Appareil et procédé pour fabriquer un article à poil.
La présente invention se rapporte, de façon générale, au domaine de la fabrication d'articles à poil non tissé, et elle concerne, plus particulièrement, un procédé et un dispositif perfectionnés pour atteindre ce but. On se réfère au brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 499 807 qui décrit la fabrication de tels articles à la main, et à la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique S.N. 229 065, déposée le 24 février 1972 au nom du Demandeur, qui décrit une invention apparentée.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 499 807 précité, le procédé décrit envisage la fabrication d'un grand nombre de groupes séparés de formation de poil comprenant chacun des fibres orientées comprimées maintenues en position par un manchon périphérique que l'on retire au moment ou juste avant le moment où les fibres adhèrent sur une surface enduite d'adhésif à laquelle elles sont fixées. Bien qu'il soit efficace, ce procédé demande en fait une main d'oeuvre considérable, ce qui tend à augmenter le prix de revient des articles manufacturés dans une mesure telle qu'ils ne sont pas compétitifs avec le coût d'articles à surface à poil comparable fabriqués par des procédés classiques par tissage ou formation de boucles.
Dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique
SN 229 065 précitée, on décrit un dispositif pour effectuer mécaniquement pratiquement la même opération à une cadence de fabrication élevée, supérieure à celle obtenue normalement par les dispositifs de fabrication de tapis de type à formation de boucles , et dépassant de loin la cadence de fabrication de tapis tissés classiques. Dans ce dispositif, les groupes séparés de formation de poil entourés chacun périphériquement par un manchon ou une bande sectionnable sont positionnés automatiquement à l'emplacement désiré, le manchon ou la bande de chaque groupe est alors sectionné(e) et retiré(e), et les fibres constituant le poil peuvent se dilater pour remplir tous les interstices compris entre groupes de poil adjacents.
L'un des inconvénients de nature relativement sérieuse lié à la fabrication d'articles à poil non tissé en appliquant le procédé décrit par le brevet précité tout comme par la demande de brevet précitée consiste en la nécessité de maintenir un rapport minimal hauteur de poil : diamètre de groupe de poil.
Dans les deux cas, on forme les groupes de poil en formant d'abord un paquet de fibres allongées orientées contenu dans une enveloppe mince flexible, puis en sectionnant transversalement l'enveloppe, d'une façon très semblable à celle dont on sectionne une longueur de grand saucisson pour former des tranches individuelles. Bien que les fibres orientées individuelles aient en fait une certaine affinité entre elles,l'aptitude de la bande périphérique formée par l'opération de sectionnement à maintenir l'intégrité du groupe diminue, à mesure qu'elle devient plus étroite et que le diamètre du groupe de poil s'agrandit.
Lorsqu'on désire une hauteur de poil relativement faible, on peut éviter le problème en constituant des groupes de poil de plus petit diamètre mais, dans un procédé mécanisé, cette pratique, qui ne fait qu'éviter le problème sans le résoudre, est d'une utilisé limitée à cause du nombre trop grand de groupes de formation de poil que l'on doit utiliser. Du fait que les articles à poil court doivent généralement être vendus à un prix moins élevé que les articles à poil long, le prix de revient devient excessif, comparativement au coût des matières.
Brièvement, l'invention envisage un dispositif qui forme des longueurs allongées de fibres tassées dans une enveloppe sectionnable, et qui place plusieurs de ces longueurs de tube rempli de fibres en position mutuellement parallèles de façon qu'on puisse les faire avancer simultanément vers une station de coupe, emplacement auquel tous les groupes de poil qui doivent s'étendre sur la largeur d'une nappe de renfort achevée sont sectionnés simultanément. La longueur de tube rempli de fibres qu'il y a lieu de couper fait saillie au-delà d'un bottier de support , et l'opération de sectionnement a lieu alors que les extrémités libres des longueurs allongées de fibre comprimée sont maintenues en contact avec un dispositif d'aspiration par le vide qui supporte les extrémités libres des fibres, tandis que l'extrémité à couper est supportée par le boîtier.
La lame passe près du bottier de support pendant la progression du sectionnement. Ainsi, la partie des fibres sectionnée reçoit suffisamment de rigidité pour que la hauteur du groupe de poil soit pratiquement aussi faible qu'on le désire. En outre, la complexité mécanique
du dispositif est notablement réduite par rapport à la description de la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique précitée.
<EMI ID=1.1>
Selon un mode d'exécution de l'invention, le sectionnement des fibrea pour former des groupes de poil individuels a lieu après
<EMI ID=2.1>
fibres sont maintenues comprimées latéralement les unes contre les outrée uniquement par la présence du dispositif d'aspiration par
<EMI ID=3.1>
sectionnées.
Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
<EMI ID=4.1>
fragmentaire d'un mode d'exécution de l'invention.
La figure 2 eot une vue en perspective fragmentaire, représentant dos moyens pour comprimer radialement des fibres d'orientation axiale au cours de la formation d'une longueur allon- <EMI ID=5.1> La figure 3 est une vue en perspective fragmentaire représentant une variante du stade de sectionnement de paquets allongea de fibres comprimées, caractérisée par le fait qu'on retire l'enveloppe avant le sectionnement. La figure 4 est une vue en perspective fragmentaire représentant une variante de réalisation facilitant l'expansion des fibres, utile lorsqu'on opère avec certains types de fibres orientées. La figure 5 est une vue en perspeotive représentant une autre variante de réalisation. La figure 6 est une vue en élévation représentant des moyens d'orientation des fibres, utilisés lorsqu'on désire des groupes de formation de poil d'une configuration particulière.
La figure 7 est une vue en élévation correspondant à celle de la figure 6, main montrant certaines des pièces en position relative codifiée. La figure 8 est une vue en élévation latérale schématique représentant une autre variante de réalisation. La figure 9 est une vue en perspective fragmentaire représentant une variante de réalisation pour l'expansion des fibres* <EMI ID=6.1> La figure 10 est une vue en perspective fragmentaire représentant une matière de friction anisotrope utilisée comme pellicule pour envelopper des fibres de façon à former un groupe de poil. La figure 11 est une vue schématique représentant une configuration de groupement de type hexagonal. La figure 12 est une vue schématique représentant un moyen de réglage du tassement des fibres. La figure 13 est une vue schématique représentant encore une autre réalisation d'expansion des fibres.
On a utilisé des références semblables, sur toutes les figures, pour désigner des éléments correspondants.
<EMI ID=7.1>
indiqués, on va passer brièvement en revue les procédés utilisés dans l'art antérieur.
Comme il est indiqué dans le brevet des Etats-Unis
<EMI ID=8.1>
stades constituant à former plusieurs groupes de poil de base comportant chacun plusieurs fibres allongées dont les axes sont alignés en positions mutuelles parallèles, les fibres étant entourées par un manchon qui maintient plusieurs de ces fibres
dans un état de compression relative. On place alors ces groupes individuels sur une surface, et dans une enceinte empêchant l'expansion des fibres au-delà d'une zone désirée lorsque l'on retire ensuite les manchons. On fixe les extrémités des fibres à une surface enduite d'adhésif désirée,en général une nappe textile.
Il est clair que le procédé demande une main-d'oeuvre considérable, ainsi qu'un certain degré d'habileté, à la fois pour former les groupes individuels, ce que l'on fait en comprimant les fibres orientées axialement dans un cylindre, que l'on sectionne ensuite en courts tronçons, perpendiculairement à son axe principal, puis l'on place les groupes individuels sur la surface, après quoi . l'on retire les manchons. Dans la demande de brevet des EtatsUnis d'Amérique précitée, on effectue ces opérations mécaniquement.
La présente invention envisage un dispositif fonctionnant d'une façon assez semblable, mais dont on a simplifié considérablement la complexité mécanique et le cycle de fonctionnement.
<EMI ID=9.1>
et 1B, le dispositif, désigné par la référence numérique générale
10, comprend en gros des moyens 11 de formation de groupes cylindriques de fibres, des moyens 12 d'avancement horizontal du groupe cylindrique, des moyens 13 d'avancement pas à pas du groupe cylindrique et un dispositif de formation de groupes de poil, un mécanisme 14 de transfert, de transport et d'avancement, des moyens 15 d'enlèvement de pellicule, des moyens 16 de découpage
de pellicule, des moyens 17 de détachement de poil, des moyens 18 de détection du tassement du poil, des moyens 19 d'expansion du poil, et des moyens 20 de stratification de nappe.
Les moyens de formation 11 ont pour rôle de solidariser
une longueur continue de pellicule résineuse synthétique 24 en polyéthylène, ou en une matière présentant des propriétés semblables, et des fibres (ou une mèche) filées orientées 25 pour
former un groupe cylindrique 26 semblable à un saucisson, que l'on sectionne périodiquement en segments de longueur égales.
Un dispositif 28 de compression de fibres (voir figure 2) est disposé dans une zone 27 de compression de fibres ; il comprend
une série d'arbres parallèles 29 supportant des rouleaux fous 30 qui ont pour rôle de comprimer latéralement des longueurs continues de fibre entre un élément 31 de formation de pellicule
<EMI ID=10.1>
est supportée par deux arbres parallèles 30a, de sorte que les fibres avancent avec la courroie en étant comprimées de façon à prendre une section transversale sensiblement circulaire, avec une tension sensiblement uniforme partout. Cette construction apporte une solution au problème de la formation d'un tube rempli de fibres dans lequel les fibres disposées relativement centralement sont sous une tension différente de celle des fibres qui sont placées relativement périphériquement, cette situation présentant un problème lorsque le tube rempli de fibres est coupé transversalement pour former des groupes de poil individuels, comme il ressortira plus clairement de la suite.
L'élément 31 comprend deux brides 32 dirigées latéralement comportant des ouvertures 33 recevant deux rouleaux de soudage à chaud 34 et 35 qui servent à souder les bords de la pellicule 24 et de former dans le groupe de poil fini une patte qui a pour rôle d'orienter le groupe et de constituer un moyen pour saisir la pellicule entourant un groupe de poil individuel afin de faciliter son enlèvement lorsqu'il n'est plus nécessaire. Avant sectionnement en groupes de poils séparés, les rouleaux 34-35 forment une bande continue 36 de direction latérale qui sort avec les parties restantes de la pellicule 24 de l'extrémité la plus petite 37 de l'élément 31.
Ce déplacement est de nature continue, sous l'action de rouleaux débiteurs 38 et 39. la station de sectionnement 40 comprend une lame 43 de scie à ruban sans dents entraînée continuellement, qui passe sur une poulie 44 et est montée sur un mécanisme 41 et 42 à double déplacement , avec un élément de guidage axial 45. Le mécanisme 41 et 42 à double déplacement fait avancer la lame à la fois perpendiculairement à l'axe du cylindre de
<EMI ID=11.1>
débiteurs 38 et 39, de sorte que le cylindre est coupé d'équerre.
Le dispositif 12 d'avancement horizontal comprend une courroie flexible 49 dont la surface extérieure 50 comporte plusieurs guides allongés 51 logeant chacun un segment cylindrique de fibres orientées. La courroie 49 est entraînée pas à pas par deux rouleaux dont l'un est désigné par la référence 52, sous l'action de moyens de repérage (non représentés) qui permettent
de positionner les guides successifs 51 en face de longueurs extrudées provenant des moyens de formation 11.
Le dispositif 13 d'avancement pas à pas comprend deux chaînes sans fin dont l'une est désignée par la référence 56, les chaînes supportant entre elles plusieurs arbres transversaux 57 comportant des galets accrochés 58 entrant en contact avec les extrémités de segments cylindriques, désignés par la référence générale 59, pour les transférer à des guides fixes 60. Chacun
des guides 60 comporte des moyens d'avancement pas à pas sur
toute sa longueur, actionnés par un arbre rotatif 63 comportant des bras coudés décalés 64 et des amortisseurs à friction dentés 65. A l'extrémité antérieure 66 des guides fixes 60 se trouve un dispositif de sectionnement ou découpage 67 comprenant une scie à ruban sans dents 68 et des rouleaux de guidage dont l'un est désigné par la référence 61, qui font avancer la lame suivant une trajectoire verticale. L'ensemble d'un rouleau entraîné 70a et d'une meule 70b aiguise continuellement la lame. Les groupes de <EMI ID=12.1>
poil individuels 71 sont sectionnés, chacun comprenant des fibres comprimées orientées 72 et un manchon ou une bande 73 comportant une patte 74.
Le mécanisme 14 de transfert et de transport comprend deux plaques latérales dont l'une est désignée par la référence 80, et sur lesquelles sont montés deux arbres transversaux dont l'un est désigné par la référence 81, chaque arbre supportant un rouleau
(non représenté) supportant à son tour une courroie sans fin 83. La surface extérieure de la courroie 83 supporte des rangées d'éléments récepteurs 84,chaque rangée comprenant plusieurs éléments individuels en forme de bottes délimités par des parois latérales 86 et une paroi terminale 87 dans laquelle est pratiquée une fente 88 de réception de patte , et une surface de base 89. Chaque surface de base comprend une zone à vide circulaire 90
<EMI ID=13.1>
déposé sur une courroie sans fin horizontale 92, moment auquel on coupe le vide. Les éléments récepteurs se déplacent suivant un trajet indiqué par la large flèche 91, sous l'action de moyens à cames (non représentés), de sorte que, lorsqu'un groupe de poil est reçu, il touche son extrémité avant son sectionnement du cylindre allongé dont il fait partie avant ce sectionnement. Un déplacement ultérieur amène les extrémités ouvertes 93 des éléments 84 au dispositif 16 de sectionnement de pellicule qui comprend des lames de perforation 94 qui perforent la pellicule entourant chaque groupe de poil, de façon qu'il se rompe, puis des rouleaux de pincement 95 et 96 du dispositif 16 de sectionnement de
pellicule tournent pour retirer les manchons coupés ou les
bandes coupées, et permettre aux fibres de poil comprimées de se détendre partiellement en prenant une forme carrée. Les rouleaux de pincement 95 et 96 sont parallèles l'un à l'autre, le dispositif de formation étant monté sur un arbre vertical 97 entraîne par un accouplement à cannelures 98 avec un pignon 99 engrenant avec un engrenage 100 calé sur l'arbre 101 qui reçoit la puissance motrice.
Le dispositif 17 de détachement du poil a pour rôle de séparer les fibres de poil retenues 105 du récepteur 84, et son fonctionnement ressemble fort à celui d'une spatule. Il comprend une paroi de détachement 102 comportant des fentes 103 recevant les parois latérales 86, et il entre en action lorsque les récepteurs 84 sont légèrement élevés, comme il est indiqué par la trajectoire de la grande flèche 118. Le mouvement du mécanisme de transfert, de transport et d'avancement se poursuivant, les récepteurs se déplacent au-dessus du trajet d'expansion des fibres à présent horizontal. Les fibres se déplacent vers la gauche, comme le montre la figure 1A, vers le dispositif 18 de détection
<EMI ID=14.1>
ment compactes. On peut alors, injecter de la vapeur vive à travers le grillage qui comprend la première station 106, une seconde station 107 détectant de nouveau le tassement du poil après détente partielle causée par la vapeur, et le passage des fibres partiellement détendues 115 entre le dispositif 19 d'expansion
du poil qui comprend des courroies supérieure et inférieure 110 et
111 qui sont entraînées en synchronisme par des rouleaux
supérieur et inférieur 112 et 113, respectivement. La supériorité de la vitesse des courroies 110 et 111 par rapport à la courroie
92 détermine le degré de dilatation ou de contraction se produisant à la station. On peut utiliser plusieurs stations (non représentées), provoquant chacune une dilatation ou contraction supplémentaire.
Le dispositif 20 de stratification de nappes est disposé au-dessus d'une seconde courroie sans fin 117, sur laquelle les fibres détendues 127 avancent continuellement. Un rouleau entraîné
119, synchronisé avec une courroie 117, fait partie d'un ensemble
(nnn représenté) qui guide une nappe 120 enduite d'adhésif pour entrer en contact avec les extrémités supérieures des fibres, après quoi la nappe et les fibres qui y adhèrent pénètrent en se déplaçant vers la gauche dans un four (non représenté) sur une distance suffisante pour permettre à la couche adhésive de
durcir, après quoi on peut enrouler ou plier la nappe, comme on
le désire.
Dans d'autres applications, où il faut un fort tassement de fibres, les courroies 110 et 111 sont entraînées à plus faible vitesse que la courroie 92, ce qui entraîne la compression des fibres.
La figure 3 représente une variante du dispositif de sectionnement faisant partie de l'invention, différant principalement du premier mode d'exécution en ce que le manchon qui entoure le cylindre de fibres est pelé comme une banane avant le sectionnement des groupes de poils individuels. Le tube 133 rempli de fibres est supporté par un bottier 129. Les extrémités libres des fibres sont proches de la surface 132 d'une plaque 131 à laquelle est fixée une source de vide 130, mais sans toucher ladite surface. La pellicule 134 qui contient les fibres 138 à l'état comprimé est fendue axialement par un dispositif de coupe 135.
Les extrémités coupées de la pellicule 136 sont saisies par des rouleaux de pincement qui amènent les extrémités libres 136 dans un dispositif à vide (non représenté) et elles sont maintenues hors de la trajectoire de la lame de sectionnement 139. L'intervalle entre les fibres 138 et la surface 132 est équivalent à l'épaisseur de la lame 137. A mesure que le découpage progresse, les fibres coupées sont maintenues par le vide tandis que la lame achève
son découpage. La plaque 131 avance à la station suivante, et
la lame revient au début de sa course, puis le tube avance d'une distance égale à la hauteur du groupe de poil désiré pour achever le cycle.
La figure 4 représente une variante, désignée par la référence générale 40, permettant une expansion uniforme des fibres en maintenant les parois verticales de retenue des fibres en position divergente pour réduire le frottement fibre-paroi à un minimum. Ainsi, une surface horizontale fixe 141 comporte des guides latéraux évasés 142 dont l'angle est prédéterminé de sorte que, lorsque les fibres comprimées de tout groupe de poil donné sont relâchées, elles peuvent se détendre avec un minimum de frottement le long des parois. On détermine expérimentalement un "angle de glissement" précis, et l'on positionne en conséquence les guides latéraux 142.
La figure 5 illustre un principe quelque peu semblable, selon lequel les groupes de poil individuels sont maintenus à distance latérale, et non juxtaposés, pour offrir une place suffisante pour une expansion relativement sans frottement. Ainsi, dans ce mode d'exécution, désigné par la référence générale
160, le dispositif de transfert 151 comprend plusieurs éléments récepteurs 152 comportant des parois latérales évasées 153 qui convergent le long de lignes 154, et qui guident l'expansion latérale des fibres. La figure 9 représente une variante de la station de dilatation qui diffère en premier lieu par le procédé par lequel les fibres sont dilatées à leur tassement final. On amènt les fibres 140a relativement comprimées en contact avec une surface <EMI ID=15.1>
l'air 142. Le débit et la pression de la vapeur et/ou de l'air sont réglés de façon qu'il se forme un lit fluidisé de fibres, de sorte que les fibres sont soulevées et ne touchent pas la surface 141a. Les fibres sont contenues latéralement par des courroies sans fin
142a qui sont entraînées à la même vitesse que les fibres, dont le déplacement est indiqué par la flèche 143. La divergence des courroies sans fin permet aux fibres de se dilater latéralement, ainsi que dans le sens machine. Dans le second état, les courroies sans fin 144a sont agencées en position relative convergente et provoquent de nouveau la compression latérale des fibres à leur largeur initiale.
Cependant, du fait que les courroies se déplacent à la même vitesse que le mouvement vers l'avant des fibres, et du fait du très faible frottement entre les fibres et la plaque poreuse, l'expansion dans le sens machine est maintenue. Les fibres sortantes sont dilatées dans le sens machine, et les dimensions de largeur sont ramenées aux conditions initiales régnant à l'entrée.
Les figures 6 et 7 représentent une plaque faisant partie d'une série de plaques de guidage 190 comportant chacune une ouverture centrale 191 et des ouvertures latérales 192 formées par des cloisons 193. La plaque de guidage détermine le trajet des fibres avant la formation du cylindre de fibres, chaque ouverture transportant des fibres de couleurs différentes de sorte que,
par rotation axiale autour du centre de la plaque, on peut faire tourner le dessin formé par le cylindre de fibres pour faire tourner le dessin. La plaque de guidage 190 est d'une dimension suffisamment supérieure à celle du cylindre de fibres comprimées pour que les effets de frottement entre les fibres et la plaque
de guidage soient minimaux.
La figure 8 représente encore une autre simplification d'un transfert sous vide, et elle diffère du mode d'exécution représenté sur la figure 3 par la présence d'une courroie poreuse
160, supportée de façon appropriée, qui passe sur des rouleaux 161 et un rouleau poreux 164 pour présenter un segment continu 62 devant former une partie d'une chambre à vide 163. Cette courroie élimine la nécessité d'éléments récepteurs individuels, et elle présente l'avantage d'interrompre l'aspiration par le vide lorsque la courroie s'est déplacée jusqu'à présenter une orientation horizontale au-dessus de la courroie 92 sur laquelle les fibres se dilatent. La figure 13 représente un autre dispositif de dilatation des fibres.
Des courroies sans fin 170 sont constituées par une matière extensible, par exemple par un élastomère, et elles sont entraînées par deux rouleaux 171 qui les font avancer à une <EMI ID=16.1>
172, qui fonctionnent à plus grande vitesse que la première paire
<EMI ID=17.1>
à la vitesse V1. Les fibres 173 entassées de façon dense qui se rapprochent des rouleaux 171 sont accélérées au passage par le point de contact des rouleaux 171 et, pendant ce temps, les courroies 170 s'allongent. Les fibres partiellement dilatées franchissent .des plaques de transition 174 sur lesquelles une
<EMI ID=18.1>
non représentés. Les fibres avancent ainsi vers un second ensemble de courroies 175 qui répète l'opération jusqu'à ce que l'on obtienne le tassement désiré.
La figure 10 illustre un traitement spécial de la pellicule qui contient les fibres. La pellicule 176, qui peut être en polyéthylène ou en toute autre matière appropriée, est gaufrée avec des rainures 177 dont la profondeur est approximativement égale à 25% de l'épaisseur de la pellicule. Les rainures sont perpendiculaires au sens machine de la pellicule. Lorsqu'elles enferment les fibres, les rainures sont perpendiculaires aux axes de ces fibres, ce qui augmente fortement le frottement entre la surface de la pellicule et les fibres périphériques. Cependant, lorsque la pellicule est sectionnée et retirée, les rainures sont parallèles au sens du déplacement de la pellicule, et elles ont un effet mi ni mal sur le frottement entre la pellicule et les fibres, et elles ne perturbent donc pas du tout les fibres pendant leur enlèvement.
La figure 11 représente un agencement de groupes de poil qui entraîne l'intervalle minimal entre eux. Les interstices résultants 178 représentent l'aire minimale pouvant être obtenue avec des sections circulaires de même diamètre et, par conséquent, cet agencement représente la plus grande quantité de groupes de poil que l'on peut placer dans une aire donnée. Le mode d'exécution représenté sur la figure 1 peut être modifié structuralement conformément à l'agencement décalé requis des lignes de groupes de poil successives représentées par les lignes en tirets 179. La figure 12 est un schéma synoptique représentant un dispositif de réglage du tassement des fibres. Un détecteur d'entrée 180 est couplé à un détecteur de sortie 181, ce qui entraîne un signal 182 proportionnel à la variation de tassement.
Ce signal est amplifié dans un amplificateur 183 et utilisé pour moduler la vitesse d'un moteur d'entraînement 184, qui agit à son tour sur le tassement des fibres 185. La variation de tassement est détectée par les détecteurs 180 et 181, ce qui achève la boucle de réaction.
REVENDICATIONS
1. Appareil de fabrication d'un article à poil, comprenant des moyens pour amener à une première station des agencements successifs de fibres de poil sensiblement alignées axialement dont les extrémités libres sont pratiquement dans un même plan, tout en maintenant ensemble les fibres de chaque agencement uniquement par compression latérale appliquée à la périphérie de l'agencement, des moyens pour supporter des agencements multiples de fibres côte à côte, constituant un ensemble continu de fibres de poil, lesdits moyens de support comprenant des moyens disposés à une seconde station pour recevoir des agencements successifs de fibres de poil, et des moyens pour appliquer un support adhérent aux extrémités libres des fibres de l'ensemble pour produire un article à poil,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens comprenant une surface poreuse mobile pour faire passer des agencements de fibres de poil de la première station à la seconde, cette surface pouvant être contactée par les extrémités libres d'un agencement de fibres se trouvant à la première station tandis que les fibres ne sont maintenues ensemble que par compression
<EMI ID=19.1>
déplacer, en contact par une extrémité avec un agencement de fibres, de la première station à la seconde station, et des moyens pour appliquer une aspiration par dépression à travers ladite surface poreuse pour maintenir fermement les extrémités libres d'un ensemble de fibres de poil contre la surface pendant le passage de la surface de la première station à la seconde station, ces moyens d'aspiration par le vide comprenant des moyens pour commander l'application de l'aspiration pour détacher les fibres de la surface à la seconde station.
Apparatus and method for making a pile article.
The present invention relates, in general, to the field of the manufacture of nonwoven pile articles, and it relates, more particularly, to an improved method and device for achieving this goal. Reference is made to United States Patent No. 3,499,807 which describes the making of such articles by hand, and United States Patent Application SN 229,065, filed on February 24, 1972 on behalf of the Applicant, which describes a related invention.
In the aforementioned U.S. Patent No. 3,499,807, the disclosed process contemplates the manufacture of a large number of separate pile-forming groups each comprising compressed oriented fibers held in position by a sleeve. device that is removed at or just before the time the fibers adhere to an adhesive coated surface to which they are attached. Although efficient, this process is in fact very labor intensive, which tends to increase the cost price of manufactured articles to such an extent that they are not competitive with the cost of surface articles. with a comparable pile produced by conventional methods by weaving or forming loops.
In the patent application of the United States of America
SN 229 065 above, describes a device for mechanically performing practically the same operation at a high production rate, higher than that normally obtained by the devices for manufacturing carpet of the loop-forming type, and far exceeding the production rate. of classic woven rugs. In this device, the separate pile-forming groups each surrounded by a sleeve or a sectionable strip are automatically positioned at the desired location, the sleeve or strip of each group is then sectioned and withdrawn (e), and the fibers constituting the pile can expand to fill all the interstices between adjacent groups of pile.
One of the drawbacks of a relatively serious nature linked to the manufacture of articles with a non-woven pile by applying the process described by the aforementioned patent as well as by the aforementioned patent application consists in the need to maintain a minimum pile height ratio: hair group diameter.
In both cases, the pile groups are formed by first forming a bundle of oriented elongated fibers contained in a thin flexible envelope, then transversely severing the envelope, in a manner very similar to that of cutting a length. large sausage to form individual slices. Although the individual oriented fibers do in fact have some affinity with each other, the ability of the peripheral band formed by the severing operation to maintain the integrity of the group decreases as it becomes narrower and the diameter increases. of the hair group gets bigger.
When a relatively low pile height is desired, the problem can be avoided by forming smaller diameter pile groups, but in a mechanized process this practice, which only avoids the problem without solving it, is necessary. Limited use because of the too large number of hair forming groups to be used. Because the short pile articles generally have to be sold at a lower price than the long pile articles, the cost price becomes excessive compared to the material cost.
Briefly, the invention contemplates a device which forms elongated lengths of fibers packed in a severable casing, and which places several of these lengths of fiber-filled tube in mutually parallel position so that they can be simultaneously advanced to a station. cutting, the location at which all of the pile groups which are to extend across the width of a completed backing ply are simultaneously severed. The length of fiber-filled tube to be cut protrudes beyond a supporting casing, and the severing operation takes place while the free ends of the elongated lengths of compressed fiber are held in contact. with a vacuum suction device which supports the free ends of the fibers, while the end to be cut is supported by the housing.
The blade passes close to the support casing as the sectioning progresses. Thus, the section of the sectioned fibers receives sufficient rigidity that the height of the pile group is practically as low as desired. In addition, the mechanical complexity
of the device is significantly reduced compared to the description of the aforementioned patent application of the United States of America.
<EMI ID = 1.1>
According to one embodiment of the invention, the sectioning of the fibrea to form individual groups of hair takes place after
<EMI ID = 2.1>
fibers are kept compressed laterally against each other only by the presence of the suction device by
<EMI ID = 3.1>
sectioned.
The figures of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will clearly explain how the invention can be implemented.
<EMI ID = 4.1>
fragmentary of an embodiment of the invention.
Figure 2 is a fragmentary perspective view, showing the means for radially compressing axially oriented fibers during the formation of an allon length. Figure 3 is a fragmentary perspective view showing a variant of the cutting stage of elongated bundles of compressed fibers, characterized by the fact that the envelope is removed before cutting. Fig. 4 is a fragmentary perspective view showing an alternate fiber expansion facilitating embodiment useful when working with certain types of oriented fibers. FIG. 5 is a perspective view showing another variant embodiment. Fig. 6 is an elevational view showing fiber orientation means, used when pile forming groups of a particular configuration are desired.
FIG. 7 is an elevational view corresponding to that of FIG. 6, hand showing some of the parts in codified relative position. Fig. 8 is a schematic side elevational view showing another alternative embodiment. Fig. 9 is a fragmentary perspective view showing an alternative embodiment for fiber expansion * <EMI ID = 6.1> Fig. 10 is a fragmentary perspective view showing an anisotropic friction material used as a film for wrapping fibers of so as to form a group of hair. Fig. 11 is a schematic view showing a hexagonal type array configuration. FIG. 12 is a schematic view showing a means for adjusting the packing of the fibers. Fig. 13 is a schematic view showing yet another embodiment of fiber expansion.
Similar references have been used in all the figures to denote corresponding elements.
<EMI ID = 7.1>
indicated, the methods used in the prior art will be briefly reviewed.
As shown in the United States patent
<EMI ID = 8.1>
stages constituting to form several groups of basic pile each comprising several elongated fibers whose axes are aligned in mutually parallel positions, the fibers being surrounded by a sleeve which holds several of these fibers
in a state of relative compression. These individual groups are then placed on a surface, and in an enclosure preventing expansion of the fibers beyond a desired area when the sleeves are subsequently removed. The ends of the fibers are attached to a desired adhesive coated surface, typically a textile web.
It is clear that the process requires considerable manpower, as well as a certain degree of skill, both in forming the individual groups, which is done by compressing the axially oriented fibers in a cylinder, which is then sectioned into short sections, perpendicular to its main axis, then the individual groups are placed on the surface, after which. the sleeves are removed. In the aforementioned United States patent application, these operations are carried out mechanically.
The present invention contemplates a device operating in a somewhat similar fashion, but whose mechanical complexity and operating cycle have been considerably simplified.
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and 1B, the device, designated by the general reference numeral
10, comprises roughly means 11 for forming cylindrical groups of fibers, means 12 for horizontal advancement of the cylindrical group, means 13 for stepping advancement of the cylindrical group and a device for forming pile groups, a mechanism 14 for transfer, transport and advance, means 15 for removing film, means 16 for cutting
of film, means 17 for detaching the pile, means 18 for detecting pile packing, means 19 for expanding the pile, and means 20 for laminating the web.
The role of training means 11 is to bring together
a continuous length of synthetic resinous film 24 of polyethylene, or a material exhibiting similar properties, and oriented spun fibers (or roving) 25 to
form a cylindrical group 26 similar to a sausage, which is periodically sectioned into segments of equal length.
A device 28 for compressing fibers (see FIG. 2) is arranged in a zone 27 for compressing fibers; He understands
a series of parallel shafts 29 supporting idle rollers 30 which serve to compress continuous lengths of fiber laterally between a film forming element 31
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is supported by two parallel shafts 30a, so that the fibers advance with the belt being compressed so as to assume a substantially circular cross-section, with substantially uniform tension throughout. This construction provides a solution to the problem of forming a fiber-filled tube in which the relatively centrally disposed fibers are under a different tension than the fibers which are relatively peripherally placed, this situation presenting a problem when the fiber-filled tube. is cut crosswise to form individual hair groups, as will become more apparent in the following.
The element 31 comprises two flanges 32 directed laterally having openings 33 receiving two hot welding rolls 34 and 35 which serve to weld the edges of the film 24 and to form in the group of finished pile a tab which has the role of 'orient the group and provide a means for gripping the film surrounding an individual hair group to facilitate its removal when it is no longer needed. Before severing into separate groups of bristles, the rollers 34-35 form a continuous strip 36 of lateral direction which exits with the remaining portions of the film 24 from the smaller end 37 of the element 31.
This movement is continuous in nature, under the action of feed rollers 38 and 39. the severing station 40 comprises a continuously driven toothless band saw blade 43 which passes over a pulley 44 and is mounted on a mechanism 41 and 42 double displacement, with an axial guide element 45. The double displacement mechanism 41 and 42 advances the blade both perpendicular to the axis of the cylinder.
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debtors 38 and 39, so that the cylinder is cut square.
The horizontal advancement device 12 comprises a flexible belt 49 whose outer surface 50 comprises several elongated guides 51 each housing a cylindrical segment of oriented fibers. The belt 49 is driven step by step by two rollers, one of which is designated by the reference 52, under the action of locating means (not shown) which allow
to position the successive guides 51 in front of extruded lengths coming from the forming means 11.
The step-by-step advancement device 13 comprises two endless chains, one of which is designated by the reference 56, the chains supporting between them several transverse shafts 57 comprising hooked rollers 58 coming into contact with the ends of cylindrical segments, designated by general reference 59, to transfer them to fixed guides 60. Each
guides 60 includes step-by-step advancement means on
its entire length, actuated by a rotating shaft 63 comprising offset bent arms 64 and toothed friction dampers 65. At the front end 66 of the fixed guides 60 is a severing or cutting device 67 comprising a toothless band saw. 68 and guide rollers, one of which is designated by the reference 61, which advance the blade in a vertical path. The assembly of a driven roller 70a and a grinding wheel 70b continuously sharpens the blade. Groups of <EMI ID = 12.1>
Individual bristles 71 are severed, each comprising oriented compressed fibers 72 and a sleeve or band 73 having a tab 74.
The transfer and transport mechanism 14 comprises two side plates, one of which is designated by the reference 80, and on which are mounted two transverse shafts, one of which is designated by the reference 81, each shaft supporting a roller.
(not shown) in turn supporting an endless belt 83. The outer surface of belt 83 supports rows of receiving elements 84, each row comprising a plurality of individual bundle-shaped elements delimited by side walls 86 and an end wall. 87 in which a tab receiving slot 88 is formed, and a base surface 89. Each base surface comprises a circular vacuum zone 90.
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deposited on a horizontal endless belt 92, at which time the vacuum is cut. The receiving elements move along a path indicated by the wide arrow 91, under the action of cam means (not shown), so that, when a group of bristles is received, it touches its end before it is severed from the cylinder. elongated to which it is part before this sectioning. Further movement brings the open ends 93 of the elements 84 to the film severing device 16 which includes perforating blades 94 which perforate the film surrounding each pile group so that it breaks, then pinch rollers 95 and 96 of device 16 for isolating
film rotates to remove cut sleeves or
cut strips, and allow the compressed pile fibers to partially relax into a square shape. Pinch rollers 95 and 96 are parallel to each other, the forming device being mounted on a vertical shaft 97 driven by a spline coupling 98 with a pinion 99 meshing with a gear 100 wedged on the shaft 101 which receives the motive power.
The function of the hair detachment device 17 is to separate the retained hair fibers 105 from the receiver 84, and its operation closely resembles that of a spatula. It includes a detachment wall 102 having slits 103 receiving the side walls 86, and it kicks in when the receivers 84 are raised slightly, as indicated by the path of the large arrow 118. The movement of the transfer mechanism, as the transport and advance continue, the receivers move over the now horizontal fiber expansion path. The fibers move to the left, as shown in Figure 1A, towards the detection device 18
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compact. It is then possible to inject live steam through the screen which comprises the first station 106, a second station 107 again detecting the settlement of the pile after partial expansion caused by the steam, and the passage of the partially relaxed fibers 115 between the device. 19 expansion
pile which includes upper and lower belts 110 and
111 which are driven in synchronism by rollers
upper and lower 112 and 113, respectively. The superiority of the speed of the belts 110 and 111 compared to the belt
92 determines the degree of expansion or contraction occurring at the station. Several stations (not shown) can be used, each causing additional expansion or contraction.
The web laminator 20 is disposed above a second endless belt 117, over which the relaxed fibers 127 are continuously advanced. A driven roller
119, synchronized with a belt 117, is part of a set
(nnn shown) which guides an adhesive coated web 120 to contact the upper ends of the fibers, after which the web and the fibers adhering thereto enter by moving to the left in an oven (not shown) on a sufficient distance to allow the adhesive layer to
harden, after which we can roll up or fold the tablecloth, as we
the desire.
In other applications, where a strong packing of fibers is required, the belts 110 and 111 are driven at a slower speed than the belt 92, which causes compression of the fibers.
Figure 3 shows a variant of the severing device forming part of the invention, differing mainly from the first embodiment in that the sleeve which surrounds the cylinder of fibers is peeled like a banana before the severing of the groups of individual hairs. The tube 133 filled with fibers is supported by a casing 129. The free ends of the fibers are close to the surface 132 of a plate 131 to which a vacuum source 130 is attached, but without touching said surface. The film 134 which contains the fibers 138 in the compressed state is slit axially by a cutter 135.
The cut ends of the film 136 are gripped by nip rollers which feed the free ends 136 into a vacuum device (not shown) and are held out of the path of the severing blade 139. The gap between the fibers 138 and the area 132 is equivalent to the thickness of the blade 137. As cutting progresses, the cut fibers are held by the vacuum while the blade completes.
its cutting. Plate 131 advances to the next station, and
the blade returns to the start of its stroke, then the tube advances a distance equal to the height of the desired pile to complete the cycle.
FIG. 4 shows a variant, designated by the general reference 40, allowing uniform expansion of the fibers while maintaining the vertical fiber retaining walls in a divergent position to reduce the fiber-wall friction to a minimum. Thus, a fixed horizontal surface 141 has flared side guides 142 whose angle is predetermined so that when the compressed fibers of any given pile group are released they can relax with minimal friction along the walls. A precise "sliding angle" is determined experimentally, and the lateral guides 142 are positioned accordingly.
Figure 5 illustrates a somewhat similar principle, whereby the individual pile groups are held sideways, and not juxtaposed, to provide sufficient room for relatively frictionless expansion. Thus, in this embodiment, designated by the general reference
160, the transfer device 151 comprises several receiving elements 152 having flared side walls 153 which converge along lines 154, and which guide the lateral expansion of the fibers. Figure 9 shows a variation of the expansion station which differs primarily in the process by which the fibers are expanded to their final settlement. The relatively compressed fibers 140a are brought into contact with a surface <EMI ID = 15.1>
air 142. The flow rate and pressure of the steam and / or air are controlled so that a fluidized bed of fibers is formed, so that the fibers are lifted and do not touch the surface 141a. The fibers are contained laterally by endless belts
142a which are driven at the same speed as the fibers, the displacement of which is indicated by the arrow 143. The divergence of the endless belts allows the fibers to expand laterally as well as in the machine direction. In the second state, the endless belts 144a are arranged in a convergent relative position and again cause lateral compression of the fibers to their initial width.
However, because the belts move at the same speed as the forward movement of the fibers, and because of the very low friction between the fibers and the porous plate, expansion in the machine direction is maintained. The outgoing fibers are expanded in the machine direction, and the width dimensions are brought back to the initial conditions prevailing at the entry.
Figures 6 and 7 show a plate forming part of a series of guide plates 190 each having a central opening 191 and side openings 192 formed by partitions 193. The guide plate determines the path of the fibers before forming the cylinder. fibers, each opening carrying fibers of different colors so that,
by axial rotation around the center of the plate, the pattern formed by the cylinder of fibers can be rotated to make the pattern rotate. The guide plate 190 is of a dimension sufficiently larger than that of the cylinder of compressed fibers that the effects of friction between the fibers and the plate
guidance are minimal.
Figure 8 shows yet another simplification of a vacuum transfer, and it differs from the embodiment shown in Figure 3 by the presence of a porous belt
160, suitably supported, which passes over rollers 161 and a porous roll 164 to present a continuous segment 62 to form part of a vacuum chamber 163. This belt eliminates the need for individual receiving elements, and has the advantage of interrupting the vacuum suction when the belt has moved until it has a horizontal orientation above the belt 92 on which the fibers expand. Figure 13 shows another device for expanding fibers.
Endless belts 170 are made of an extensible material, for example an elastomer, and they are driven by two rollers 171 which advance them at an <EMI ID = 16.1>
172, which run faster than the first pair
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at speed V1. The densely packed fibers 173 which move closer to the rollers 171 are accelerated as they pass through the contact point of the rollers 171 and, during this time, the belts 170 elongate. The partially expanded fibers pass through transition plates 174 on which a
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not shown. The fibers thus advance to a second set of belts 175 which repeats the operation until the desired settlement is obtained.
Figure 10 illustrates a special treatment of the film which contains the fibers. The film 176, which may be polyethylene or any other suitable material, is embossed with grooves 177 the depth of which is approximately equal to 25% of the thickness of the film. The grooves are perpendicular to the machine direction of the film. When they enclose the fibers, the grooves are perpendicular to the axes of these fibers, which greatly increases the friction between the surface of the film and the peripheral fibers. However, when the film is cut and removed, the grooves are parallel to the direction of travel of the film, and they have a mild or bad effect on the friction between the film and the fibers, and therefore do not disturb the fibers at all. during their abduction.
Figure 11 shows an arrangement of bristle groups which results in the minimum gap between them. The resulting interstices 178 represent the minimum area obtainable with circular sections of the same diameter and, therefore, this arrangement represents the largest amount of pile groups that can be placed in a given area. The embodiment shown in Fig. 1 can be structurally modified in accordance with the required staggered arrangement of successive pile group lines shown by the dashed lines 179. Fig. 12 is a block diagram showing a packing adjustment device. fibers. An input detector 180 is coupled to an output detector 181, resulting in a signal 182 proportional to the change in settlement.
This signal is amplified in an amplifier 183 and used to modulate the speed of a drive motor 184, which in turn acts on the compaction of the fibers 185. The variation of the compaction is detected by the detectors 180 and 181, which completes the feedback loop.
CLAIMS
1. Apparatus for manufacturing a pile article, comprising means for supplying to a first station successive arrangements of pile fibers substantially axially aligned, the free ends of which are substantially in the same plane, while maintaining the fibers of each pile together. arrangement only by lateral compression applied to the periphery of the arrangement, means for supporting multiple arrangements of side-by-side fibers constituting a continuous set of pile fibers, said supporting means comprising means disposed at a second station for receiving successive arrangements of pile fibers, and means for applying an adherent backing to the free ends of the fibers of the assembly to produce a pile article,
characterized in that it comprises means comprising a movable porous surface for passing arrangements of pile fibers from the first station to the second, this surface being contactable by the free ends of an arrangement of fibers at the bottom. first station while the fibers are held together only by compression
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moving, in contact at one end with an arrangement of fibers, from the first station to the second station, and means for applying vacuum suction through said porous surface to firmly hold the free ends of a set of pile fibers against the surface during passage from the surface of the first station to the second station, said vacuum suction means comprising means for controlling the application of suction to detach fibers from the surface at the second station.