FR2711378A1 - Appareil et procédé pour la formation d'une structure de couche telle qu'une nappe fibreuse, ayant différents niveaux d'épaisseur. - Google Patents
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Abstract
L'appareil comprend un tapis (28) poreux sans fin, ayant une surface extérieure (30) et une épaisseur minimale d'au moins environ 0,48 cm dans laquelle est formé un relief en des emplacements sélectionnés et distribués longitudinalement, lequel tapis, au cours de son déplacement, est capable de se courber temporairement le long de sections courbes (46) et de redevenir rectiligne le long d'une section rectiligne (44) de formation de nappe fibreuse, créant ainsi une nappe (22) présentant, côté tapis, un relief correspondant à celui de la surface extérieure du tapis.
Description
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la formation
d'une structure de couche formée à partir de matériaux en particules, en donnant à la couche formée différents niveaux d'épaisseurs sélectionnés. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé et un appareil pour étaler à l'air des fibres en vue de former une nappe fibreuse sur un tapis de formation sans fin et pour profiler sélectivement la surface côté tapis de la nappe
fibreuse formée.
Des dispositifs de formation de nappes fibreuses étalées à l'air ont été construits pour déposer du matériau fibreux sur la surface poreuse d'un tapis de formation en mouvement ayant la configuration d'une boucle sans fin. Voir par exemple US-A-4 626 184 délivré le 2 Décembre 1986 au nom
de P. Hammond.
Des dispositifs de formation de nappes fibreuses étalées à l'air ont également employé des systèmes de formation du type à tambour dans lesquels le matériau fibreux est déposé sur une surface périphérique extérieure poreuse d'un tambour en rotation. Voir par exemple US-A-4 666 647 délivré le 19 Mai 1987 au nom de K. Enloe et al. et intitulé "Apparatus and Method for Forming a Laid Fibrous Web" et US-A-4 761 258 délivré le 2 Août 1988 au nom de K. Enloe et intitulé "Controlled Formation of Light and Heavy Fluff
Zones".
Les systèmes de formation classiques, tels que ceux décrits ci-dessus, présentent divers inconvénients. Les tambours de formation ont des diamètres relativement grands et peuvent nécessiter des volumes d'espace excessifs. De plus, les tambours de formation nécessitent des mécanismes d'étanchéité et de déflexion complexes pour réguler la
distribution du vide à l'intérieur du tambour de formation.
Les systèmes à tapis de formation ont une capacité limitée à produire de façon fiable des variations voulues dans
l'épaisseur et le poids de base de la nappe fibreuse formée.
Le caractère compact des systèmes à tapis de formation nécessite que le tapis de formation passe autour de rouleaux de changement de direction ayant des diamètres relativement petits. Cette nécessité limite l'épaisseur permise pour le tapis de formation et la possibilité d'incorporer dans un5 tapis de formation des dépressions ou d'autres cavités de tailles significatives formées dans la surface du tapis. Par suite, il existe toujours un besoin en un système de formation du type à tapis qui puisse produire de façon plus efficace et plus fiable différents niveaux d'épaisseur et de
poids de base prédéterminés sur la surface côté tapis de la nappe fibreuse déposée.
D'une façon générale, la présente invention apporte un appareil pour la formation d'une structure de couche comprenant: - un moyen d'alimentation pour fournir un matériau en particules; - un tapis de formation poreux sensiblement sans fin, présentant une surface extérieure et une épaisseur qui est supérieure à un relief voulu que l'on désire former dans la20 structure de couche, épaisseur qui, de préférence, est d'au moins environ 0,48 cm (3/16 de pouce), ledit tapis de formation comportant un relief choisi formé dans ladite surface extérieure en des emplacements sélectionnés et distribués longitudinalement selon le sens machine du tapis25 de formation, et ledit tapis de formation étant configuré pour fléchir le long de sa direction d'épaisseur pour se courber temporairement et redevenir sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace le long d'un circuit de tapis sélectionné;30 - un moyen convoyeur pour déplacer ledit tapis de formation devant des moyens de formation de fibres le long d'une section de formation dudit circuit de tapis qui est sensiblement rectiligne, et le long d'une section de retour dudit circuit de tapis qui comprend des portions courbes; - un moyen à vide pour aspirer un courant d'air au travers de l'épaisseur dudit tapis de formation pour déposer ledit matériau en particules sur ledit tapis de formation pour former une structure de couche ayant une surface supérieure et une surface côté tapis, créant ainsi une structure de couche ayant un relief d'épaisseur non uniforme choisi formé le long de la surface côté tapis de la structure de couche, dite "structure de couche à relief"; - un moyen d'entraînement pour déplacer le tapis de formation selon le sens machine à une vitesse sélectionnée; et - un moyen de transport pour enlever, du tapis de
formation, la structure de couche à relief formée.
Après parcours du circuit de tapis, le relief choisi, formé dans la surface extérieure du tapis de formation, est sensiblement ré-établi le long de sections dudit tapis qui
parcourent de nouveau la section de formation dudit circuit.
Un autre aspect de l'invention apporte un procédé de formation d'une structure de couche qui comprend les étapes suivantes: (a) l'alimentation en matériau en particules; (b) la fourniture d'un tapis de formation poreux sensiblement sans fin ayant une surface extérieure, une épaisseur qui est supérieure à un relief voulu que l'on désire former dans la structure de couche, épaisseur qui, de préférence, est d'au moins 0,48 cm (3/16 de pouce) et qui a un relief choisi formé dans ladite surface extérieure en des emplacements sélectionnés distribués longitudinalement selon le sens machine dudit tapis de formation; (c) la configuration dudit tapis de formation de sorte qu'il puisse fléchir le long de sa direction d'épaisseur pour se courber temporairement et redevenir sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace le long d'un circuit de tapis sélectionné; (d) le convoyage dudit tapis de formation devant un moyen de formation de fibres le long d'une section de formation dudit circuit de tapis qui est sensiblement rectiligne et le long d'une section de retour dudit circuit de tapis qui comprend des portions courbes; (c) l'aspiration d'un courant d'air au travers de l'épaisseur du tapis de formation pour déposer ledit matériau en particules sur ledit tapis de formation pour former une structure de couche ayant une surface supérieure et une surface côté tapis, créant ainsi une structure de couche ayant un relief d'épaisseur non uniforme choisi qui est formé le long de la surface côté tapis de ladite structure de couche, dite "structure de couche à relief"; (f) l'entraînement dudit tapis de formation selon le sens machine à une vitesse sélectionnée; et, (g) le transport de ladite structure de couche à relief
à l'écart dudit tapis de formation.
Les divers aspects de l'invention peuvent former avantageusement une nappe fibreuse ayant différents niveaux d'épaisseur et de poids de base tout en employant un système de formation du type à tapis sans fin. Le système à tapis de formation peut former plus efficacement des variations prédéterminées dans la dimension en épaisseur et le poids de base de la nappe fibreuse sans nécessiter des systèmes de
formation du type à tambour complexes et encombrants.
La présente invention sera mieux comprise et d'autres
avantages apparaîtront à la lecture de la description
détaillée ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 représente une vue en élévation latérale d'un appareil selon l'invention; la Figure 2 représente une vue de dessus d'un système de tapis de formation selon l'invention; - la Figure 3 représente une vue en élévation latérale d'un tapis de formation selon l'invention; - la Figure 4 représente une vue latérale à plus grande échelle d'un système de tapis de formation selon l'invention; - la Figure 5 représente une vue en bout de la région de la caisse aspirante du système de tapis de formation selon l'invention; - la Figure 6 représente une vue de dessus de la région de la caisse aspirante du système de tapis de formation selon la présente invention; - la Figure 7A représente une vue latérale en coupe d'une section de cavité individuelle qui forme une partie du relief étagé fourni par un tapis de formation selon l'invention; - la Figure 7B représente une vue de dessus de la section de cavité illustrée à la Figure 7A; - la Figure 7C représente une vue latérale en coupe d'une structure de couche de nappe ayant le relief varié produit par le tapis de formation illustré aux Figures 7A et 7B; - la Figure 8A représente une vue latérale en coupe d'une autre section de cavité individuelle qui forme une portion du relief arqué offert par un autre tapis de formation selon l'invention; - la Figure 8B représente une vue de dessus de la section de cavité illustrée à la Figure 8A; - la Figure 8C représente une vue latérale en coupe d'une structure de couche de nappe ayant le relief varié produit par le tapis de formation illustré aux Figures 8A et 8B; - la Figure 9A représente une vue latérale en coupe d'une autre section de cavité individuelle qui forme une portion du relief en pics et vallées offert par un autre tapis de formation selon l'invention; - la Figure 9B représente une vue de dessus de la section de cavité illustrée à la Figure 9A; et - la Figure 9C représente une vue latérale en coupe d'une structure de couche de nappe ayant le relief varié produit par le tapis de formation illustré aux Figures 9A et 9B. Si l'on se réfère aux Figures 1, 2 et 3, on voit un appareil, généralement désigné par la référence 20, qui peut former une structure de couche, telle qu'une nappe fibreuse 22, et qui peut être conçue pour donner un relief tridimensionnel choisi à la structure de couche. L'appareil représenté comprend un moyen d'alimentation tel qu'un moyen de dépastillage comprenant un broyeur à marteaux 24. Le moyen d'alimentation fournit le matériau en particules, tel que des fibres 26, et il peut être configuré pour fournir un courant de matériau en quantité sélectionnée. Un tapis de formation 28 poreux, sensiblement sans fin, comporte une surface extérieure 30 et qui a une dimension minimale d'épaisseur 32
qui est d'au moins environ 0,48 cm (environ 3/16 de pouce).
Le tapis de formation présente un relief tridimensionnel choisi 34 formé dans la surface extérieure 30 en des emplacements choisis distribués selon le sens machine 36 du tapis de formation 28. Dans des configurations particulières de l'invention, le relief 34 est également distribué selon le sens travers 37 du tapis de formation. Le tapis de formation 28 est configuré pour fléchir le long de la direction de l'épaisseur 38 du tapis. Plus particulièrement, le tapis de formation peut se courber temporairement selon un rayon de changement de direction choisi 96 (Figure 3) et être sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace le long du circuit de déplacement 40 choisi pour le tapis. Un moyen de transport, tel qu'un système de rouleaux de transport 42, déplace le tapis de formation 28 devant les moyens d'alimentation le long d'une section de formation 44 du circuit 40 du tapis. La section de formation est sensiblement rectiligne. En outre, le tapis de formation se déplace le long d'une section de retour 46 du circuit du tapis, et la section de retour comprend des portions courbes. Un moyen à vide, tel qu'un mécanisme comprenant une caisse aspirante 48, aspire un courant d'air au travers de l'épaisseur 32 du tapis de formation 28 pour étaler le matériau fibreux 26 sur le tapis de formation pour former la nappe fibreuse 22. En conséquence, la présente invention peut réaliser une structure de couche étalée à l'air, telle que la couche fibreuse représentée, qui a une surface supérieure 50 et une surface côté tapis 52 (Figures 7C, 8C et 9C). La nappe fibreuse peut donc être produite avec un profil tridimensionnel 54 d'épaisseur choisie, non uniforme, qui est formé le long de la surface côté tapis 52 de la nappe fibreuse 22. Un moyen d'entraînement, tel qu'un moteur d'entraînement 56 (Figure 4) déplace le tapis de formation 28 dans le sens machine 36 à une vitesse choisie. Un moyen de transport tel qu'un convoyeur de transport convenable (non représenté) et une table 94, enlève du tapis de formation 28
la nappe fibreuse 22 ayant différents niveaux d'épaisseur.
Le matériau en particules 26 peut généralement revêtir diverses formes potentielles, telles que des granulés réguliers ou irréguliers, des flocons, des tiges, des fibres, ou analogues, ou des combinaisons de telles formes. Dans la forme d'exécution illustrée, par exemple, le matériau en particules est fondamentalement composé de fibres et les fibres sont étalées à l'air pour former une nappe fibreuse choisie. Les fibres peuvent être constituées de fibres naturelles, de fibres synthétiques ou de mélanges de telles fibres. Les fibres naturelles comprennent, par exemple, la bourre de coton et les fibres cellulosiques. Dans la forme d'exécution illustrée, le matériau fibreux est composé de fibres de pâte de bois cellulosique, fibres auxquelles on se réfère couramment sous le nom "duvet" de pâte de bois. Les nappes fibreuses produites par la présente invention peuvent être employées à diverses fins. Par exemple, les nappes fibreuses peuvent être employées dans la construction de corps ou de tampons absorbants pour articles absorbants à jeter tels que des changes pour bébés, des culottes d'apprentissage de la propreté, des vêtements pour incontinents, des produits d'hygiène intime féminine, des
chiffons, et analogues.
Les moyens d'alimentation sont convenablement choisis pour traiter efficacement le type choisi de matériau en particules. Par exemple, le mécanisme d'alimentation employé dans la forme d'exécution illustrée de la présente invention peut comprendre un broyeur à marteaux 24 et une chambre de formation 60. Des broyeurs à marteaux convenant à cet effet sont par exemple disponibles auprès de JOA, Sheboygan Falls, Wisconsin, USA, ou auprès de Williams Pantent Crusher and
Pulverizer Co., 2701 N. Broadway, St. Louis, Missouri, USA.
Des systèmes de chambres de formation convenant à la mise en oeuvre de l'invention sont par exemple disponibles auprès de
Paper Converting Machine Company, Green Bay, Wisconsin, USA.
Dans une disposition type, une feuille de matériau fibreux est distribuée depuis une alimentation en matériau 74 dans l'entrée 72 du broyeur à marteaux. Le broyeur à marteaux comprend un mécanisme à marteaux rotatifs qui frappent la feuille de matériau fibreux et la désintègre en une série de fibres séparées. Le matériau réduit en fibres ou dépastillé est dirigé vers la partie supérieure de la chambre de formation 60. La chambre de formation comprend deux parois latérales opposées 62, une paroi d'entrée 64 et une paroi de sortie 66. En outre, des déflecteurs peuvent être disposés à l'intérieur de la chambre de formation 60 pour diriger le matériau fibreux en direction d'emplacements sélectionnés du tapis de formation 28. Dans des configurations formant variantes, un autre type de matériau en particules, telles que des particules de matériau superabsorbant, peut être introduit dans la chambre de formation 60. Par exemple, un moyen d'alimentation supplémentaire, tel qu'un mécanisme à buse 70, peut être employé pour diriger sélectivement les particules de superabsorbant dans une région prédéterminée de la chambre de formation pour former une distribution sélective de superabsorbant dans la structure de couche fournie par la nappe 22. Des exemples de distribution35 convenable de superabsorbant sont décrits dans US-A-5 028 224 délivré le 2 Juillet 1991 au nom de Pieper et al. Comme le montrent les Figures 1 et 3, le tapis de formation 28 pénètre dans la chambre de formation 60 au travers d'une ouverture appropriée prévue dans la paroi d'entrée 64. Le tapis de formation sans fin illustré se déplace selon un circuit en boucle fermée 40 qui comprend la section de formation sensiblement rectiligne 44 et la section de retour généralement curviligne 46. La section de retour curviligne représentée comprend une série interconnectée de portions sensiblement rectilignes et de portions courbes. Il doit être clair que des variantes de circuits de tapis peuvent être composées de diverses autres combinaisons convenables de portions rectilignes et courbes. En ce qui concerne l'exemple illustré, cependant, le tapis de formation est généralement dirigé autour du circuit fermé 40 par un mécanisme de rotation tel qu'apporté par les rouleaux de
transport 42.
Comme le montrent les Figures 2 et 3, le tapis de formation 28 se présente sous la forme d'une boucle fermée, sensiblement sans fin, et il comprend la surface extérieure 30 et la dimension d'épaisseur 32. Le tapis est suffisamment poreux pour permettre le passage de l'air et former un substrat sensiblement poreux adapté à recevoir le dépôt de matériau fibreux étalé à l'air. Selon des aspects particuliers de l'invention, le tapis de formation offre une25 surface ouverte d'au moins environ 20 %. De préférence, la surface ouverte du tapis est d'au moins environ 45 %, et mieux elle est d'au moins environ 75 %. Selon d'autres aspects de l'invention, la surface ouverte du tapis est d'au moins environ 90 %. Au contraire, les tapis de formation classiques formés d'un matériau eu feuille perforée offrent une surface ouverte d'environ 20 à 50 % et les tapis de formation composés de tamis métalliques classiques offrent une surface ouverte d'environ 10 à 50 %. L'épaisseur 32 du tapis de formation 28 dans sa région d'épaisseur minimale est d'au moins environ 0,48 cm (3/16 de pouce). De préférence, la région d'épaisseur minimale du tapis de formation a une épaisseur d'au moins environ 0,95 cm (environ 3/8 de pouce) et mieux d'au moins environ 3,8 cm (environ 1,5 pouce) pour donner les avantages voulus. Les diverses formes d'exécution de l'invention qui sont illustrées peuvent avoir, par exemple, la région d'épaisseur minimale disposée dans les régions ayant différents niveaux d'épaisseur formées dans la dimension d'épaisseur du tapis de formation. Selon des aspects particuliers de l'invention, la région d'épaisseur la plus grande ou maximale du tapis de formation 28 peut être configurée de façon distinctive avec une épaisseur pouvant aller jusqu'à environ 30,5 cm (environ 12 pouces). En variante, la région d'épaisseur maximale du tapis de formation peut avoir une épaisseur allant jusqu'à environ 7,6 cm (environ 3 pouces), et éventuellement avoir une épaisseur allant jusqu'à environ 5,1 cm (environ 2 pouces) pour donner les performances voulues. Dans la forme d'exécution illustrée, par exemple, la région d'épaisseur
maximale du tapis peut être par exemple d'environ 3,8 cm20 (environ 1,5 pouce).
Dans des aspects particuliers de l'invention, au moins une section s'étendant longitudinalement du tapis de formation 28 comporte une région d'épaisseur maximale qui s'étend sensiblement en continu le long sensiblement de toute25 la dimension longitudinale (sens machine) du tapis de formation. La région du tapis d'épaisseur maximale peut être
disposée dans une ou plusieurs sections choisies du tapis.
Dans les formes d'exécution illustrées, par exemple, la région du tapis d'épaisseur maximale est réalisée sous la forme de deux sections 29 latérales s'étendant longitudinalement et espacées l'une de l'autre latéralement (Figure 7B) du tapis de formation 28. On doit noter cependant, que la région du tapis d'épaisseur maximale n'a pas besoin d'être d'une épaisseur absolument constante dans
le sens machine du tapis de formation.
il Des modèles de tapis de formation classiques sont plutôt minces et flexibles pour s'adapter au déplacement autour de rouleaux de transport de diamètre relativement petit. Par suite, de tels tapis de formation ne sont pas5 suffisamment épais et stables sur le plan dimensionnel pour conserver les configurations ayant différents niveaux d'épaisseur voulues formées dans la dimension d'épaisseur du tapis. La présente invention peut apporter avantageusement un système de tapis de formation qui offre une épaisseur adéquate pour permettre un relief de profondeur voulue. Le profil du relief en profondeur est suffisant pour former les différents niveaux d'épaisseur et de poids de base voulus dans une structure de couche d'un matériau en particules choisi. En outre, le système de tapis de formation est suffisamment souple pour se déplacer autour d'un rayon de changement de direction relativement petit tout en conservant la capacité de retrouver sa forme pour préserver sensiblement le relief de profondeur choisie 54. Par suite, le tapis de formation peut améliorer le caractère compact et l'efficacité
du système de formation.
Selon des aspects particuliers de l'invention, le rapport de la profondeur 78 de la poche ou de la cavité (Figure 7A) à l'épaisseur du tapis 32 n'excède pas environ 0,6. En variante, le rapport de la profondeur de la cavité à l'épaisseur du tapis n'excède pas environ 0,55 et, en variante encore, il n'excède pas environ 0,5 pour obtenir les avantages voulus. Selon d'autres aspects de l'invention, le rapport de la profondeur de la cavité à l'épaisseur du tapis n'excède pas environ 0,1. En variante, le rapport de la profondeur de la cavité à l'épaisseur du tapis n'excède pas environ 0,15 et, en variante encore, il n'excède pas environ 0,2 pour obtenir les performances voulues. Pour déterminer ce rapport, la profondeur de la cavité est la profondeur maximale du relief de la cavité 80 prévue dans le tapis de formation et l'épaisseur du tapis de formation est l'épaisseur dans la région du tapis s'étendant
longitudinalement d'épaisseur maximale.
Selon d'autres aspects de l'invention, le rapport entre l'épaisseur du tapis 32 et le rayon de changement de direction 96 n'excède pas environ 0,45 et en variante il n'excède pas 0,4 pour donner les performances voulues. Selon d'autres aspects encore de l'invention, le rapport de l'épaisseur du tapis au rayon de changement de direction n'excède pas environ 0,003. En variante encore, le rapport de l'épaisseur du tapis au rayon de changement de direction n'excède pas environ 0,05 et en variante il n'excède pas environ 0,10 pour donner les avantages attendus. Pour déterminer ce rapport, l'épaisseur du tapis de formation est l'épaisseur dans la région du tapis s'étendant
longitudinalement d'épaisseur maximale.
Le tapis de formation comprend un relief 34 tridimensionnel choisi et formé dans sa surface extérieure 30 en des emplacements choisis dans le sens machine 36 et/ou le sens travers 37 du tapis de formation. Le relief tridimensionnel s'ajoute à, et est sensiblement plus grand que, la texture superficielle ordinaire, le tissage de fils, la porosité, ou d'autres irrégularités générales apportées par le matériau du tapis de formation lui-même. Le relief est moulé, usiné, ou conformé d'une autre manière dans la profondeur ou l'épaisseur du matériau du tapis de formation pour former des espaces vides prédéterminés dont les régions latérales et de fond sont reliées par le matériau du tapis de formation. Les régions du tapis à l'intérieur de la surface 31 qui sont disposées à l'opposé des espaces vides sont sensiblement dépourvues de projections ou de déformations correspondantes. Par exemple, le relief 34 peut être constitué d'au moins un canal généralement continu qui s'étend dans le sens machine du tapis de formation. Selon des aspects particuliers35 de l'invention, la largeur transversale du canal peut être sensiblement uniforme ou être non uniforme. D'autres aspects de l'invention peuvent incorporer un canal ayant une profondeur profilée variable qui varie le long de la dimension longitudinale du canal. Selon d'autres aspects encore de l'invention, un tracé de reliefs choisi composé d'une série de canaux similaires ou différents peut être
formé dans la surface extérieure du tapis de formation.
Selon d'autres aspects de l'invention, le relief 34 peut comporter une série de cavités séparées et individuelles 76 distribuées et positionnées de façon intermittente dans le sens machine 36 du tapis de formation 28. Les cavités peuvent être régulièrement espacées ou être éventuellement irrégulièrement espacées dans le sens machine du tapis de formation. La forme de la cavité le long de la surface extérieure 30 du tapis de formation 28 peut avoir n'importe quelle configuration voulue. Par exemple, la forme de la cavité peut être circulaire. Dans la forme d'exécution illustrée représentée à la Figure 2, la cavité a une forme généralement rectangulaire. Chaque cavité 76 peut comprendre une cavité 78 de profondeur prédéterminée (Figure 7A). La profondeur de la cavité peut être sensiblement uniforme ou elle peut avoir un tracé profilé de profondeur sélectionnée 80. Le tapis de formation 28 peut être configuré de façon particulière pour s'adapter à une profondeur de cavité maximale allant jusqu'à environ 14,6 cm (environ 5,75 pouces). En outre, la profondeur de la cavité à laquelle le tapis de formation s'adapte peut être d'au moins environ 0,016 cm (environ 0,003 pouce), et de préférence elle est d'au moins environ
0,95 cm (environ 0,375 pouce) pour donner les performances voulues.
Si l'on se réfère à l'exemple représenté aux Figures 7A et 7B, la cavité 76 a un profil de profondeurs différenciées formant deux paliers 86 disposés à différentes profondeurs dans le tapis de formation 28. En variante, le profil de profondeur pourrait comporter une série de plus de deux
paliers ou plateaux séparés.
Les Figures 8A et 8B représentent une autre cavité 76 ayant un profil de profondeur curviligne créant une unique région 88 en vallée. Les Figures 9A et 9B illustrent un exemple de cavité 76 ayant un profil ondulé dans lequel le contour de profondeur comprend deux régions de vallée séparées 88 ou davantage avec une ou plusieurs régions de pic
interposées 90.
La présente invention peut éventuellement comprendre une combinaison de diverses cavités et canaux séparés formés dans la surface externe 30 selon un tracé choisi. Les canaux et cavités peuvent être interconnectés et/ou espacés les uns des autres de façon non contiguë pour produire des tracés et
des reliefs tridimensionnels voulus.
Le tapis de formation 28 est construit et configuré
pour fléchir le long de la direction de son épaisseur 38.
Tandis que le tapis de formation se déplace autour du circuit de tapis 40, le tapis de formation est capable de se courber temporairement le long des portions courbes du circuit de tapis et il est capable de redevenir sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace le long des parties rectilignes du circuit de tapis. En particulier, le tapis de formation 28 est construit de telle sorte qu'il peut se courber pour suivre un rayon de changement de direction 96 choisi (Figure 4) défini par une portion courbe du circuit de tapis, puis revenir à une configuration sensiblement rectiligne pour se déplacer le long des portions rectilignes du circuit de tapis. Dans la forme d'exécution illustrée, par exemple, le tapis de formation peut se courber temporairement, puis redevenir sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace à une vitesse d'environ 25,4 cm/s (50 pieds/min) autour d'un rayon de changement de direction de 9,2 ou 18,3 cm (3,6 ou 7,2 pouces) tandis que simultanément il se déplace sur une longueur d'arc d'au moins environ 90 degrés. De préférence, le tapis de formation peut se déplacer autour de ce rayon de changement de direction tandis qu'il se déplace sur une longueur d'arc de 135 degrés, et mieux il peut se déplacer autour du rayon de changement de direction tandis qu'il se déplace sur une longueur d'arc de 180 degrés pour donner les avantages attendus. Tandis que chaque segment successif du tapis de formation 28 passe le long de tout le circuit de tapis, le relief 34 du tapis formédans la surface extérieure 30 du tapis de formation 28 peut se trouver déformé tandis qu'il passe sur les portions courbes du circuit du tapis. Plus particulièrement, les formes des portions individuelles du relief du tapis peuvent se déformer dans le sens machine et le sens travers du tapis. Selon un aspect particulier de l'invention, la dimension d'épaisseur du relief du tapis15 reste sensiblement non déformée lorsque le tapis se déplace le long des portions courbes du circuit de tapis. Lorsque le tapis de formation se déplace le long d'une portion sensiblement rectiligne du circuit de tapis, telle que la section de formation 44, le relief 34 du tapis est sensiblement ré-établi. Par suite, tandis que chaque section du tapis de formation est ramenée le long de la section de formation 44, elle est capable de retrouver la forme voulue pour reproduire le relief 54 voulu de nappe fibreuse dans la
surface côté tapis 52 de la nappe fibreuse 22.
Pour donner la capacité voulue de courbure et de retour à l'état rectiligne au cours d'une multiplicité d'opérations successives, le tapis de formation 28 est formé d'un matériau de tapis flexible et durable. Par exemple, le tapis de formation peut être fait d'un matériau de type polymère synthétique tel que le polyuréthane. En variante, le tapis de formation 28 peut être fait d'un matériau en nid d'abeille articulé, tel qu'un matériau en nid d'abeille trapézoidal. Un autre exemple de matériau convenable est un matériau en nid d'abeille à poutre en I fait à partir d'un matériau durable, tel que l'acier inoxydable, et disponible auprès de Eldim
Inc., Woburn, Massachusetts, USA.
Selon un aspect particulier de l'invention, le tapis de formation 28 comporte un moyen de restriction 82 pour maintenir une dimension longitudinale choisie dans le sens machine du tapis de formation. Le mécanisme de restriction peut par exemple comprendre une chaîne, un câble, une feuille flexible, ou un autre mécanisme articulé qui est suffisamment résistant à l'extension ou à l'allongement. Dans la forme d'exécution illustrée à la Figure 4, par exemple, le mécanisme de restriction est constitué d'un câble 84 à torons constitué d'acier inoxydable. Le câble peut avoir un diamètre d'environ 0,16 cm (environ 0, 062 pouce) et il peut être configuré pour offrir un allongement qui n'excède pas environ 0,00138 cm/cm (ou pouce/pouce) lorsqu'il est soumis à une
force de traction appliquée d'environ 1446 N (325 livres-
force).
Le moyen de restriction est connecté opérationnellement au tapis de formation 28 à l'aide de moyens de fixation convenables, tels que des goupilles de retenue, sertissage, fusion, soudage, et analogues. Dans la forme d'exécution représentée, par exemple, un câble 84 est fixé par sertissage intermittent à chacune des surfaces latérales opposées du tapis de formation 28. En variante, chaque câble 84 peut être fixé par soudage intermittent aux deux surfaces latérales du tapis de formation 28. Les soudures peuvent être prévues en des emplacements espacés et séparés le long de la longueur de
chaque câble pour conserver sa flexibilité au câble.
Habituellement, les moyens de restriction sont fixés au tapis de formation 28 en un emplacement qui coincide approximativement avec l'axe de courbure aligné transversalement autour duquel il est prévu que le tapis de formation fléchit lorsqu'il se déforme autour des sections non linéaires de la voie de tapis 40. Selon des aspects particuliers de l'invention, par exemple, les moyens de restriction peuvent être positionnés sélectivement le long de la dimension d'épaisseur du tapis en un emplacement qui coïncide approximativement avec l'axe "neutre" du tapis de formation. Du fait que la flexion du tapis de formation 28 produit un effort de flexion nul le long de l'axe neutre, les forces et charges contrées par le moyen de restriction sont sensiblement limitées à des charges généralement constantes dirigées selon la longueur du tapis de formation. Selon un autre aspect de l'invention, le tapis de formation 28 peut comprendre un moyen de synchronisation pour maintenir une correspondance voulue entre le mouvement du tapis de formation et le mouvement d'autres parties de l'appareil 20 de formation de nappe. Par exemple, le mécanisme de synchronisation peut être configuré pour maintenir une correspondance voulue entre le mouvement du tapis de formation et le mouvement du convoyeur de transport non représenté, faisant suite à la table 94. Des mécanismes de synchronisation convenables sont décrits par exemple dans US-A-5 235 515 intitulé "Method and Apparatus for Controlling the Cutting and Placement of Components on a Moving Substrate, and Article Made Therewith", délivré le 10 Août 1993 au nom de Ungpiyakul et al. Selon un autre aspect de l'invention, le procédé et l'appareil peuvent comprendre un moyen de suivi pour offrir un positionnement transversal choisi du tapis de formation 28 tandis qu'il se déplace le long du circuit de tapis 40. Dans la forme d'exécution illustrée, par exemple, le mécanisme de suivi peut être fourni par un dispositif de synchronisation de tapis et/ou par un mécanisme du type poulie/courroie. Des dispositifs convenables sont disponibles auprès de Woods
Company, Chambersburg, Pennsylvania, USA.
L'invention peut en outre comprendre un moyen de contrôle d'épaisseur pour maintenir une dimension d'épaisseur choisie 32 de tapis de formation 28 et pour réduire l'usure et l'érosion du tapis de formation. Par exemple, le mécanisme de contrôle d'épaisseur 108 peut comprendre une pluralité de barres d'usure fixes 114 montées sur la caisse aspirante 48 et alignées généralement avec la direction transversale 37 du tapis de formation (Figure 6). En variante, le mécanisme de contrôle d'épaisseur 108 peut comprendre une série de barres d'usure connectées au tapis de formation 28 et alignées généralement le long de la direction transversale 37 du tapis
de formation.
Le mécanisme à vide utilisé pour aspirer un courant d'air au travers de l'épaisseur du tapis de formation 28 comprend habituellement une caisse aspirante 48 et un ventilateur d'extraction 49 (Figure 5). La caisse aspirante 48 est disposée dans ou au voisinage de la chambre de formation 60, immédiatement au-dessous de la section de formation 40 du tapis de formation 28. Le ventilateur d'extraction 49 est convenablement dimensionné pour aspirer suffisamment d'air pour former opérationnellement la structure de couche voulue sur la surface extérieure 30 du tapis de formation 28. Dans la forme d'exécution illustrée, par exemple, le ventilateur d'extraction 49 a une capacité d'écoulement d'au moins environ 2832 dm3/min (100 pieds3/min) pour produire opérationnellement la nappe fibreuse 22. Pour supporter le tapis de formation 28 et réduire l'usure et l'érosion des zones au-dessus et au voisinage de la caisse aspirante 48, les divers aspects de l'invention peuvent incorporer un système de barres d'usure sens travers 114 et de barres d'usure sens machine 115 comme le montrent les Figures 5 et 6. Dans des variantes de configuration, la région au voisinage de la caisse aspirante 48 peut être configurée avec une multiplicité de barres d'usure supplémentaires dans le sens machine 116 qui s'étendent sensiblement parallèlement à la direction du mouvement du tapis de formation 28. La disposition illustrée à la Figure 6, par exemple, comprend plus de deux barres d'usure côte à côte. Si l'on se réfère à la disposition illustrée à la Figure 7C, la structure de couche formée de matériau en particules choisi comporte une surface supérieure 50 et une surface côté tapis 52. La nappe fibreuse illustrée 22, par exemple, peut ainsi être pourvue d'un profil d'épaisseur 54 choisi non uniforme et tridimensionnel qui est produit le long de la surface côté tapis de la nappe. En outre, la nappe peut avoir un tracé ou un profil de poids de base non uniforme qui est formé et distribué en correspondance générale avec le relief associé 54 ayant différents niveaux d'épaisseur. Selon des aspects particuliers de l'invention, les sections relativement minces du relief 54 ont une dimension d'épaisseur de nappe 55 qui n'excède pas environ % de l'épaisseur des sections relativement épaisses du relief 54 de nappe. Les sections relativement minces du relief 54 ont une dimension d'épaisseur de nappe 55 qui, en variante, n'excède pas environ 40 % et éventuellement n'excèdent pas environ 30 % de l'épaisseur du relief 54 de la
nappe pour donner les niveaux voulus d'efficacité.
Selon d'autres aspects de l'invention, les sections relativement minces du relief 54 peuvent avoir un poids de base de nappe local qui est inférieur au poids de base des sections relativement plus épaisses du relief. En particulier, les sections relativement minces du relief 54 peuvent avoir un poids de base local de nappe qui n'excède pas environ 70 % du poids de base des sections relativement plus épaisses du relief de nappe 54. En variante, les sections relativement plus minces du relief 54 ont un poids de base local de nappe qui n'excède pas environ 60 % et éventuellement qui n'excède pas environ 50 % du poids de base des sections relativement plus épaisses du relief 54 de nappe
pour donner les avantages voulus.
Un mécanisme d'entraînement convenable, tel qu'un moteur d'entraînement 56 (Figure 4), est construit et disposé pour déplacer le tapis de formation 28 au travers de la chambre de formation 60 dans le sens machine 36 à une vitesse d'au moins environ 0,25 m/s (environ 50 pieds/min). En variante, le mécanisme d'entraînement déplace le tapis de formation à une vitesse d'au moins environ 0,5 m/s (environ 100 pieds/min). Dans des dispositions particulières de l'invention, le mécanisme d'entraînement est configuré pour déplacer le tapis de formation 28 à une vitesse maximale n'excédant pas environ 6,6 m/s (environ 1300 pieds/min). En variante, le mécanisme d'entraînement déplace le tapis de formation 28 à une vitesse n'excédant pas environ 4, 6 m/s (environ 900 pieds/min). Le mécanisme d'entraînement vient en prise fonctionnelle avec le tapis de formation 28 pour produire le mouvement voulu. Le venue en prise peut être obtenue par tout moyen convenable. Dans la forme d'exécution représentée, par exemple, le mécanisme de venue en prise comprend un entraînement à friction utilisant des courroies de synchronisation 102. Plus particulièrement, la courroie de synchronisation est connectée opérationnellement au tapis de formation 28 dans des régions latéralement opposées du tapis de formation. Les courroies de synchronisation sont convenablement disposées et connectées pour s'adapter à la
flexion et à la récupération voulues du tapis de formation.
Dans des variantes de configuration, le mécanisme de venue en prise peut comprendre un mécanisme du type à engrenage tel
qu'un système de mécanisme à chaîne et roue dentée.
Un mécanisme de transport, tel qu'un convoyeur, assure l'enlèvement de la nappe fibreuse ayant différents niveaux d'épaisseur 22 depuis le tapis de formation 28 et transporte la nappe vers d'autres postes de fabrication pour un traitement ultérieur. Dans la forme d'exécution illustrée, par exemple, le mécanisme de transport est fourni par une table 94 et par une paire de rouleaux de convoyeur non représentés à espace de pression qui entraîne la nappe sur,
et d'un côté à l'autre, de la table.
Si l'on se réfère de nouveau à la Figure 1, l'invention peut comprendre en outre un mécanisme d'enveloppement pour placer une couche de matériau d'enveloppement 118 au voisinage de l'une ou des deux surfaces principales de la nappe fibreuse 22. Dans la forme d'exécution illustrée, par exemple, le matériau en feuille d'enveloppement 118 est délivré depuis une alimentation en feuille d'enveloppement le long de rouleaux de guidage 122 vers une position située au-dessus de la surface extérieure 30 de la section de formation 44 du tapis de formation 28. La couche en particules de la nappe fibreuse 22 est ensuite formée sur le dessus de la couche de feuille d'enveloppement 118. La feuille d'enveloppement 118 peut avoir une largeur dans le sens travers qui est supérieure à celle de la largeur de la couche fibreuse 22. Par suite, les bords latéraux de la feuille d'enveloppement 118 peuvent être repliés sur les bords latéraux de la feuille fibreuse 22 de façon à envelopper sensiblement la feuille fibreuse à l'aide du matériau de feuille d'enveloppement 118. Le pliage de la feuille d'enveloppement 118 peut être effectué par des
mécanismes classiques, tels que des plaques de pliage.
L'invention peut également comprendre un mécanisme d'effilage, tel que le rouleau d'effilage 124 qui est configuré pour conformer la surface supérieure 50 de la nappe fibreuse 22. Par exemple, le rouleau d'effilage 124 peut être configuré pour niveler sensiblement la surface supérieure 50 en abrasant des quantités sélectionnées de matériau fibreux 26 à l'écart de la surface supérieure 50. Le matériau fibreux abrasé et séparé peut être enlevé de la nappe fibreuse 22 de manière classique, tel qu'à l'aide d'un courant d'air dirigé depuis une conduite d'échappement convenable (non
représentée).
Claims (13)
1 - Appareil pour la formation d'une structure de couche (22) comprenant: - un moyen d'alimentation (74) pour fournir un matériau en particules; un tapis de formation (28) poreux sensiblement sans fin, présentant une surface extérieure (30) et une épaisseur minimale (32) d'au moins environ 0,48 cm (3/16 de pouce), ledit tapis de formation (28) comportant un relief (34) choisi formé dans ladite surface extérieure (30) en des emplacements sélectionnés et distribués longitudinalement selon le sens machine du tapis de formation (28), et ledit tapis de formation (28) étant configuré pour fléchir le long de sa direction d'épaisseur pour se courber temporairement et redevenir sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace le long d'un circuit de tapis (40) sélectionné; - un moyen convoyeur (42) pour déplacer ledit tapis de formation (28) devant des moyens de formation (20) de fibres le long d'une section de formation (44) dudit circuit de tapis (40) qui est sensiblement rectiligne, et le long d'une section de retour (46) dudit circuit de tapis (40) qui comprend des portions courbes; - un moyen à vide (48) pour aspirer un courant d'air au travers de l'épaisseur dudit tapis de formation (28) pour déposer ledit matériau en particules sur ledit tapis de formation (28) pour former une structure de couche (22) ayant une surface supérieure (50) et une surface côté tapis (52), créant ainsi une structure de couche (22) ayant un relief (54) d'épaisseur non uniforme choisi formé le long de la surface côté tapis (52) de la structure de couche (22), dite "structure de couche à relief"; - un moyen d'entraînement (56) pour déplacer le tapis de formation (28) selon le sens machine à une vitesse sélectionnée; et - un moyen de transport pour enlever, du tapis de
formation (28), la structure de couche (22) à relief formée.
2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit relief (34) choisi est formé dans ladite surface extérieure (30) en une série d'emplacements séparés intermittents distribués selon le sens machine dudit tapis de formation (28). 3 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après parcours dudit circuit de tapis (40), ledit relief (34) choisi, formé dans ladite surface extérieure (30) dudit tapis de formation (28), est sensiblement ré- établi le long de sections dudit tapis qui parcourent de nouveau la
section de formation (44) dudit circuit.
4 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit relief (34), formé dans ladite surface extérieure (30) dudit tapis de formation (28), comprend un
tracé choisi de canaux.
- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit relief (34), formé dans ladite surface extérieure (30) dudit tapis de formation (28), comprend un
tracé choisi de cavités (76) séparées.
6 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit relief (34), formé dans ladite surface extérieure (30) dudit tapis de formation (28), comprend un tracé composé d'une combinaison de canaux et de cavités (76) séparées. 7 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tapis de formation (28) est configuré pour se courber temporairement et redevenir sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace à une vitesse d'environ 25,4 cm/s (50 pieds/min) sur une longueur d'arc d'environ 90 autour d'un
rayon de changement de direction de 18,3 cm (7,2 pouces).
8 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tapis de formation (28) est constitué d'un matériau articulé en nid d'abeille à poutre en I. 9 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tapis de formation (28) comporte au moins une cavité (76) formée dans ladite surface extérieure (30) sur
une profondeur d'au moins environ 0,95 cm (3/8 de pouce).
- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de restriction (82) pour maintenir une dimension longitudinale sélectionnée dudit
tapis de formation (28).
11 - Procédé de formation d'une structure de couche (22) qui comprend les étapes suivantes: (a) l'alimentation en matériau en particules; (b) la fourniture d'un tapis de formation (28) poreux sensiblement sans fin ayant une surface extérieure (30), une épaisseur minimum d'au moins 0,48 cm (3/16 de pouce) et qui a un relief (34) choisi formé dans ladite surface extérieure (30) en des emplacements sélectionnés distribués longitudinalement selon le sens machine dudit tapis de formation (28); (c) la configuration dudit tapis de formation (28) de sorte qu'il puisse fléchir le long de sa direction d'épaisseur pour se courber temporairement et redevenir sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace le long d'un circuit de tapis (40) sélectionné; (d) le convoyage dudit tapis de formation (28) devant un moyen de formation de fibres (20) le long d'une section de formation (44) dudit circuit de tapis (40) qui est sensiblement rectiligne et le long d'une section de retour (46) dudit circuit de tapis (40) qui comprend des portions courbes; (c) l'aspiration d'un courant d'air au travers de l'épaisseur du tapis de formation (28) pour déposer ledit matériau en particules sur ledit tapis de formation (28) pour former une structure de couche (22) ayant une surface supérieure (50) et une surface côté tapis (52), créant ainsi une structure de couche (22) ayant un relief (54) d'épaisseur non uniforme choisi qui est formé le long de la surface côté tapis (52) de ladite structure de couche (22), dite "structure de couche à relief"; (f) l'entraînement dudit tapis de formation (28) selon le sens machine à une vitesse sélectionnée; et, (g) le transport de ladite structure de couche (22) à
relief à l'écart dudit tapis de formation (28).
12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de formation dudit relief (34) choisi dans ladite surface extérieure (30) en une série d'emplacements séparés intermittents distribués selon
le sens machine dudit tapis de formation (28).
13 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape donnant audit relief (34), formé dans ladite surface extérieure (30) dudit tapis
de formation (28), un tracé choisi de canaux.
14 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape donnant audit relief (34), formé dans ladite surface extérieure (30) dudit tapis
de formation (28), un tracé choisi de cavités (76) séparées.
- Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à faire que ledit tapis de formation (28) comporte au moins une cavité (76) formée dans ladite surface extérieure (30) sur une profondeur minimum
d'au moins 0,95 cm (3/8 de pouce).
16 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape donnant audit relief (34), formé dans ladite surface extérieure (30) dudit tapis de formation (28), un tracé composé d'une combinaison de
canaux et de cavités (76) séparées.
17 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de configuration dudit tapis de formation (28) de sorte qu'il puisse se courber temporairement et redevenir sensiblement rectiligne lorsqu'il se déplace à une vitesse d'environ 25,4 cm/s (50 pieds/min) sur une longueur d'arc d'environ 90 autour d'un rayon de
changement de direction de 18,3 cm (7,2 pouces).
18 - Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite étape d'entraînement est prévue pour déplacer ledit tapis de formation (28) à une vitesse d'au moins
environ 0,5 m/s (100 pieds/min).
19 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le fait de constituer ledit tapis de formation (28) en un matériau en nid d'abeille à poutre en I. - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de restriction (82) pour maintenir une dimension longitudinale sélectionnée dudit
tapis de formation (28).
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