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" PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DES
MATIERES GARNIES DE POIL"
Cette invention est relative aux matières garnies de poil et aux procédés pour les fabriquer. La matière,qu'on décrira particulièrement à titre de produit industriel nouveau, comprend un support relativement plat et lisse et une couche de particules ou fibres fines fixées à ce support dans une position verticale, et est caractérisée par l'espacement et la disposition individuels des fibres. La disposition particulière des fibres résulte du procédé appliqué pour placer les fibres dans une certaine position au moment où elles sont assujetties au support .
Ce procédé utilise des forces électriques pour orienter les fibres et les projeter dans la direction de leur longueur vers le support auquel une des extré-
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mités de chaque fibre est assujettie, par exemple à l'aide d'une colle .
Les garnitures de poil peuvent pire définies par les tissus auxquels elles sont habituellement associées. On fabrique un tissu à poil proprement dit en incorporant par le tissage certains fils au tissu d'une manière telle qu'ils soient contraints à faire saillie sur la toile de fond du tissu. Ces touffes ou fils saillants, tondus à la longueur désirée, constituent le poil. On a fabriqué des tissus à poil en imitation en adoptant, au lieu du tissage, un procé- dé consistant à assujettir au support les fibres ou filés constituant le poil, usuellement à l'aide d'une colle, à la surface du support .
La surface ou structure à garniture de poil de la présente invention est du type imitation, ou "à poil rappor- té". On avait déjà fabriqué des matières de ce type en éta- lant de courtes fibres sur une feuille enduite de colle, en calandrant ou affermissant de quelque autre manière une par- tie des fibres dans la colle et en peignant ultérieurement la couche enchevêtrée pour obliger une partie au moins des fi- bres à se redresser pour constituer un poil. Les résultats n'ont été satisfaisants que jusqu'à un certain point parce qu'on ne parvenait à redresser et maintenir dans la posi- tion verticale qu'une petite partie des fibres. Un autre pro- cédé antérieurement appliqué était basé sur la projection d'un fil ou ficelle suivant sa longueur dans la colle, sui- vie de la coupe de ce fil, etc..à la hauteur désirée au-des- sus de la feuille.
Ce procédé, répété sur toute la surface de la feuille, donne un poil composé de touffes de fil. De grosses fibres, assez grosses pour pouvoir être aisément
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manipulées et assez raides pour rester droites, ont été uti- lisées pour constituer des surfaces ayant une certaine analogie avec un poil mais, jusqu'avec jour, des fibres fines telles que celles en rayonne et en soie n'ont jamais été as- sujetties individuellement dans une position verticale à un support pour constituer un poil régulier comparable à celui des velours et autres tissus brillants et luisants .
Les caractéristiques du présent tissu à poil res- sortent de la description qu'on donnera ci-après du procédé pour le fabriquer, en se référant aux dessins annexés sur les- quels :
Figure 1 est une représentation schématique du pré- sent procédé .
Figure 2 est une vue de côté schématique d'une ins- tallation qui a donné de bons résultats pour la mise en pra- tique de l'invention .
Figure 3 est une vue de côté avec coupe verticale partielle de l'appareil servant à précipiter les fibres .
Figure 4 est une coupe par la ligne 4-4 de la figu- re 3 .
Figure 5 est un schéma indiquant la direction des forces agissant sur une fibre suspendue dans un champ électri- qu e .
Comme représenté schématiquement sur la figure 1, un champ électrique est entretenu dans un espace A à l'aide d'électrodes B et C convenablement reliées pour créer entre elles une différence de potentiel. Les fibres D sont amenées dans un espace A qui est de préférence adjacent à une des li- mites du champ électrique. Une feuille E, de préférence endui- te de colle, est placée dans ou entraînée à travers le champ
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électrique, de préférence près d'une limite de ce champ opposée à celle où s'effectue l'amenée des fibres. Sous l'influence du champ électrique, les fibres sont orientées et transportées vers la feuille enduite de colle dans une position perpendiculaire à la surface de celle-ci .
Sur les fig. 2 et 4, la feuille de base ou support qui doit être garnie de poil est désignée par 1. Elle est déroulée d'une bobine d'alimentation 2 et passe sur un rouleau 1 dont elle reçoit une couche de colle qui est retirée d'un récipient 2 par un rouleau 4 de la manière habituellement pratiquée dans l'art de l'impression. La feuille 1, guidée par des rouleaux;2 et 8 , est tirée à travers une chambre de précipitation dans laquelle elle pénètre par une fente 10 et dont elle sort par une fente 11. Un rouleau commandé 8 exerce sur la feuille 1 une tension suffisante pour la tirer à travers la chambre, mais on pourrait utiliser un dispositif quelconque, tel qu'un dispositif utilisant des doigts mécaniques, pour faire mouvoir la feuille .
Dans son mouvement à travers la chambre 2 , la feuille 1 passe au-dessus d'une électrode en forme de plaque 12 supportée par une pièce 13, elle-même supportée par une pièce 14 par l'intermédiaire d'une douille 15. Ces deux dernières pièces sont en matière isolante, ce qui rend possible le maintien d'une différence de potentiel élevée entre l'électrode 12 et les parois de la chambre La chambre est composée de trémies jumelées 42 et dans l'espace 16 qui sépare celles-ci, sont logés des supports mécaniques et l'entrée d'un conducteur électrique 17 faisant partie d'un câble 18. L'énergie électrique est fournie par un transformateur-élévateur 19.
Un redresseur 20, constitué dans cet
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exemple par un tube à cathode chaude, permet de n'imprimer à la plaque 12 que les demi-mondes de même polarité.
Un tamis 21 est supporté par une douille flexible 22, par exemple en toile au-dessus et parallèlement à l'électrode 12 et se comporte à la façon d'une électrode qui est opposée à l'électrode 12 ou complémentaire de celle-ci. Le rôle de la douille 22 est de diriger les fibres constituant le poil et l'air portant ces fibres vers le tamis et, en même temps, de permettre au tamis d'être animé d'un mouvement de vibration ou de secousse par un mécanisme 23, en vue de rendre plus régulier et plus certain le passage des fibres à travers le tamis. Le tamis 21 est mis à la terre en 24 , de même que la chambre 9,et étant donné que la plaque 12 est maintenue à un potentiel élevé par rapport à la terre, il règne un champ électrique puissant entre ces deux électrodes ou bornes.
Les électrodes sont de préférence faites relativement plates et munies de bords et angles arrondis afin que le champ soit uniforme, c'est-à-dire que ses lignes de force soient parallèles et de densité approximativement constante.
Ces conditions permettent le maintien d'un champ électrique très puissant en évitant en grande partie sinon entièrement les décharges disruptives ou effluves en couronne .
On fait passer la feuille 1 entre les électrodes près de la plaque-électrode 12, et de préférence de façon qu'elle glisse au contact de cette plaque. Un potentiel élevé est appliqué aux bornes des électrodes et les fibres constituant le poil sont alors secouées de façon qu'elles passent à travers le tamis-électrode 21 et pénètrent dans le champ électrique régnant entre les électrodes. Les fibres traversant le tamis recueillent une charge de la même polarité que
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le tamis et sont par conséquent repoussées par cette électrode. En se mouvant vers la plaque-électrode, les fibres sont orientées ou se placent parallèlement à la direction du champ.
Les lignes de force électriques pénètrent dans la plaque-électrode 12 perpendiculairement à sa surface et, en se mouvant vers la plaque, les fibres atteignent la surface de la feuille 1 perpendiculairement à ladite surface et l'une des extrémités de chaque fibre s'enfonce dans la colle revêtant la surface de la feuille. Lorsque la surface a été recouverte au degré désiré, ou si complètement que des fibres ne peuvent plus y adhérer, la feuille sort de la chambre 16 par la fente 11 et pénètre dans la chambre de chauffage et de séchage 26. L'élément de chauffage 27 peut être un serpentin à vapeur, une résistance électrique ou tout autre moyen de chauffage convenable.
Les solvants susceptibles de se dégager de la colle par évaporation passent de la chambre 26 par un conduit 28 à un condenseur 29 dans lequel ils sont condensés, le liquide condensé étant recueilli en 31 et les gaz non condensés étant rejetés par un ventilateur 30 à l'atmosphère.
Si la surface garnie de poil n'est pas maintenant assez sèche et assez ferme pour pouvoir être manipulée, on peut la faire passer à travers des fours ou étuves supplémentaires, non représentés, ou la sécher à l'air en la faisant passer sur des rouleaux supplémentaires 32, 33 qui tournent à des vitesses telles que la matière pend sous forme de longues boucles ou festons 34, 35 .Les fibres mal attachées sont ensuite détachées du tissu à l'aide d'une brosse 36 et tombent dans une trémie 37' et la matière est alors enroulée comme indiqué en 37 ou pliée de toute manière dé-
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sirée .
Les fibres constituant le poil peuvent être placées sur le tamis 21 manuellement ou d'autres manières, avant d'être introduites par secouage dans le champ électrique. Il est désirable que les fibres soient fournies uniformément et cependant sans excès si l'on veut une garniture de poil de densité constante. On peut réaliser ces conditions à l'aide du système d'alimentation et de circulation représenté sur la figure 2, dans laquelle 38 désigne un ventilateur qui refoule de l'air par un carneau 40 vers et à travers le tamis 21, cet air passant autour des côtés de la feuille 1 (comme représenté sur la figure 4), descendant dans les trémies 42 et pénétrant de nouveau dans le carneau 40.
On peut régler à l'aide d'un registre 41 la quantité d'air mise en circulation et, étant donné que les fentes 10 et 11 sont assez grandes pour permettre à l'air de pénétrer assez librement, le volume d'air se règle de lui-même .
Les fibres sont introduites de préférence juste en amont du ventilateur dans le système continu précédemment décrit. On place une provision de fibres dans un récipient 39 dont le fond est constitué par un tamis 43. Des parois flexibles 44, 45 permettent au tamis d'être secoué par un mécanisme 46, le poids du récipient 39 étant supporté en majeure partie par des organes 47. Le tamis règle la vitesse à laquelle les fibres pénètrent dans le courant d'air et dissocie les fibres groupées, de sorte que ces fibres sont suspendues séparément dans l'air.
Comme on l'a dit précédemment, la garniture de poil fabriquée suivant l'invention est caractérisée par la façon de placer les éléments destinés à constituer le poil et par
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la disposition des éléments qui en résulte. Une matière utile pour fabriquer les garnitures de poil est un produit appelé "flock" composé de rayonne ou d'une autre fibre coupée en longueurs de 0,8 à 10 mm. Ces fibres sont obtenues à un état plus ou moins enchevêtré et, dans cet état, sont difficiles à fixer à une surface de base. En les secouant à travers un tamis, on obtient un certain degré de séparation, mais si l'on ne se reposait que sur la pesanteur pour provoquer leur dépôt sur une surface enduite de colle, le poil résultant serait irrégulier et un grand nombre des fibres individuelles reposeraient à plat sur la colle .
S'il règne un champ électrique puissant au-dessous du tamis, c'est-à-dire entre la surface du tamis et la surface de l'électrode 12, les fibres traversant le tamis seront soumises à l'action des forces engendrées par le courant électrique,. En comparaison avec la pesanteur, les résultats produits par les forces électriques sont immédiats et déterminés.
Des fibres fines se meuvent en travers du champ électrique si rapidement que l'oeil est incapable de les suivre mais, si l'on observe de grandes fibres et analyse les résultats obtenus, on arrive à cette conclusion que les fibres sont probablement soumises aux forces suivantes :
La plupart des fibres ont ou acquièrent une charge électrique lorsqu'elles pénètrent dans le champ électrique.
En premier lieu, un grand nombre des particules finement divisées portent des charges électriques libres sur leurs surfaces ou dans les pellicules de gaz adhérant à leurs surfaces. Elles ont acquis ces charges lorsqu'elles ont été séparées de masses plus grosses par découpage ou lorsqu'elles ont été exposées dans des espaces contenant des électrons ou ions libres ou amenées au contact de corps chargés. En second lieu, au moment
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où les fibres pénètrent dans le champ électrique, elles peuvent acquérir des charges par industion ou contact, comme décrit dans les manuels traitant de l'électricité et du magnétisme.
Ces charges d'une fibre donnée sont composées de quantités égales d'électricité positive et d'électricité négative qui se déplacent jusqu'aux extrémités opposées de la fibre ( dans la mesure où sa conductivité le permet ) et qui tendent à orienter cette fibre, étant donné que les charges positives attirent ladite fibre vers l'électrode négative et que les charges négatives l'attirent vers l'électrode positive.
Si la fibre entre en contact avec le tamis et que celui-ci possède une polarité positive, les charges négatives seront attirées par le tamis et passeront dans celui-ci, en ne laissant que des charges positives sur l'extrémité opposée de la fibre. La fibre sera alors fortement attirée vers l'électrode négative. Des charges électriques libres tendent à se déplacer lorsqu'elles se trouvent dans un champ électrique et l'action d'un tel champ sur des charges non équilibrées portées par les fibres du poil constitue un facteur important dans l'opération de dépôt des fibres .
Une autre force qui contribue probablement à assurer le dépôt des fibres dans une position déterminée est la force d'orientation du champ électrique. On entend par là la force qui tend à tirer les fibres de façon à les disposer parallèlement aux lignes de force du champ électrique. On peut expliquer cette action à l'aide de la figure 5.66 représente uneibre de rayonne ou de soie suspendue librement dans le champ électrique entre des électrodes 64, 65 .La permitivité ou capacité inductive spécifique de cette fibre est plusieurs fois celle de l'air qui l'entoure et elle offre par conséquent
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un chemin plus facile pour le passage des lignes de force, représentées en 67, entre les électrodes.
Les lignes de force tendent à s'y concentrer, même si elles sont obligées de déformer le champ de la manière représentée. Plus la fibre est voisine de la perpendicularité avec la surface des électrodes et moins il règne de distorsion dans le champ électrique et moins il y a d'énergie libre dans le champ, comme représenté par les lignes de force déformées. On voit ainsi que des forces réelles tendent à orienter et tirer la fibre pour l'amener à la position de la fibre 68, qui est perpendiculaire à la surface de l'électrode 64.
Le champ électrique fournit un autre facteur utile.
Les lignes de force s'étalent aussi uniformément que les conditions le permettent dans l'espace qui sépare les électrodes sur lesquelles elles se terminent. Lorsque des fibres sont présentes et ont été orientées, comme précédemment expliqué, et que des lignes de force se concentrent dans les fibres en raison de leur permitivité élevée et que des lignes de force supplémentaires quittent les fibres en raison des charges électriques de ces fibres, les groupes des lignes de force se repoussent les uns les autres ; d'autres termes, ils cherchent à s'étaler et à se distribuer, et ceci effectue une séparation des fibres. Aucun dispositif mécanique ne pourrait effectuer une telle séparation et une telle distribution de fibres fines.
Il y a aussi lieu de noter que, ainsi qu'on peut l'observer à l'aide d'un microscope, les forces électriques ne font pas obstacle à l'action capillaire ou de mouillage usuelle de la colle, action par laquelle ladite colle monte sur une partie de la hauteur de la fibre et augmente la quan-
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tité de colle assurant l'union entre la fibre et le support.
Des particules déposées électriquement semblent avoir plutôt trop de colle que pas assez autour de l'extrémité attachée.
La mesure dans laquelle la feuille est recouverte de fibres dans un temps donné dépend de plusieurs facteurs tels que la quantité de fibres suspendues dans l'air, le gradient de tension entre les électrodes et la vitesse à laquelle la feuille est entraînée entre les électrodes. En général, on peut considérer qu'on peut régler la densité du poil en réglant la vitesse à laquelle la feuille se meut à travers le champ électrique. La feuille peut se mouvoir régulièrement ou par intermittence, mais un mouvement continu est celui qui donne le poil le plus uniforme.
L'appareil représenté et décrit n'a été indiqué qu'à titre explicatif, et la position et la disposition relatives des pièces peuvent varier grandement. Il est seulement essentiel, pour réaliser l'invention, de prévoir une installation comprenant des moyens pour établir un champ électrique, des moyens pour placer une matière de support enduite de colle dans ce champ et des moyens pour introduire des fibres destinées à constituer le poil dans ce champ.
Les électrodes entre lesquelles est créé le champ électrique-peuvent être placées à des distances variables l'une de l'autre. On a trouvé avantageux d'utiliser des distances de 5 à 12,5 cm entre les électrodes, avec une chute de tension de 20. 000 à 100.000 volts .
Il ressort de la description qui précède que, bien qu'il ait été question de tissus, les garnitures de poil peuvent être constituées sur d'autres matières par le présent procédé, qui consiste essentiellement à placer'une matière
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de support enduite de colle dans un champ électrique et à fournir à cette matière des fibres destinées à constituer le poil, pendant qu'elle se trouve dans le champ. L'invention comprend aussi la matière à garniture de poil comprenant une feuille de support, un liant à la surface de cette feuil- le et des fibres dont une extrémité est noyée dans ce liant, cette matière étant caractérisée par le fait qu'une proportion prépondérante des fibres est sensiblement perpendiculaire à la feuille .
On a attiré l'attention sur l'utilité de l'invention lorsqu'il s'agit de déposer des fibres fines, poils, etc. d'une manière ordonnée et réglable et sur la difficulté d'obtenir un dépôt de ce genre uniquement par un dispositif mécanique. Cette utilité est évidente surtout lorsque la matière formant le poil est composée de fibres ou d'autres éléments de longueur appréciable. Avec des procédés basés uniquement sur l'application de forces mécaniques, on a éprouvé de grandes difficultés à manutentionner des fibres fines de plus de 0,8 mm de longueur. Grâce à la présente invention , les fibres flexibles tendent à se redresser pendant qu'elles s'orientent et il est facile de déposer des fibres de 6 mm de longueur et plus dans des positions espacées et orientées.
Les fibres de la matière dite "flock" sont de longueurs inégales et peuvent être déposées telles qu'elles sont reçues, une opération de tondage étant effectuée ultérieurement si un poil de hauteur constante est désiré .