick of plant fibers 15 ready for its subsequent use.

On décrit maintenant les modules de l’unité de consolidation 200, qui interviennent successivement dans l’opération de consolidation, dans le sens d’avancée du ruban 12, de gauche à droite sur la , indiqué par la flèche B.We will now describe the modules of the consolidation unit 200, which intervene successively in the consolidation operation, in the direction of advance of the ribbon 12, from left to right on the , indicated by arrow B.

En aval du module d’alimentation pour la consolidation 203, le ruban de fibres végétales étiré 12 arrive sur le dispositif d’imprégnation 210. Ce dispositif d’imprégnation 210 comporte un réservoir 211 ou tout autre moyen d’alimentation de la solution 212 pour l’imprégnation, et des moyens d’application 213 de cette solution 212. L’étape d’imprégnation avec la solution 212 du ruban de fibres végétales étiré 12 est réalisée par exemple avec un rouleau applicateur. Cette étape d’imprégnation permet au ruban de fibres végétales étiré 12 de recevoir un liant en solution 212, lequel pénètre aisément dans et entre toutes les fibres, sur toute leur longueur, pour former un ruban de fibres végétales étiré et imprégné 13.Downstream of the consolidation feed module 203, the stretched plant fiber ribbon 12 arrives at the impregnation device 210. This impregnation device 210 comprises a reservoir 211 or any other means for feeding the solution 212 for impregnation, and means 213 for applying this solution 212. The step of impregnating the stretched plant fiber ribbon 12 with the solution 212 is carried out for example with an applicator roller. This impregnation step allows the stretched plant fiber ribbon 12 to receive a binder in solution 212, which easily penetrates into and between all the fibers, over their entire length, to form a stretched and impregnated plant fiber ribbon 13.

De manière plus générale, le dispositif d’imprégnation 210 comporte, à titre de moyens d’application 213, des moyens de pulvérisation, des moyens d’arrosage, des moyens de trempage dans un bain ou des moyens d’imprégnation par contact avec un applicateur (rouleau, pinceau ...).More generally, the impregnation device 210 comprises, as application means 213, spraying means, watering means, means of dipping in a bath or means of impregnation by contact with an applicator (roller, brush, etc.).

Dans le cas du mode de réalisation envisagé à titre d’exemple illustré, la solution 212 du dispositif d’imprégnation 210 est une solution aqueuse contenant un soluté hydrophile ou un mélange de solutés hydrophiles.
Selon une possibilité de ce mode de réalisation, la solution aqueuse contient au moins de l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) et connu sous les acronymes PVA, PVAL ou PVOH. Ce composé est souvent utilisé comme agent d'encollage et permet une bonne imprégnation à cœur des fibres végétales naturelles, en particulier des fibres de lin.
In the case of the embodiment envisaged as an illustrated example, the solution 212 of the impregnation device 210 is an aqueous solution containing a hydrophilic solute or a mixture of hydrophilic solutes.
According to one possibility of this embodiment, the aqueous solution contains at least polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) and known by the acronyms PVA, PVAL or PVOH. This compound is often used as a sizing agent and allows good core impregnation of natural plant fibers, in particular flax fibers.

Dans ce cas, on ajoute éventuellement à ce poly(alcool vinylique) (PVAL) de l’amidon ou de l’amidon modifié. Ce dernier composé (amidon modifié) reste un amidon par le fait qu’il s’agit d’une chaîne polymère dont les monomères sont des molécules de glucoses, liées entre elles par des liaisons glycosidiques de type α-(1 → 4) ou α-(1 → 6), sur lesquelles se trouvent trois groupes hydroxl (-OH) auxquels d'autres fonctions chimiques peuvent être partiellement substituées (p.ex. hydroxypropyl) afin d'augmenter la solubilité de l'amidon.In this case, starch or modified starch is optionally added to this poly(vinyl alcohol) (PVA). The latter compound (modified starch) remains a starch because it is a polymer chain whose monomers are glucose molecules, linked together by glycosidic bonds of the α-(1 → 4) or α-(1 → 6) type, on which there are three hydroxyl (-OH) groups to which other chemical functions can be partially substituted (e.g. hydroxypropyl) in order to increase the solubility of the starch.

De manière plus large, et sans caractère exhaustif, le soluté hydrophile ou plusieurs solutés hydrophiles de la solution 212 utilisée pour l’imprégnation appartien(nen)t au groupe comprenant de l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) (PVAL), de l’amidon, de l’amidon modifié, de la carboxymethyl cellulose, de l’hydroxyethyl cellulose, de l’hydroxypropyl cellulose, de l’acétate de cellulose, de la chitosane, des pectines, et un polymère acrylique modifié par un acide polycarboxylique et par un polyol.
De préférence, la quantité du soluté (ou des solutés) restant dans la mèche 15 après évaporation du solvant de la solution 212 est entre 0.2-10% en poids, de préférence entre 0.5-5% en poids, et de préférence entre 0.5 et 2% en poids.
Avec l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) (PVAL) à titre de soluté, on peut reprendre de tels pourcentages, et de bons résultats sont également obtenus avec entre 1 et 2% en poids de soluté dans la mèche 15.
More broadly, and without being exhaustive, the hydrophilic solute or several hydrophilic solutes of the solution 212 used for the impregnation belong(s) to the group comprising polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) (PVAL), starch, modified starch, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate, chitosan, pectins, and an acrylic polymer modified by a polycarboxylic acid and by a polyol.
Preferably, the amount of solute (or solutes) remaining in the wick 15 after evaporation of the solvent from the solution 212 is between 0.2-10% by weight, preferably between 0.5-5% by weight, and preferably between 0.5 and 2% by weight.
With polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) (PVA) as solute, such percentages can be resumed, and good results are also obtained with between 1 and 2% by weight of solute in the wick 15.

Dans le cadre de l’invention, d'autres solvants que l'eau sont possibles dans la solution 212 utilisée pour l’imprégnation des fibres du ruban de fibres végétales étiré 12. Par exemple, le solvant de la solution d’imprégnation 212 peut être de l'acétone. Avec de l’acétone à titre de solvant, le soluté ou l’un des solutés présent(s) dans la solution 212 peut être de l'acétate de cellulose.Within the scope of the invention, solvents other than water are possible in the solution 212 used for impregnating the fibers of the stretched plant fiber ribbon 12. For example, the solvent of the impregnation solution 212 may be acetone. With acetone as the solvent, the solute or one of the solutes present in the solution 212 may be cellulose acetate.

Dans le cas du mode de réalisation envisagé à titre d’exemple illustré, entre le dispositif d’imprégnation 210 et un dispositif de séchage 230, l’unité de consolidation 200 comporte un dispositif d’essorage 220. Celui-ci est utilisé pour exprimer une partie de la solution 212 hors du ruban de fibres végétales étiré et imprégné 13. Dans le cas du mode de réalisation illustré, un tel dispositif d’essorage 220 réalise un calandrage avec une (ou plusieurs) paire(s) de rouleaux 221, 222. Un réservoir de récupération 223 placé sous la (ou les) paire(s) de rouleaux 221, 222 permet de recevoir le liquide exprimé hors du ruban de fibres végétales étiré et imprégné 13, et de le recycler en le réintroduisant dans le réservoir 211 du dispositif d’imprégnation 210. Cette étape d’exprimage de la solution 212 hors du ruban de fibres végétales étiré et imprégné 13 résulte, à la sortie du dispositif d’imprégnation 210, en un ruban de fibres végétales étiré, imprégné et essoré 14. Cette étape d’exprimage de la solution 212 hors du ruban de fibres végétales étiré et imprégné 13 permet de diminuer le temps et l'énergie de séchage dans le dispositif de séchage 230 placé en aval du dispositif d’essorage 220. En effet, en retirant un maximum de liquide, donc de solution 212, lors de cette étape d’exprimage, on peut effectuer un séchage efficace avec un moindre effort énergétique.In the case of the embodiment envisaged as an illustrated example, between the impregnation device 210 and a drying device 230, the consolidation unit 200 comprises a wringing device 220. This is used to squeeze a portion of the solution 212 out of the stretched and impregnated plant fiber ribbon 13. In the case of the illustrated embodiment, such a wringing device 220 performs calendering with one (or more) pair(s) of rollers 221, 222. A recovery tank 223 placed under the pair(s) of rollers 221, 222 makes it possible to receive the liquid squeezed out of the stretched and impregnated plant fiber ribbon 13, and to recycle it by reintroducing it into the tank 211 of the impregnation device 210. This step of squeezing the solution 212 out of the stretched and impregnated plant fiber ribbon 13 stretched and impregnated plant fibers 13 results, at the outlet of the impregnation device 210, in a stretched, impregnated and wrung-out plant fiber ribbon 14. This step of squeezing the solution 212 out of the stretched and impregnated plant fiber ribbon 13 makes it possible to reduce the drying time and energy in the drying device 230 placed downstream of the wringing device 220. Indeed, by removing a maximum of liquid, therefore of solution 212, during this squeezing step, efficient drying can be carried out with less energy effort.

A titre d’exemple, on réalise l’étape d’exprimage afin d’obtenir dans le ruban de fibres végétales étiré, imprégné et essoré 14, un taux d'humidité résiduelle après "exprimage », soit un contenu en humidité inférieur à 50%, préférentiellement compris entre 15 et 40%.For example, the squeezing step is carried out in order to obtain in the stretched, impregnated and wrung out plant fiber ribbon 14, a residual moisture content after "squeezing", i.e. a moisture content of less than 50%, preferably between 15 and 40%.

Dans le cas d’une variante non représentée, le dispositif d’imprégnation 210 et le dispositif d’essorage 220 forment un seul équipement au sein de l’unité de consolidation 200. Par exemple, on peut utiliser un rouleau applicateur formé d’une unique paire de rouleaux, qui réalise à la fois l’imprégnation et l’exprimage du ruban de fibres végétales étiré 12. Une telle disposition permet notamment de réduire la complexité, en particulier pour le recyclage de la solution 212 exprimée hors du ruban de fibres végétales.In the case of a variant not shown, the impregnation device 210 and the wringing device 220 form a single piece of equipment within the consolidation unit 200. For example, it is possible to use an applicator roller formed from a single pair of rollers, which performs both the impregnation and the squeezing of the stretched plant fiber ribbon 12. Such an arrangement makes it possible in particular to reduce the complexity, in particular for the recycling of the solution 212 expressed outside the plant fiber ribbon.

On décrit maintenant le dispositif de séchage 230 du ruban de fibres végétales étiré et imprégné 13 (s’il n’y a pas de dispositif d’essorage 220 dans l’unité de consolidation 200) ou du ruban de fibres végétales étiré, imprégné et essoré 14 (s’il y a un dispositif d’essorage 220 dans l’unité de consolidation 200). Ce dispositif de séchage 230 est placé en aval du dispositif de séchage 230 ou bien, en l’absence de dispositif d’essorage 220 dans l’unité de consolidation 200, en aval du dispositif d’imprégnation 210. Ce dispositif de séchage 230 comporte des moyens de chauffage par convection, des moyens de chauffage par un rayonnement infrarouge 232 ( ), des moyens de chauffage par un rayonnement micro-ondes, ou des moyens de chauffage par contact avec un élément chauffant.The drying device 230 for the stretched and impregnated plant fiber ribbon 13 (if there is no wringing device 220 in the consolidation unit 200) or for the stretched, impregnated and wrung plant fiber ribbon 14 (if there is a wringing device 220 in the consolidation unit 200) is now described. This drying device 230 is placed downstream of the drying device 230 or, in the absence of a wringing device 220 in the consolidation unit 200, downstream of the impregnation device 210. This drying device 230 comprises convection heating means, infrared radiation heating means 232 ( ), means of heating by microwave radiation, or means of heating by contact with a heating element.

A la sortie du dispositif de séchage 230, on obtient une (ou plusieurs) mèche(s) plate(s) de fibres naturelles végétales 15. Celle(s)-ci est (sont) éventuellement encore refroidie(s) par des moyens de refroidissement avant son arrivée à la sortie 202 de l’unité de consolidation 200, et son (leur) stockage sur un module de récupération pour la consolidation 204.At the outlet of the drying device 230, one (or more) flat wick(s) of natural plant fibers 15 are obtained. These are possibly further cooled by cooling means before their arrival at the outlet 202 of the consolidation unit 200, and their storage on a recovery module for consolidation 204.

On obtient ainsi, sur le module de récupération pour la consolidation 204, une mèche plate de fibres végétales consolidée 15. En général, un tel module de récupération pour la consolidation 204 est une bobine sur laquelle la mèche plate de fibres végétales consolidée 15 a été enroulée selon un enroulement croisé de précision maintenant la mèche à plat avec un angle d’enroulement contrôlé sur la bobine.This produces, on the recovery module for consolidation 204, a flat wick of consolidated plant fibers 15. In general, such a recovery module for consolidation 204 is a reel on which the flat wick of consolidated plant fibers 15 has been wound in a precision cross-winding manner, keeping the wick flat with a controlled winding angle on the reel.

Selon un mode de réalisation, cette opération de consolidation, est effectuée simultanément en parallèle sur plusieurs rubans de fibres végétales étirés. En effet, des moyens de chauffe et, éventuellement de refroidissement, étant utilisés, il est avantageux du point de vue énergétique notamment d’utiliser le même moyen pour plusieurs rubans en parallèle.According to one embodiment, this consolidation operation is carried out simultaneously in parallel on several stretched plant fiber ribbons. Indeed, since heating and, possibly, cooling means are used, it is advantageous from an energy point of view in particular to use the same means for several ribbons in parallel.

Pour ce faire, ladite unité de consolidation 200 est agencée pour traiter simultanément en parallèle plusieurs rubans de fibres végétales étirés. Ainsi, il est possible de prévoir que des groupes de 2 à 200 rubans de fibres végétales étirés 12, de préférence de 10 à 100 rubans de fibres végétales étirés 12 sont consolidés en parallèle dans la même unité de consolidation 200. Dans ce cas, les mèches 15 obtenues après consolidation sont ensuite enroulées individuellement sur des bobines 204, avec un enroulement croisé de précision maintenant à plat la mèche continue et contrôlant l’angle d’enroulement sur la bobine.To do this, said consolidation unit 200 is arranged to simultaneously process in parallel several stretched plant fiber ribbons. Thus, it is possible to provide that groups of 2 to 200 stretched plant fiber ribbons 12, preferably 10 to 100 stretched plant fiber ribbons 12 are consolidated in parallel in the same consolidation unit 200. In this case, the strands 15 obtained after consolidation are then individually wound on bobbins 204, with precision cross-winding keeping the continuous strand flat and controlling the winding angle on the bobbin.

On obtient notamment des mèches plates de fibres végétales consolidées 15 présentant une résistance RKM supérieure ou égale à 5, de préférence supérieure ou égale à 7, de préférence supérieure ou égale à 9. Pour rappel, cette résistance RKM ou résistance kilométrique d’un fil correspond à la longueur de rupture d’un fil sous son propre poids, en kilomètres.In particular, flat strands of consolidated plant fibers 15 are obtained having an RKM resistance greater than or equal to 5, preferably greater than or equal to 7, preferably greater than or equal to 9. As a reminder, this RKM resistance or kilometer resistance of a thread corresponds to the breaking length of a thread under its own weight, in kilometers.

Ces mèches plates de fibres végétales consolidées 15 peuvent ainsi ensuite être utilisées pour fabriquer des éléments de renforts pour l’industrie des composites. Les faibles quantités d’agent liant utilisées lors de l’imprégnation de l’opération de consolidation conviennent notamment bien pour une imprégnation avec une matrice thermodurcissable (par exemple une résine époxyde, du polyester…). Entre autres résultats, la société demanderesse a constaté que l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) (PVAL) ainsi que l’amidon ont montré une bonne compatibilité avec ces matrices. Ainsi, le recours à une solution aqueuse de PVAL, ou une solution aqueuse d’amidon (ou d’amidon modifié) ou encore une solution aqueuse d’un mélange de PVAL et d’amidon (ou d’amidon modifié) donne de bons résultats.These flat strands of consolidated plant fibers 15 can then be used to manufacture reinforcement elements for the composites industry. The small quantities of binding agent used during the impregnation of the consolidation operation are particularly suitable for impregnation with a thermosetting matrix (for example an epoxy resin, polyester, etc.). Among other results, the applicant company found that polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) (PVAL) and starch have shown good compatibility with these matrices. Thus, the use of an aqueous solution of PVAL, or an aqueous solution of starch (or modified starch) or an aqueous solution of a mixture of PVAL and starch (or modified starch) gives good results.

Il a été constaté que la mise en œuvre de ce procédé s’applique avec de meilleurs résultats sur des fibres naturelles végétales plutôt longues. Le procédé est donc bien adapté pour des fibres naturelles végétales dont la longueur moyenne est supérieure à 120 mm, préférentiellement des fibres naturelles végétales dont la longueur moyenne est supérieure à 150mm et plus préférentiellement à des fibres naturelles végétales dont la longueur moyenne est supérieure à 200 mm.It has been found that the implementation of this process applies with better results to rather long natural plant fibres. The process is therefore well suited to natural plant fibres with an average length greater than 120 mm, preferably natural plant fibres with an average length greater than 150 mm and more preferably to natural plant fibres with an average length greater than 200 mm.

La mise en œuvre de ce procédé peut s’appliquer indifféremment sur des fibres naturelles végétales brutes, ou sur des fibres naturelles végétales blanchies, ou encore sur des fibres naturelles végétales blanchies et teintes. Ce procédé s’applique également sur des fibres naturelles végétales précédemment mentionnées sur lesquelles un apprêt ou un autre traitement a été appliqué, pour autant que cet apprêt ou traitement n’empêche pas la pénétration de la solution contenant le liant.The implementation of this process can be applied indifferently to raw natural plant fibres, or to bleached natural plant fibres, or to bleached and dyed natural plant fibres. This process also applies to the previously mentioned natural plant fibres to which a finish or other treatment has been applied, provided that this finish or treatment does not prevent the penetration of the solution containing the binder.

Selon une variante de réalisation, non illustrée, on réalise une mise en forme de la géométrie de la section de la mèche permettant de contrôler précisément sa largeur. A cet effet, on utilise au moins une filière, et de préférence plusieurs filières, dans lesquelles passe le ruban de fibres naturelles végétales au sein de l’unité de consolidation.According to an alternative embodiment, not illustrated, the geometry of the section of the wick is shaped to precisely control its width. For this purpose, at least one die is used, and preferably several dies, through which the ribbon of natural plant fibers passes within the consolidation unit.

Selon une possibilité, on place une filière en amont du dispositif d’imprégnation, et une autre filière en aval du dispositif d’imprégnation donc en amont du dispositif de séchage.According to one possibility, a die is placed upstream of the impregnation device, and another die downstream of the impregnation device, therefore upstream of the drying device.

Ces filières peuvent présenter un passage dont la section présente différentes géométries, parmi lesquelles une forme de cercle, une forme oblongue, une forme ovale, une forme de polygone, notamment de polygone avec les sommets arrondis, tel qu’un rectangle, un carré, un trapèze. De préférence, la section de l'ouverture de la filière présente un rapport entre sa largeur et sa hauteur plus grand ou égal à 10.These dies may have a passage whose section has different geometries, including a circle shape, an oblong shape, an oval shape, a polygon shape, in particular a polygon with rounded vertices, such as a rectangle, a square, a trapezoid. Preferably, the section of the opening of the die has a ratio between its width and its height greater than or equal to 10.

A la sortie de la dernière filière, on obtient ainsi une mèche dont la section présente une forme qui peut être proche de l’une parmi les formes suivantes : une forme de cercle, une forme oblongue, une forme elliptique, une forme ovale, une forme de polygone, notamment une forme de polygone avec les sommets arrondis, tel qu’un rectangle, un carré, un trapèze. De préférence, la mèche plate de fibres végétales obtenue présente une section avec un rapport entre sa largeur et sa hauteur plus grand ou égal à 10 qui la fait apparaître plate.At the exit of the last die, a wick is thus obtained whose section has a shape that can be close to one of the following shapes: a circle shape, an oblong shape, an elliptical shape, an oval shape, a polygon shape, in particular a polygon shape with rounded vertices, such as a rectangle, a square, a trapezoid. Preferably, the flat wick of plant fibers obtained has a section with a ratio between its width and its height greater than or equal to 10 which makes it appear flat.

Signes de référence employés sur les figuresReference signs used in the figures AHAS Sens d’avancée de l’opération d’étirageDirection of advance of the stretching operation BB Sens d’avancée de l’opération de consolidationDirection of progress of the consolidation operation V1V1 Première vitesseFirst speed V2V2 Deuxième vitesseSecond gear 1010 Ruban de fibres végétalesPlant fiber ribbon 1111 Ruban de fibres végétales partiellement étiréPartially stretched plant fiber ribbon 1212 Ruban de fibres végétales étiréStretched plant fiber ribbon 1313 Ruban de fibres végétales étiré et imprégnéStretched and impregnated plant fiber ribbon 1414 Ruban de fibres végétales étiré, imprégné et expriméStretched, impregnated and expressed plant fiber ribbon 1515 Mèche plate de fibres végétalesFlat wick of plant fibers 2020 Renfort unidirectionnelOne-way reinforcement 2121 Fil de trameWeft thread 2222 Renfort multiaxialMultiaxial reinforcement 2323 Couche de renfort unidirectionnelUnidirectional reinforcement layer 2424 Couche de renfort unidirectionnelUnidirectional reinforcement layer 2525 Fil de coutureSewing thread 2626 TissuFabric 100100 Unité d’étirageStretching unit 110110 Premier module d’étirageFirst stretching module 101101 Entrée de l’unité d’étirage et du premier module d’étirageEntrance of the stretching unit and the first stretching module 102102 Sortie du premier module d’étirageRelease of the first stretching module 103103 Module d’alimentation pour l’étirageFeeding module for stretching 103a103a Pot d’alimentationFeeding pot 103b103b Bobine d’alimentationPower supply coil 111111 Première paire de rouleauxFirst pair of rollers 112112 Deuxième paire de rouleauxSecond pair of rollers 113113 Module de convoyageConveyor module 114114 Module de récupération pour l’étirageRecovery module for stretching 114a114a Pot de récupérationRecovery pot 114b114b Bobine de récupérationRecovery coil 120120 Deuxième module d’étirageSecond stretching module 130130 Troisième module d’étirageThird stretching module 200200 Unité de consolidationConsolidation unit 201201 Entrée de l’unité de consolidationConsolidation Unit Entrance 202202 Sortie de l’unité de consolidationExit from the consolidation unit 203203 Module d’alimentation pour la consolidationPower supply module for consolidation 204204 Module de récupération pour la consolidationRecovery module for consolidation 210210 Dispositif d’imprégnationImpregnation device 211211 Moyen d’alimentation de la solution (réservoir)Solution feeder (reservoir) 212212 Solution contenant le liantSolution containing the binder 213213 Moyens d’application de la solutionMeans of application of the solution 220220 Dispositif d’essorageWringing device 221221 Premier rouleau d’essorageFirst spin roller 222222 Deuxième rouleau d’essorageSecond spin roller 223223 Réservoir de récupérationRecovery tank

Claims (24)

Procédé de fabrication de mèches plates de fibres naturelles végétales (15), dans lequel les étapes suivantes sont mises en œuvre :
a) on fournit un ruban de fibres végétales (10),
b) on réalise une opération d’étirage dudit ruban de fibres végétales (10), ce par quoi on forme un ruban de fibres végétales étiré (12), et
c) on réalise une opération de consolidation du ruban de fibres végétales étiré (12), comprenant les sous-étapes suivantes :
c1) on imprègne ledit ruban de fibres végétales étiré (12) avec une solution (212) contenant un liant, ce par quoi on obtient un ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13),
c2) on sèche ledit ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13), ce par quoi on obtient une mèche plate de fibres végétales (15).
Method for manufacturing flat wicks of natural plant fibers (15), in which the following steps are implemented:
a) a strip of plant fibers (10) is provided,
b) an operation of stretching said ribbon of plant fibers (10) is carried out, whereby a stretched ribbon of plant fibers (12) is formed, and
c) an operation of consolidating the stretched plant fiber ribbon (12) is carried out, comprising the following sub-steps:
c1) impregnating said stretched plant fiber ribbon (12) with a solution (212) containing a binder, whereby a stretched and impregnated plant fiber ribbon (13) is obtained,
c2) said stretched and impregnated strip of plant fibers (13) is dried, whereby a flat wick of plant fibers (15) is obtained.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite solution (212) est une solution aqueuse contenant un soluté hydrophile ou un mélange de solutés hydrophiles.The method of claim 1, wherein said solution (212) is an aqueous solution containing a hydrophilic solute or a mixture of hydrophilic solutes. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le soluté hydrophile appartient au groupe comprenant de l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) (PVAL), de l’amidon, de l’amidon modifié, de la carboxymethyl cellulose, de l’hydroxyethyl cellulose, de l’hydroxypropyl cellulose, de l’acétate de cellulose, de la chitosane, de la pectine, et un polymère acrylique modifié par un acide polycarboxylique et par un polyol.The method of claim 2, wherein the hydrophilic solute belongs to the group comprising polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) (PVAL), starch, modified starch, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate, chitosan, pectin, and an acrylic polymer modified by a polycarboxylic acid and by a polyol. Procédé selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel ladite solution (212) aqueuse contient au moins de l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) (PVAL).Method according to one of claims 2 and 3, in which said aqueous solution (212) contains at least polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) (PVAL). Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’opération d’étirage et l’opération de consolidation sont effectuées sur des installations indépendantes (100, 200).Method according to one of claims 1 to 4, in which the stretching operation and the consolidation operation are carried out on independent installations (100, 200). Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’opération de consolidation est effectuée simultanément en parallèle sur plusieurs rubans de fibres végétales étirés (12).Method according to one of claims 1 to 5, in which the consolidation operation is carried out simultaneously in parallel on several stretched plant fiber ribbons (12). Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l’opération d’étirage est réalisée au moyen d’une première paire de rouleaux en entrée (111) entrainant les fibres végétales (10) à une première vitesse et d’une deuxième paire de rouleaux en sortie (112) entrainant les fibres végétales (10) à une deuxième vitesse supérieure à la première vitesse, créant l’étirage du ruban de fibres végétales (10).Method according to one of claims 1 to 6, in which the stretching operation is carried out by means of a first pair of input rollers (111) driving the plant fibers (10) at a first speed and a second pair of output rollers (112) driving the plant fibers (10) at a second speed higher than the first speed, creating the stretching of the ribbon of plant fibers (10). Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel l’étape d’imprégnation avec la solution (212) est réalisée par pulvérisation, arrosage, trempage dans un bain ou imprégnation par contact avec un applicateur (213).Method according to one of claims 1 to 7, in which the step of impregnation with the solution (212) is carried out by spraying, watering, soaking in a bath or impregnation by contact with an applicator (213). Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel pendant l’opération de consolidation, entre l’étape c1) d’imprégnation et l’étape c2) de séchage, on exprime ledit ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13) afin de faire sortir dudit ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13) une partie de la solution (212).Method according to one of claims 1 to 8, in which during the consolidation operation, between step c1) of impregnation and step c2) of drying, said stretched and impregnated ribbon of plant fibers (13) is expressed in order to cause part of the solution (212) to exit from said stretched and impregnated ribbon of plant fibers (13). Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel l’étape de séchage du ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13) est réalisée par convection, par un rayonnement infrarouge, par un rayonnement micro-ondes, ou par contact avec un élément chauffant.Method according to one of claims 1 to 9, in which the step of drying the stretched and impregnated plant fiber ribbon (13) is carried out by convection, by infrared radiation, by microwave radiation, or by contact with a heating element. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel les fibres végétales appartiennent au groupe comprenant les matériaux suivants : lin, chanvre, sisal, jute, abaca, kenaf, ortie, ramie, henequen, ananas, banane, et palmier.Method according to one of claims 1 to 10, in which the plant fibers belong to the group comprising the following materials: linen, hemp, sisal, jute, abaca, kenaf, nettle, ramie, henequen, pineapple, banana, and palm. Procédé selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel ledit ruban de fibres végétales étiré (12) est en fibres de lin et présente un poids compris entre 200 tex et 2 000 tex, de préférence entre 300 tex et 1000 tex, et de préférence entre 300 et 500 tex.Method according to one of claims 1 to 11, in which said stretched plant fiber ribbon (12) is made of flax fibers and has a weight of between 200 tex and 2,000 tex, preferably between 300 tex and 1,000 tex, and preferably between 300 and 500 tex. Installation pour la fabrication de mèches plates de fibres naturelles végétales (15), caractérisée en ce qu’elle comporte :
- une unité d’étirage (100) d’un ruban de fibres végétales (10), à l’entrée de laquelle est disposée un module d’alimentation pour l’étirage (103), comportant un ruban de fibres végétales (10) et à la sortie de laquelle est disposée un module de récupération pour l’étirage (114), apte à recevoir un ruban de fibres végétales étiré (12), et
- une unité de consolidation (200) du ruban de fibres végétales étiré (12), comprenant d’amont en aval :
* au moins un module d’alimentation pour la consolidation (203), comportant un ruban de fibres végétales étiré (12),
* un dispositif d’imprégnation (210) d’au moins un ruban de fibres végétales étiré (12) par une solution (212) contenant un liant, à la sortie duquel est formé au moins un ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13), et
* un dispositif de séchage (230) dudit au moins un ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13), à la sortie duquel est formé au moins une mèche plate de fibres végétales (15), et
* au moins un module de récupération pour la consolidation (204) apte à recevoir ladite au moins une mèche plate de fibres végétales (15).
Installation for the manufacture of flat wicks of natural plant fibers (15), characterized in that it comprises:
- a unit (100) for drawing a strip of plant fibers (10), at the entrance of which is arranged a drawing feed module (103), comprising a strip of plant fibers (10) and at the exit of which is arranged a drawing recovery module (114), capable of receiving a drawn strip of plant fibers (12), and
- a consolidation unit (200) of the stretched plant fiber ribbon (12), comprising from upstream to downstream:
* at least one consolidation feed module (203), comprising a stretched plant fiber ribbon (12),
* a device (210) for impregnating at least one stretched ribbon of plant fibers (12) with a solution (212) containing a binder, at the outlet of which at least one stretched and impregnated ribbon of plant fibers (13) is formed, and
* a drying device (230) for said at least one stretched and impregnated ribbon of plant fibers (13), at the outlet of which at least one flat wick of plant fibers (15) is formed, and
* at least one recovery module for consolidation (204) capable of receiving said at least one flat wick of plant fibers (15).
Installation selon la revendication 13, dans laquelle ladite unité d’étirage (100) et ladite unité de consolidation (200) sont indépendantes.Installation according to claim 13, in which said stretching unit (100) and said consolidation unit (200) are independent. Installation selon la revendication 13 ou 14, dans laquelle ladite unité de consolidation (200) est agencée pour traiter simultanément en parallèle plusieurs rubans de fibres végétales étirés (12).Installation according to claim 13 or 14, in which said consolidation unit (200) is arranged to simultaneously process in parallel several stretched plant fiber ribbons (12). Installation selon l’une des revendications 13 à 15, dans laquelle la solution (212) du dispositif d’imprégnation est une solution aqueuse contenant un soluté hydrophile ou un mélange de solutés hydrophiles.Installation according to one of claims 13 to 15, in which the solution (212) of the impregnation device is an aqueous solution containing a hydrophilic solute or a mixture of hydrophilic solutes. Installation selon la revendication précédente, dans laquelle le soluté hydrophile appartient au groupe comprenant de l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) (PVAL), de l’amidon, de l’amidon modifié, de la carboxymethyl cellulose, de l’hydroxyethyl cellulose, de l’hydroxypropyl cellulose, de l’acétate de cellulose, de la chitosane, de la pectine, et un polymère acrylique modifié par un acide polycarboxylique et par un polyol.Installation according to the preceding claim, in which the hydrophilic solute belongs to the group comprising polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) (PVAL), starch, modified starch, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate, chitosan, pectin, and an acrylic polymer modified by a polycarboxylic acid and by a polyol. Installation selon la revendication 16 ou 17, dans laquelle ladite solution (212) aqueuse contient au moins de l’alcool polyvinylique ou poly(alcool vinylique) (PVAL).Installation according to claim 16 or 17, in which said aqueous solution (212) contains at least polyvinyl alcohol or poly(vinyl alcohol) (PVAL). Installation selon l’une des revendications 13 à 18, dans laquelle ladite unité d’étirage (100) comprend une première paire de rouleaux en entrée (111) entrainant les fibres (10) à une première vitesse et une deuxième paire de rouleaux en sortie (112) entrainant les fibres (10) à une deuxième vitesse supérieure à la première vitesse, créant l’étirage.Installation according to one of claims 13 to 18, in which said drawing unit (100) comprises a first pair of input rollers (111) driving the fibers (10) at a first speed and a second pair of output rollers (112) driving the fibers (10) at a second speed higher than the first speed, creating the drawing. Installation selon l’une des revendications 13 à 19, comprenant en outre, entre le dispositif d’imprégnation (210) et le dispositif de séchage (230), un dispositif d’essorage (220) apte à exprimer une partie de la solution (212) hors dudit ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13).Installation according to one of claims 13 to 19, further comprising, between the impregnation device (210) and the drying device (230), a wringing device (220) capable of expressing part of the solution (212) from said stretched and impregnated strip of plant fibers (13). Installation selon l’une des revendications 13 à 20, dans laquelle ledit dispositif d’imprégnation (210) comporte des moyens de pulvérisation, des moyens d’arrosage, des moyens de trempage dans un bain ou des moyens d’imprégnation par contact avec un applicateur (213).Installation according to one of claims 13 to 20, in which said impregnation device (210) comprises spraying means, watering means, means of dipping in a bath or means of impregnation by contact with an applicator (213). Installation selon l’une des revendications 13 à 21, dans laquelle ledit dispositif de séchage (230) du ruban de fibres végétales étiré et imprégné (13) comporte des moyens de chauffage par convection, des moyens de chauffage par un rayonnement infrarouge, des moyens de chauffage par un rayonnement micro-ondes, ou des moyens de chauffage par contact avec un élément chauffant.Installation according to one of claims 13 to 21, in which said drying device (230) of the stretched and impregnated plant fiber ribbon (13) comprises convection heating means, infrared radiation heating means, microwave radiation heating means, or contact heating means with a heating element. Installation selon l’une des revendications 13 à 22, dans laquelle les fibres végétales appartiennent au groupe comprenant les matériaux suivants : lin, chanvre, sisal, jute, abaca, kenaf, ortie, ramie, henequen, ananas, banane, et palmier.Installation according to one of claims 13 to 22, in which the plant fibers belong to the group comprising the following materials: linen, hemp, sisal, jute, abaca, kenaf, nettle, ramie, henequen, pineapple, banana, and palm. Installation selon l’une des revendications 13 à 23, dans laquelle ledit ruban de fibres végétales étiré (12) est en fibres de lin et présente un poids compris entre 200 tex et 2 000 tex, de préférence entre 300 tex et 1000 tex, et de préférence entre 300 et 500 tex.Installation according to one of claims 13 to 23, in which said stretched plant fiber ribbon (12) is made of flax fibers and has a weight of between 200 tex and 2,000 tex, preferably between 300 tex and 1,000 tex, and preferably between 300 and 500 tex.
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