CH624649A5 - Process for converting a ductile substance into fibres by means of gas streams - Google Patents

Description

La présente invention est relative au procédé pour transformer en fibres une matière étirable au moyen de courants gazeux, en particulier de matières minérales telles que du verre ou des compositions similaires qui sont amenées par chauffage à l'état fondu et de certaines matières organiques étirables telles que le polystyrène, le polypropylène, les polycarbonates et les polyamides. Cependant, le dispositif étant plus particulièrement intéressant dans le cas de l'étirage du verre et des matières thermoplastiques similaires, la description se réfère, à titre d'exemple, à cette utilisation. The present invention relates to the process for converting a stretchable material into fibers by means of gas streams, in particular mineral materials such as glass or similar compositions which are brought by heating in the molten state and certain organic stretchable materials such as polystyrene, polypropylene, polycarbonates and polyamides. However, the device being more particularly advantageous in the case of drawing glass and similar thermoplastic materials, the description refers, by way of example, to this use.

Certaines techniques mettant en œuvre des courants tourbil-lonnaires pour fabriquer des fibres par étirage de verre fondu sont déjà connues et décrites, par exemple dans la publication de brevet français N° 2223318. Celle-ci décrit un procédé utilisant la formation de paires de tourbillons contrarotatifs dans une zone d'interaction créée en dirigeant et en faisant pénétrer un jet gazeux secondaire ou jet porteur dans un courant gazeux principal de plus grande dimension, un filet de verre fondu étant amené dans cette zone d'interaction pour y être étiré. Dans le dispositif utilisé pour mettre en œuvre ce procédé, l'orifice d'alimentation en verre, qui dirige le filet de verre vers la zone d'interaction, est situé à la limite du courant principal ou pratiquement à cette limite. Cependant, il est aussi possible, comme décrit dans la demande de brevet française N° 75.04970, de placer l'orifice d'alimentation en verre à distance de la limite du courant principal et d'amener le filet de verre par gravité vers la zone d'interaction. Certain techniques using whirlpool currents to manufacture fibers by drawing molten glass are already known and described, for example in French patent publication No. 2223318. This describes a process using the formation of pairs of swirls counter-rotating in an interaction zone created by directing and causing a secondary gas jet or carrier jet to penetrate into a larger main gas stream, a stream of molten glass being brought into this interaction zone to be drawn there. In the device used to carry out this process, the glass supply orifice, which directs the glass net towards the interaction zone, is located at the limit of the main current or practically at this limit. However, it is also possible, as described in French patent application No. 75.04970, to place the glass supply orifice at a distance from the limit of the main current and to bring the glass net by gravity to the area of interaction.

On a d'autre part envisagé de disposer à la fois les orifices d'alimentation en verre et les orifices d'émission de jets secondaires à distance de la limite du courant principal, les filets de verre étant alors amenés vers les jets, puis introduits dans les zones d'interaction correspondantes par action des jets. Les filets sont ainsi soumis à deux étapes d'étirage, l'une dans le jet secondaire et l'autre dans le courant principal. Cette disposition est décrite en particulier dans les demandes de brevets françaises N05 76.03416 et 76.37884. On the other hand, it has been envisaged to have both the glass supply orifices and the secondary jet emission orifices at a distance from the limit of the main current, the glass nets then being brought towards the jets, then introduced in the corresponding interaction zones by action of the jets. The nets are thus subjected to two stages of drawing, one in the secondary stream and the other in the main stream. This arrangement is described in particular in French patent applications N05 76.03416 and 76.37884.

De plus, selon la demande N° 76.37884, on provoque dans le jet secondaire (ou jet porteur), qui amène le verre dans la zone d'interaction avec le courant principal, la formation d'une zone stable à écoulement laminaire située entre les tourbillons contrarotatifs d'une même paire de tourbillons formés avant pénétration dans le courant principal. Le filet de verre est amené vers cette zone laminaire, et il entre ensuite dans la région des tourbillons qui fusionnent ultérieurement vers l'aval du jet porteur avant que celui-ci n'atteigne le courant principal. Ainsi, la première étape d'étirage a lieu lorsque le filet de verre est entraîné dans les tourbillons du jet porteur et subit leur action, tandis que la deuxième étape, avantageuse mais parfois facultative, s'effectue dans la zone d'interaction formée avec le courant principal après entrée du jet porteur et du filet partiellement étiré. In addition, according to application No. 76.37884, the secondary jet (or carrier jet), which brings the glass into the zone of interaction with the main current, causes the formation of a stable zone with laminar flow situated between the contra-rotating vortices of the same pair of vortices formed before entering the main stream. The glass net is brought to this laminar zone, and it then enters the region of vortices which later merge downstream of the carrier jet before it reaches the main current. Thus, the first drawing step takes place when the glass net is entrained in the swirls of the carrier jet and undergoes their action, while the second step, advantageous but sometimes optional, takes place in the interaction zone formed with the main stream after entry of the carrier jet and the partially stretched net.

Dans la demande en question, les tourbillons du jet porteur et la zone d'écoulement laminaire sont engendrés grâce à une perturbation du jet propre à chaque centre de fibrage, perturbation qui provoque en général sa déviation. On produit cette perturbation en interposant un organe déflecteur ou organe de guidage sur les trajectoires des jets, et il en résulte une déviation simultanée de ceux-ci, qui contribue à stabiliser l'introduction du verre et à régulariser le fonctionnement malgré l'espacement entre le courant principal et l'endroit où le verre est amené dans chaque jet porteur. In the application in question, the eddies of the carrier jet and the laminar flow zone are generated by a perturbation of the jet specific to each fiberizing center, a disturbance which generally causes its deflection. This disturbance is produced by interposing a deflector or guide member on the paths of the jets, and this results in a simultaneous deviation of these, which contributes to stabilize the introduction of the glass and to regularize the operation despite the spacing between the main current and the place where the glass is brought into each carrier jet.

Le but de la présente invention est de stabiliser le filet de verre ou autre matière étirable par formation d'une zone d'écoulement laminaire située entre les tourbillons créés dans un écoulement gazeux et de prévoir des organes déflecteurs d'un type différent de celui de la demande citée, apportant divers avantages spécifiques particulièrement intéressants indiqués plus loin. The object of the present invention is to stabilize the glass net or other stretchable material by forming a laminar flow zone located between the vortices created in a gas flow and to provide deflector members of a type different from that of the cited request, bringing various specific advantages particularly interesting indicated below.

Le procédé selon la présente invention est caractérisé par la revendication 1. The method according to the present invention is characterized by claim 1.

Du fait de l'action combinée de la déviation du jet, de son guidage latéral par les parois du déflecteur en forme de gouttière et de l'induction des gaz ambiants, il se forme dans chaque jet une Due to the combined action of the deflection of the jet, its lateral guidance through the walls of the gutter-shaped deflector and the induction of ambient gases, a jet is formed in each jet.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

624 649 624,649

zone centrale d'écoulement quasi laminaire située entre deux tourbillons, et le filet de matière étirable est amené dans la zone d'écoulement laminaire bordée par la paire de tourbillons et subit ainsi un étirage primaire dans le jet. central zone of quasi-laminar flow situated between two vortices, and the net of stretchable material is brought into the zone of laminar flow bordered by the pair of vortices and thus undergoes a primary stretching in the jet.

Bien que l'étirage obtenu avec l'écoulement brièvement décrit ci-dessus soit efficace pour produire certains types de fibres, on peut aussi utiliser le jet gazeux et son déflecteur associé en combinaison avec un courant gazeux principal, pour effectuer un étirage en deux étapes permettant d'obtenir des fibres très fines. Le courant principal est alors dirigé de façon à rencontrer le jet, dont l'énergie cinétique par unité de volume est supérieure à la sienne et dont la dimension, dans une direction transversale au courant principal, est inférieure à celle de ce dernier, de sorte que le jet pénètre dans le courant pour former ainsi une zone d'interaction. Celle-ci a été décrite dans la publication de brevet française N° 2223318; elle comprend deux tourbillons contrarotatifs qui permettent d'effectuer une seconde étape d'étirage. Although the stretch obtained with the flow briefly described above is effective for producing certain types of fibers, it is also possible to use the gas jet and its associated deflector in combination with a main gas stream, to perform a two-stage stretch allowing very fine fibers to be obtained. The main stream is then directed so as to meet the jet, whose kinetic energy per unit of volume is greater than its own and whose dimension, in a direction transverse to the main stream, is smaller than that of the latter, so as the jet enters the current to form an interaction zone. This has been described in French patent publication No. 2223318; it includes two counter-rotating vortices which allow a second stretching step to be carried out.

Dans la demande de brevet FR N° 76.37884 déjà mentionnée ci-dessus, on engendre une série de jets transversalement espacés d'une distance suffisante pour que les jets successifs butent les uns contre les autres, au moins en aval du bord du déflecteur, de sorte que leur impact favorise le développement des paires de tourbillons contrarotatifs bordant les côtés opposés d'une zone d'écoulement quasi laminaire. Au contraire, selon l'invention, la paire de tourbillons bordant la zone d'écoulement quasi laminaire est engendrée sans impact mutuel de jets voisins et il n'est donc plus nécessaire de fixer un espacement particulier entre les jets. In the patent application FR No. 76.37884 already mentioned above, a series of jets is spaced transversely spaced by a sufficient distance so that the successive jets abut against each other, at least downstream from the edge of the deflector, so that their impact favors the development of pairs of counter-rotating vortices bordering opposite sides of a zone of quasi-laminar flow. On the contrary, according to the invention, the pair of vortices bordering the quasi-laminar flow zone is generated without mutual impact from neighboring jets and it is therefore no longer necessary to fix a particular spacing between the jets.

Du fait de la formation des tourbillons dans la partie courbe du déflecteur et de la forme particulière de ce dernier, les deux tourbillons créés dans chaque jet ont le même sens de rotation que ceux engendrés dans la zone d'interaction du jet avec le courant principal. En conséquence, tout mouvement de rotation résiduel des tourbillons formés dans les jets renforcera les tourbillons de chaque zone d'interaction correspondante. Due to the formation of vortices in the curved part of the deflector and the particular shape of the latter, the two vortices created in each jet have the same direction of rotation as those generated in the zone of interaction of the jet with the main current. . Consequently, any residual rotational movement of the vortices formed in the jets will strengthen the vortices of each corresponding interaction zone.

Le procédé et le dispositif brièvement décrits constituent des moyens efficaces de fibrer une matière étirable en soumettant chaque filet de matière à un étirage comprenant de préférence deux étapes sans qu'il se produise de fragmentation intermédiaire. Les divers objets et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la description suivante donnée à titre d'exemple qui se réfère aux dessins. The method and the device briefly described constitute effective means of fiberizing a stretchable material by subjecting each thread of material to a stretching preferably comprising two steps without any intermediate fragmentation occurring. The various objects and advantages of the invention will be highlighted in the following description given by way of example which refers to the drawings.

La fig. 1 est une vue en perspective schématique, partiellement coupée et interrompue, des principaux éléments d'un dispositif selon l'invention, comprenant plusieurs centres de fibrage. Fig. 1 is a schematic perspective view, partially cut and interrupted, of the main elements of a device according to the invention, comprising several fiber centers.

La fig. 2 est une vue en perspective à plus grande échelle de l'un des jets, de l'organe de guidage et de l'écoulement formé, illustrant l'alimentation d'un filet de matière étirable vers l'écoulement du jet. Fig. 2 is a perspective view on a larger scale of one of the jets, of the guide member and of the flow formed, illustrating the supply of a net of stretchable material towards the flow of the jet.

La fig. 3 est une section longitudinale en élévation à grande échelle des éléments d'un centre de fibrage, effectuée dans le plan commun au jet et à la source d'alimentation délivrant le filet de matière étirable, qui montre aussi une partie du générateur de courant principal et représente en particulier certaines dimensions à prendre en considération pour établir les conditions de fonctionnement. Fig. 3 is a longitudinal section in large scale elevation of the elements of a fiberizing center, carried out in the plane common to the jet and to the power source delivering the stretchable material net, which also shows part of the main current generator and represents in particular certain dimensions to be taken into account in establishing the operating conditions.

La fig. 4 est une vue transversale en élévation selon la ligne 4-4 de la fig. 3. Fig. 4 is a transverse elevation view along line 4-4 of FIG. 3.

La fig. 5 est une section horizontale selon la ligne 5-5 de la fig. 3 sur un téton d'alimentation en matière étirable montrant aussi certaines dimensions à considérer. Fig. 5 is a horizontal section along line 5-5 of FIG. 3 on a nipple supplying stretchable material also showing certain dimensions to be considered.

Comme précisé précédemment, la technique de la présente invention étant particulièrement adaptée à l'étirage du verre et de matières thermoplastiques similaires, la description suivante se référera à l'utilisation du verre. As stated previously, the technique of the present invention being particularly suitable for drawing glass and similar thermoplastic materials, the following description will refer to the use of glass.

La vue d'ensemble de la fig. 1 représente une installation mettant en œuvre six centres de fibrage. On a indiqué en 6 un générateur émettant un courant principal B, constitué par exemple d'une tuyère associée à un brûleur, ce qui permet d'engendrer un courant gazeux principal chaud formé de produits de combustion. Le courant principal a une largeur, ou dimension transversale, supérieure à celle de la rangée de jets décrits ci-dessous. The overview of fig. 1 shows an installation using six fiber centers. 6 indicates a generator emitting a main stream B, consisting for example of a nozzle associated with a burner, which makes it possible to generate a hot main gaseous stream formed from combustion products. The main stream has a width, or transverse dimension, greater than that of the row of jets described below.

Une nourrice 7 alimentant les jets en gaz, par exemple en air comprimé, est située à distance du générateur de courant principal et comporte une paroi munie d'une série d'orifices dont chacun est équipé d'un organe déflecteur 8. Comme le montre aussi la fig. 2, chaque organe déflecteur 8 est avantageusement formé d'un tube coudé de rayon de courbure constant, dont une extrémité est fixée à l'orifice correspondant de la nourrice; le rayon de courbure du tube peut cependant être variable. La partie située à l'intérieur du coude et représentant, par exemple, environ la moitié du tube, a été enlevée. L'organe déflecteur comporte ainsi un élément en forme de gouttière 9 constituant la partie extérieure du coude et présentant donc une courbure dont la concavité est tournée vers son axe. A manifold 7 supplying the jets with gas, for example compressed air, is located at a distance from the main current generator and has a wall provided with a series of orifices each of which is equipped with a deflector member 8. As shown also fig. 2, each deflector member 8 is advantageously formed of a bent tube of constant radius of curvature, one end of which is fixed to the corresponding orifice of the manifold; the radius of curvature of the tube can however be variable. The part inside the elbow, representing, for example, about half of the tube, has been removed. The deflector member thus comprises a gutter-shaped element 9 constituting the external part of the elbow and therefore having a curvature whose concavity is turned towards its axis.

On associe à chaque organe déflecteur, un bulbe de verre ou cône 10 provenant d'une source d'alimentation adéquate schématisée sur les fig. 3, 4, 5, sous la forme d'une filière 11 ayant de préférence une largeur suffisante pour couvrir la série de jets. Cette filière est munie d'une série de tétons d'alimentation en verre, ayant chacun un orifice doseur 12 qui débouche sur un réservoir d'alimentation 13 dont le bord constitue l'orifice d'alimentation 13a. One associates with each deflector member, a glass bulb or cone 10 coming from an adequate power source shown diagrammatically in FIGS. 3, 4, 5, in the form of a die 11 preferably having a width sufficient to cover the series of jets. This die is provided with a series of glass supply pins, each having a metering orifice 12 which opens onto a supply tank 13 whose edge constitutes the supply orifice 13a.

On voit donc que chaque centre de fibrage comprend un organe d'émission du jet associé à un téton d'alimentation en verre, qui coopèrent de plus avec le courant principal, chacun des centres de fibrage fonctionnant de manière à produire un filament unique. It can therefore be seen that each fiberizing center comprises a member for emitting the jet associated with a glass supply nipple, which further cooperate with the main stream, each of the fiberizing centers operating so as to produce a single filament.

Le processus mis en œuvre à chaque centre de fibrage est représenté sur la fig. 2, qui illustre ce qui se produit au moment de l'émission de chaque jet. Du fait de la courbure de l'organe déflecteur du jet, du confinement et du guidage des faces latérales de ce jet dans l'élément en forme de gouttière 9, des tourbillons 14 se développent le long des parois opposées de cette gouttière concave. Le sens de rotation de ces tourbillons a été représenté par des flèches. Les sommets des tourbillons 14 sont situés sur les parois latérales de la gouttière concave et, vers l'aval du jet, les tourbillons s'agrandissent, puis fusionnent progressivement avec la portion intermédiaire L d'écoulement quasi laminaire. La zone d'écoulement quasi laminaire du jet est accompagnée par un appel important d'air induit que l'on a schématisé par des flèches; cette induction d'air tend à étirer le bulbe 10 en un filet de verre et à entraîner ce dernier dans le jet et plus précisément dans la zone d'écoulement laminaire située entre les tourbillons 14. The process implemented at each fiber center is shown in fig. 2, which illustrates what happens at the time of the emission of each jet. Due to the curvature of the deflector of the jet, the confinement and the guiding of the lateral faces of this jet in the gutter-shaped element 9, vortices 14 develop along the opposite walls of this concave gutter. The direction of rotation of these vortices has been represented by arrows. The tops of the vortices 14 are located on the side walls of the concave gutter and, downstream of the jet, the vortices enlarge, then gradually merge with the intermediate portion L of quasi-laminar flow. The zone of quasi-laminar flow of the jet is accompanied by an important call of induced air which one has schematized by arrows; this induction of air tends to stretch the bulb 10 into a glass net and to entrain the latter in the jet and more precisely in the laminar flow zone situated between the vortices 14.

Sur la fig. 2, la zone représentée en arraché en aval de la référence numérique 14 montre que les tourbillons fusionnent progressivement vers l'aval du jet en devenant de moins en moins dinstincts, comme schématisé par les lignes pointillées. In fig. 2, the area shown in broken away downstream of the reference numeral 14 shows that the vortices gradually merge downstream of the jet, becoming less and less instincts, as shown by the dotted lines.

L'amenée du filet de verre dans la zone d'écoulement laminaire située entre les tourbillons du jet est repérée sur la fig. 2 par la lettre S. Le filet est ensuite entraîné par l'action des tourbillons et est en fait soumis à un étirage primaire dans le jet et en particulier dans la zone située entre les tourbillons d'une même paire, ce qui réduit progressivement sa section pour former un filament. Le fait d'amener le filet de verre S dans la zone d'écoulement quasi laminaire présente divers avantages; il permet en particulier d'éviter la fragmentation du filet de verre en raison de l'absence de turbulence dans la zone où le verre est introduit, favorisant ainsi la fabrication de filaments ou de fibres d'une longueur importante. De plus, les courants d'air induits au voisinage de la zone d'écoulement laminaire tendent à entraîner automatiquement le filet de verre dans la région médiane située entre les tourbillons, et ce processus est suffisamment important pour compenser automatiquement les défauts d'alignement de l'orifice d'alimentation en verre par rapport aux jets. Comme le montrent les flèches, l'induction d'air se poursuit vers l'aval le long du parcours du jet. The bringing of the glass net into the laminar flow zone located between the vortices of the jet is marked in FIG. 2 by the letter S. The net is then entrained by the action of the vortices and is in fact subjected to a primary stretching in the jet and in particular in the zone situated between the vortices of the same pair, which progressively reduces its section to form a filament. Bringing the glass net S into the quasi-laminar flow zone has various advantages; it makes it possible in particular to avoid the fragmentation of the glass thread due to the absence of turbulence in the area where the glass is introduced, thus promoting the manufacture of filaments or fibers of considerable length. In addition, the induced air currents in the vicinity of the laminar flow zone tend to automatically entrain the glass stream in the middle region between the vortices, and this process is important enough to automatically compensate for misalignment of the glass supply port relative to the jets. As the arrows show, the air induction continues downstream along the path of the jet.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

624 649 624,649

4 4

Bien que l'étirage du filet de verre effectué dans le jet puisse être suffisant pour produire des fibres utilisables pour certaines applications, on préfère effectuer un étirage complémentaire en employant un courant gazeux principal, pour soumettre ainsi les fibres à deux étapes d'étirage. Although the drawing of the glass net carried out in the jet may be sufficient to produce fibers usable for certain applications, it is preferred to carry out additional drawing by using a main gas stream, thereby subjecting the fibers to two stages of drawing.

Comme on le voit sur la fig. 1, la seconde étape d'étirage résulte de ce que chaque jet, dirigé obliquement vers le courant principal, rencontre celui-ci et y pénètre en créant une zone d'interaction. La seconde étape d'étirage se produit dans cette zone d'interaction, décrite en particulier dans la publication de brevet FR N° 2223318 et dans les demandes de brevets mentionnées précédemment. As seen in fig. 1, the second stretching step results from the fact that each jet, directed obliquely towards the main current, meets the latter and penetrates there by creating an interaction zone. The second stretching step occurs in this interaction zone, described in particular in patent publication FR No. 2223318 and in the patent applications mentioned above.

La comparaison des fig. 1 et 2 montre aussi que les deux tourbillons formés dans chaque jet ont le même sens de rotation que la paire de tourbillons engendrée par suite de la pénétration du jet dans le courant principal. The comparison of figs. 1 and 2 also shows that the two vortices formed in each jet have the same direction of rotation as the pair of vortices generated as a result of the penetration of the jet into the main stream.

Pour qu'il y ait pénétration, le jet doit posséder une énergie cinétique par unité de volume supérieure à celle du courant principal. De plus sa section, ou au moins la dimension de sa section dans une direction transversale au courant principal, doit être inférieure à celle de ce dernier. Ces rapports de dimension et d'énergie cinétique doivent exister en particulier au niveau de la zone de pénétration du jet dans le courant principal en conséquence, puisque l'écoulement est constitué à cet endroit des tourbillons fusionnés 14a et de l'air induit, il est nécessaire d'utiliser des jets possédant à leur naissance, c'est-à-dire à la sortie des orifices de la nourrice 7, une énergie cinétique encore plus grande. For penetration, the jet must have a kinetic energy per unit volume greater than that of the main stream. In addition, its section, or at least the dimension of its section in a direction transverse to the main stream, must be less than that of the latter. These dimensions and kinetic energy ratios must exist in particular at the level of the zone of penetration of the jet in the main current consequently, since the flow is made up at this location of the fused vortices 14a and of the induced air, it it is necessary to use jets having at their birth, that is to say at the exit of the orifices of the manifold 7, an even greater kinetic energy.

En pénétrant dans le courant principal, chaque écoulement issu d'un jet y provoque la formation d'une paire de tourbillons schématisée en 15 qui, dans une même paire, sont eux aussi contrarotatifs dans le sens indiqué sur la fig. 1. A chaque centre de fibrage, le filet partiellement étiré ou filament se trouve ainsi soumis à une force d'étirage supplémentaire sous l'influence des courants de hautes vitesses constituant les tourbillons 15, ce qui permet d'effectuer la seconde étape d'étirage et de produire une fibre fine. Upon entering the main stream, each flow from a jet causes the formation of a pair of vortices shown diagrammatically at 15 which, in the same pair, are also counter-rotating in the direction indicated in FIG. 1. At each fiberizing center, the partially drawn net or filament is thus subjected to an additional drawing force under the influence of the high speed currents constituting the vortices 15, which makes it possible to carry out the second stage of stretching and producing a fine fiber.

Les fibres ainsi produites aux divers centres de fibrage d'une telle installation sont rassemblés, par exemple, sur un dispositif perforé de réception de fibres tel qu'un convoyeur 16 qui se déplace au-dessus d'une ou plusieurs chambres d'aspiration 17, ce qui permet de recueillir les fibres sous la forme d'un matelas ou d'un mât F sur la bande mobile du convoyeur. The fibers thus produced at the various fiber centers of such an installation are collected, for example, on a perforated fiber receiving device such as a conveyor 16 which moves over one or more suction chambers 17 , which collects the fibers in the form of a mattress or mast F on the moving belt of the conveyor.

On peut bien entendu pulvériser sur les fibres, par exemple dans la région où la fig. 1 a été coupée, un liant adéquat tel qu'un liant résineux; le matelas de fibres imprégnées est ensuite amené vers une station de traitement telle qu'un four pour polymériser le liant. It is of course possible to spray on the fibers, for example in the region where FIG. 1 has been cut, a suitable binder such as a resinous binder; the mattress of impregnated fibers is then brought to a treatment station such as an oven to polymerize the binder.

Comme déjà précisé, le jet doit posséder une énergie cinétique par unité de volume supérieure à celle du courant principal, quelle que soit la température des gaz. Il est possible d'utiliser, par exemple, des alimentations en gaz reliées à des brûleurs, de sorte que le courant principal et le jet se trouvent tous deux à des températures élevées et possèdent donc des masses spécifiques faibles; dans ce cas, on emploiera un jet de vitesse supérieure à celle du courant principal pour obtenir le rapport d'énergie cinétique désiré. Ce rapport peut aussi être atteint en utilisant pour le jet un gaz à température relativement basse et donc de masse spécifique élevée, par exemple de l'air comprimé à température ambiante, tandis que le courant principal est constitué de produits de combustion à température élevée et, dans ce cas, la vitesse du jet pourra être plus basse que précédemment et même avoir une valeur inférieure à celle du courant principal. Cette caractéristique conduira cependant au résultat souhaité, c'est-à-dire à un jet possédant une énergie cinétique par unité de volume supérieure à celle du courant principal de sorte qu'il pénètre dans ce dernier et crée par conséquent la zone d'interaction désirée. As already specified, the jet must have a kinetic energy per unit of volume greater than that of the main stream, regardless of the temperature of the gases. It is possible to use, for example, gas supplies connected to burners, so that the main stream and the jet are both at high temperatures and therefore have low specific masses; in this case, a jet speed higher than that of the main current will be used to obtain the desired kinetic energy ratio. This ratio can also be achieved by using for the jet a gas at relatively low temperature and therefore of high specific mass, for example compressed air at room temperature, while the main stream consists of combustion products at high temperature and , in this case, the speed of the jet could be lower than previously and even have a value lower than that of the main current. This characteristic will however lead to the desired result, that is to say to a jet having a kinetic energy per unit of volume greater than that of the main current so that it penetrates into the latter and consequently creates the zone of interaction desired.

Les fig. 3, 4 et 5 indiquent les relations entre les trois éléments principaux d'un centre de fibrage, à savoir le générateur de courant principal, l'émetteur de jet et la source d'alimentation en matière étirable. Y sont reportés des symboles identifiant divers paramètres et en particulier certaines dimensions et certains angles auxquels se réfèrent les tableaux qui donnent à la fois les 5 domaines appropriés de variation des dimensions et des angles et les valeurs préférées. Figs. 3, 4 and 5 indicate the relationships between the three main elements of a fiberizing center, namely the main current generator, the jet emitter and the supply source of stretchable material. Symbols identifying various parameters and in particular certain dimensions and certain angles are referred to therein, which are referred to in the tables which give both the appropriate ranges of variation of the dimensions and the angles and the preferred values.

Tableau I: Filière et tétons d'alimentation en matière étirable Table I: Stretch material supply nipples and pins

Symbole Symbol

Valeur préférée (mm) Preferred value (mm)

Plage dt Dt range

2 2

1— 5 1— 5

1t 1t

1 1

1— 5 1— 5

1r 1r

5 5

0— 10 0— 10

dr dr

2 2

1— 5 1— 5

Dr Dr

5 5

1 — 10 1 - 10

Tableau II: Emission du jet Table II: Jet emission

Symbole Symbol

Valeur préférée Preferred value

Plage Beach

(mm, degrés) (mm, degrees)

dj dj

2 2

0,5 — 4 0.5 - 4

lj lj

3 3

1 —15 1 —15

Yj Yj

5 5

1,0 — 1.0 -

ocd ocd

45° 45 °

k> o k> o

O o O o

Rd Rd

2,5 2.5

2—3 2—3

dj dj

Tableau III: Courant principal Table III: Main current

Symbole Symbol

Valeur préférée (mm) Preferred value (mm)

Plage Beach

1b 1b

10 10

5 — 20 5 - 20

Tableau IV: Positions relatives des divers éléments Table IV: Relative positions of the various elements

Symbole Symbol

Valeur préférée Preferred value

Plage Beach

(mm, degrés) (mm, degrees)

äjb äjb

45 45

20— 90 20—90

Xbj Xbj

- 5 - 5

+ 10 20 + 10 20

XjF XjF

5 5

1— 8 1— 8

ZjF ZjF

5 5

0— 15 0—15

ZjB ZjB

20 20

15— 35 15—35

Zdb Zdb

16 16

0— 30 0—30

1d 1d

1 — 3 1 - 3

2 2

dj dj

En ce qui concerne le symbole Xbj, les valeurs négatives correspondent au cas représenté sur la fig. 3, dans lequel la sortie de la tuyère émettant le courant principal se trouve située en amont de l'orifice d'émission du jet secondaire par rapport à la direction de propagation du courant principal. Regarding the symbol Xbj, the negative values correspond to the case shown in fig. 3, in which the outlet of the nozzle emitting the main current is located upstream of the orifice of emission of the secondary jet with respect to the direction of propagation of the main current.

60 60

D'autre part, à propos de la dimension Zdb, on remarque que la valeur nulle est prévue, ce qui correspond à une position du bord inférieur du déflecteur à la limite du courant principal ; et les tourbillons du jet se continuent et se renforcent dans la zone 6S d'interaction créée avec le courant principal, et on obtient ainsi une meilleure continuité des actions d'étirage du jet et du courant. On the other hand, with regard to the dimension Zdb, it is noted that the zero value is provided, which corresponds to a position of the lower edge of the deflector at the limit of the main current; and the vortexes of the jet continue and strengthen in the 6S zone of interaction created with the main current, and one thus obtains a better continuity of the actions of stretching of the jet and the current.

Le nombre de centres de fibrage peut atteindre 150 mais, dans une installation normale de fibrage du verre ou d'une matière The number of fiber centers can reach 150 but, in a normal fiber or glass fiber installation

thermoplastique similaire, une filière adéquate comprendra par exemple 70 tétons d'alimentation. similar thermoplastic, an adequate die will include, for example, 70 feed nipples.

L'orifice d'alimentation en matière étirable peut être isolé, amenant la matière vers un jet qui s'écoule dans un organe déflecteur, ou être formé par une fente d'alimentation associée à une rangée de jets, ou encore être formé par une série d'orifices. La rangée d'orifices peut en effet être remplacée par une fente disposée transversalement au courant principal en aval d'une rangée de jets et d'organes déflecteurs associés, la matière issue de la fente étant alors divisée en une série de cônes et de filets sous l'influence des jets et des courants d'air induits, chaque filet étant ensuite entraîné dans la zone d'écoulement laminaire du jet correspondant. The stretch material supply orifice can be isolated, bringing the material towards a jet which flows in a deflecting member, or be formed by a supply slot associated with a row of jets, or even be formed by a series of orifices. The row of orifices can in fact be replaced by a slot arranged transversely to the main current downstream of a row of jets and associated deflector members, the material coming from the slot then being divided into a series of cones and threads under the influence of jets and induced air currents, each thread then being entrained in the laminar flow zone of the corresponding jet.

Il convient de signaler aussi que les conditions de marche varieront en fonction de divers facteurs, par exemple selon les caractéristiques de la matière à fibrer. Comme indiqué plus haut, le procédé peut s'appliquer à une large gamme de matières éti-rables. La température de la filière ou de la source d'alimentation variera, bien entendu, selon la matière particulière à fibrer et, It should also be noted that the operating conditions will vary depending on various factors, for example depending on the characteristics of the material to be fiberized. As indicated above, the method can be applied to a wide range of stretchable materials. The temperature of the die or of the supply source will, of course, vary according to the particular material to be fiberized and,

dans le cas du verre ou d'autres matières thermoplastiques inorganiques, en général dans une gamme de températures pouvant se situer entre 1400 et 1800°C environ. Avec une composition de verre de type courant, la température de la filière est voisine de 1480°C. in the case of glass or other inorganic thermoplastics, in general in a range of temperatures which may be between approximately 1400 and 1800 ° C. With a composition of glass of common type, the temperature of the die is close to 1480 ° C.

Le débit unitaire peut varier entre 20 et 150 kg/trou/24 h, 50 à 80 kg/trou/24 h étant des valeurs typiques. The unit flow can vary between 20 and 150 kg / hole / 24 h, 50 to 80 kg / hole / 24 h being typical values.

Certaines valeurs relatives au jet et au courant principal ont aussi de l'importance, comme indiqué dans les tableaux dans lesquels on utilise les symboles suivants: Certain values relating to the jet and the main current are also important, as indicated in the tables in which the following symbols are used:

p = pression p = pressure

T = Température T = Temperature

V = Vitesse p = masse volumique V = Speed p = density

Tableau V: Emission du jet Table V: Jet emission

Symbole Symbol

Valeur préférée Preferred value

Plage Beach

pj (bar) bp (bar)

2,5 2.5

1 — 1 -

50 50

TjCC) TjCC)

20 20

10 — 10 -

1100 1100

Vj (m/s) Vj (m / s)

300 300

200 — 200 -

900 900

PjVj2 (bars) PjVj2 (bars)

2,1 2.1

0,8 — 0.8 -

40 40

624 649 624,649

Tableau VI: Courant principal Table VI: Main current

Symbole Symbol

Valeur préférée Preferred value

Plage Beach

pb (mbars) bp (mbars)

95 95

30 — 30 -

250 250

Tb c'c) Tb c'c)

1450 1450

1350 — 1350 -

1800 1800

Vb (m/s) Vb (m / s)

320 320

200 — 200 -

550 550

PbVb2 (bars) PbVb2 (bars)

0,2 0.2

0,06 — 0.06 -

0,5 0.5

Lorsque l'on met en œuvre à la fois le jet et le courant principal, le jet possède une largeur et, de préférence, une section transversale inférieures à celle du courant principal comme précisé précédemment, et il doit pénétrer dans ce dernier pour créer une zone d'interaction dans laquelle a lieu la seconde étape d'étirage. Dans ce but, le jet doit avoir une énergie cinétique par unité de volume supérieure à celle du courant principal dans la région où ils coopèrent; un rapport particulièrement approprié de ces énergies cinétiques par unité de volume se situant aux environs de 10/1, soit: Pjy When using both the jet and the main stream, the jet has a width and, preferably, a cross section smaller than that of the main stream as specified above, and it must penetrate into the latter to create a interaction zone in which the second stretching step takes place. For this purpose, the jet must have a kinetic energy per unit volume greater than that of the main current in the region where they cooperate; a particularly appropriate ratio of these kinetic energies per unit of volume being around 10/1, that is: Pjy

PbVB2=:10 PbVB2 =: 10

En plus de certains avantages existant déjà dans les demandes antérieures, la technique du présent procédé offre quelques avantages très spécifiques qui sont intéressants pour le fibrage de matériaux très divers, et en particulier de compositions minérales thermoplastiques telles que le verre ou d'autres matières similaires. Il permet ainsi d'atteindre une bonne stabilité de l'introduction du verre et, par suite, du cône de verre, malgré un espacement notable entre les principaux éléments et plus précisément l'espacement entre la source d'alimentation en verre, l'émetteur de jet et le générateur de courant principal. Or, la séparation de ces éléments permet de maintenir la température désirée pour chacun d'entre eux avec la précision voulue pour obtenir un fibrage efficace et régulier. In addition to certain advantages already existing in the previous applications, the technique of the present process offers some very specific advantages which are interesting for the fiberizing of very diverse materials, and in particular of thermoplastic mineral compositions such as glass or other similar materials. . It thus makes it possible to achieve good stability of the introduction of the glass and, consequently, of the glass cone, despite a significant spacing between the main elements and more precisely the spacing between the glass supply source, the jet transmitter and main current generator. However, the separation of these elements makes it possible to maintain the desired temperature for each of them with the precision required to obtain an efficient and regular fiberizing.

Le procédé décrit permet aussi de former des paires de tourbillons très stables dans l'écoulement du jet, stabilité due en particulier au fait que les sommets des tourbillons sont situés à l'intérieur du déflecteur dans la partie courbe en forme de gouttière, et sont ainsi fixés dans une position stable. Il en résulte une grande stabilité de l'alimentation en matière étirable. L'utilisation d'un déflecteur semblable à une gouttière, propre à chaque jet, permet de former des tourbillons dans chaque écoulement indépendamment des jets adjacents, ce qui présente l'avantage d'autoriser à choisir n'importe quel espacement entre jets. The method described also makes it possible to form pairs of very stable vortices in the flow of the jet, stability due in particular to the fact that the vertices of the vortices are located inside the deflector in the curved gutter-shaped part, and are thus fixed in a stable position. This results in a great stability of the supply of stretchable material. The use of a deflector similar to a gutter, specific to each jet, makes it possible to form vortices in each flow independently of the adjacent jets, which has the advantage of allowing any spacing between jets to be chosen.

5 5

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

r r

3 feuilles dessins 3 sheets of drawings

Claims (11)

624 649624,649 1. Procédé pour transformer en fibres une matière étirable, au moyen de courants gazeux, caractérisé en ce qu'il consiste à établir au moins un jet gazeux, à le dévier selon une trajectoire courbe et à le guider latéralement, ce qui engendre une paire de tourbillons contrarotatifs prenant naissance le long des faces latérales de l'organe assurant la déviation du jet dans la zone de déviation, et à amener la matière sous forme d'un filet à l'état étirable vers la face concave de la trajectoire du jet dans les gaz induits par ce dernier. 1. Method for transforming a stretchable material into fibers, by means of gas streams, characterized in that it consists in establishing at least one gas jet, deflecting it along a curved path and guiding it laterally, which generates a pair of counter-rotating vortices originating along the lateral faces of the member ensuring the deflection of the jet in the deflection zone, and bringing the material in the form of a net in the stretchable state towards the concave face of the trajectory of the jet in the gases induced by the latter. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filet de matière est introduit dans une zone d'écoulement laminaire située entre les deux tourbillons contrarotatifs, dans leur partie amont. 2. Method according to claim 1, characterized in that the thread of material is introduced into a laminar flow zone situated between the two counter-rotating vortices, in their upstream part. 2 2 REVENDICATIONS 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on engendre un courant gazeux principal de plus grande largeur dont la trajectoire intersecte celle du jet dévié, le jet possédant une énergie cinétique par unité de volume supérieure à celle du courant principal pour y pénétrer et créer ainsi une zone d'interaction comprenant une paire de tourbillons contrarotatifs, le filet de matière étirable étant entraîné par le jet dévié dans la zone d'interaction. 3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that generates a main gas stream of greater width whose trajectory intersects that of the deflected jet, the jet having a kinetic energy per unit of volume greater than that of the main current to penetrate therein and thus create an interaction zone comprising a pair of counter-rotating vortices, the net of stretchable material being entrained by the jet deflected in the interaction zone. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le jet est dévié et guidé de sorte que les deux tourbillons engendrés dans le jet décrivent la totalité de sa section et possèdent un sens de rotation identique à celui des tourbillons de la zone d'interaction. 4. Method according to claim 3, characterized in that the jet is deflected and guided so that the two vortices generated in the jet describe its entire section and have a direction of rotation identical to that of the vortices of the area interaction. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on effectue la déviation et le guidage latéral de chaque jet à distance de la limite du courant principal, chaque filet de matière amené dans la zone d'écoulement laminaire étant soumis à un étirage primaire dans le jet dévié et à un étirage supplémentaire dans la zone d'interaction avec le courant principal. 5. Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that one carries out the deflection and the lateral guidance of each jet at a distance from the limit of the main stream, each thread of material brought into the flow zone laminar being subjected to primary drawing in the deflected stream and to additional drawing in the area of interaction with the main stream. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on effectue la déviation et le guidage latéral de chaque jet à proximité de la limite du courant principal pour que les tourbillons engendrés dans le jet se continuent et se renforcent dans la zone d'interaction formée avec le courant principal. 6. Method according to claim 3, characterized in that one carries out the deflection and the lateral guidance of each jet near the limit of the main current so that the vortices generated in the jet continue and strengthen in the zone d interaction formed with the main stream. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la température du jet gazeux est voisine de la température ambiante. 7. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the temperature of the gas jet is close to ambient temperature. 8. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une source d'alimentation en matière étirable munie d'au moins un orifice d'alimentation et un émetteur d'au moins un jet gazeux pourvu d'au moins un orifice d'émission, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un organe déflecteur (8) dans lequel le jet est introduit, et comportant un élément (9) courbe dont la concavité est tournée vers l'intérieur de la trajectoire du jet, l'orifice d'alimentation (13a) en matière étirable étant placé en regard de la face concave de l'élément courbe pour amener un filet de matière étirable vers le jet dans la région où celui-ci s'écoule dans l'organe déflecteur. 8. Device for implementing the method according to claim 1, comprising a supply source of stretchable material provided with at least one supply orifice and an emitter of at least one gas jet provided with at least one emission orifice, characterized in that it comprises at least one deflector member (8) into which the jet is introduced, and comprising a curved element (9) whose concavity is turned towards the inside of the trajectory of the jet, the orifice (13a) for stretchable material being placed opposite the concave face of the curved element in order to bring a thread of stretchable material towards the jet in the region where it flows in the deflector member . 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément courbe (9) de l'organe déflecteur a la forme d'une gouttière, dont la concavité est tournée vers l'axe de la gouttière. 9. Device according to claim 8, characterized in that the curved element (9) of the deflector member has the shape of a gutter, whose concavity is turned towards the axis of the gutter. 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur (6) engendrant un courant gazeux principal (B) de plus grande largeur dans une direction qui intersecte en aval de l'organe déflecteur la trajectoire du jet dévié par ce dernier. 10. Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that it comprises a generator (6) generating a main gas stream (B) of greater width in a direction which intersects downstream of the deflector member trajectory of the jet deflected by the latter. 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité libre de l'élément déflecteur en forme de gouttière est disposée à distance de la limite du courant principal. 11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the free end of the deflector element in the form of a gutter is disposed at a distance from the limit of the main current.