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La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication de bourrages de presse-étoupe et à des bourrages de presse-étoupe obtenus suivant ce procédé.
L'on utilise en générale pour la fabrication de bourrages de presse- étoupe, des fibres en combinaison avec des matières solides à action lubrifiante, ainsi qu'avantageusement aussi avec des liants et des produits lubrifiants liqui- des à pâteux, tels que cires, graisses ou huiles.
L'on a déjà proposé de fabriquer des bourrages de presse-étoupe de ce genre en préparant des fils à partir de matières fibreuses, par exemple de l'asbeste, et en bobinant avec ce fil des bobines, avantageusement de telle sorte que le fil se croise dans les enroulements individuels des bobines, après quoi ces bobines sont imprégnées avec un liant, par exemple du caoutchouc naturel ou synthétique, et ensuite le produit lubrifiant solide, par exemple du graphite, est appliqué.
L'on a de même déjà proposé de fabriquer des bourrages tubulaires de presse-étoupe par bobinage de feuilles ou de nappes de matière fibreuse du genre papier, des produits lubrifiants solides étant alors également ensuite ap- pliqués ultérieurement sur la surface, avantageusement après humidification avec un liant tel que de la colle ou une solution de caoutchouc.
Les douilles ainsi graphitées sont alors aplaties en accordéon, dans un outillage de presse qui a exactement les diamètres intérieur et extérieur du presse-étoupe, pour constituer finalement un bourrage de presse-étoupe lisse et résistant. Grâce au graphitage exécuté préalablement, toute la surface est re- couverte par une mince couche de graphite.
De tels bourrages, le plus souvent réalisés à partir de papier encol- lé, n'ont pas une grande résistance à l'eau, à la vapeur et à d'autres liquides.
La mince couche de graphite adhérant superficiellement se consomme cependant rapidement après un temps relativement court, de telle sorte que la fibre sèche provoque alors un frottement très élevé.
Pour ces raisons, de tels bourrages n'ont le plus souvent pas une longue durée et ils présentent d'importants inconvénients qualitatifs.
L'on a en outre déjà fabriqué, à partir de pâtes fibreuses liées avec du caoutchouc ou avec ure matière fibreuse, de minces feuilles dans une calandre, du graphite étant ajouté préalablement à ces pâtes dans certaines limites. Le pourcentage de graphite ne peut toutefois pas, pour des raisons techniques de fabrication, dépasser le plus souvent 20 % et en aucun cas 50 %. Les bourrages de presse-étoupe enroulés ainsi fabriqués sont assez durs et, en raison de leur relativement faible teneur en graphite, ne présentent pas de très bonnes qualités de glissement.
Finalement, l'on connaît aussi déjà des bourrages de presse-étoupe qui sont bobinés à partir de toiles tissées ou fabriquées à partir de fils du genre soie artificielle, les fils de soie étant fabriqués en répartissant dans la solution de viscose ou dans un bain de la matière à filer du graphite colloï- dal, qui est alors également copulsé par l'ajutage de filage lors de la fabrica- tion des fils individuels. Les fibres ou fils de ce genre sortant de l'ajutage de filage dans le précipitant ou se formant par durcissement de la pâte filée consistaient donc en un mélange homogène de soie artificielle et de graphite fi- nement divisé dans chaque fil individuel.
Si même ces fils contenant du graphite et constituant les éléments des boùrrages de presse-étoupe donnent un certain effet lubrifiant, celui-ci est encore très imparfait parce que la quantité de graphite est trop faible et que ce graphite ne se trouve pas à la surface des fils et ne se présente pas non plus sous forme de fines petites écailles. Il s'est aussi révélé que l'imprégnation de tous les bourrages de presse-étoupe con- nus, qui sont bobinés à partir soit de fils et de produits tissés avec ceux-ci,
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soit de feuilles ou de nappes du genre papier, ne présente aucune durée satisfai- sante, parce qu'alors le graphite ne se trouve qu'à la surface des fils tissés ou des feuilles, mais non à l'intérieur .
Dans le présent procédé pour la fabrication de bourrages de presse- étoupe contenant des fibres sous forme de fils et des matières solides à effet lubrifiant, la nouveauté réside en ce que l'on applique les matières solides à action lubrifiante sur les fibres servant à la fabrication des fils d'une façon telle que chaque fibre individuelle en soit enveloppée autant que possible de toute part, après quoi l'on fabrique à partir de ces fibres individuelles des fils et à partir de ces fils le bourrage d'une façon connue en soi, avantageuse- ment suivant un procédé courant dans la technique textile.
Avec ce procédé, l'on peut partir de fibres des types les plus dif- férents , c'est-à-dire aussi bien de fibres organiques telles que du coton, de la laine, de la soie, de la soie artificielle, des fibres à base de polytétra- fluor éthylène, des fibres de polyamides, etc., que des fibres inorganiques, par exemple de l'asbeste, des fibres de verre, des fibres de quartz, de la laine de scories ou de roche, etc.
Comme composant lubrifiant, l'on envisagera en premier lieu le graphi- te ; cependant, d'autres additifs pulvérulents ayant des propriétés lubrifiantes conviennent aussi, par exemple du mica, du talc, du bisulfure de molybdène, etc., et en outre certaines poudres métalliques, par exemple de plomb, de cuivre, d'é- tain, d'aluminium, de zinc.
En pratique, l'on procède en ajoutant la matière solide à action lubrifiante, par exemple le graphite, pendant le traitement des fibres individuel- les, de telle sorte que ces fibres sont entourées de toute part par les particu- les à action lubrifiante dès avant la production d'un fil. En pratique, l'on ajoutera donc le graphite ou autre additif solide aux matières fibreuses lors de la fabrication du fil ou plus tard sur la machine à carder.
L'utilisation simultanée d'un liant est alors très avantageuse.
Ce liant peut être des types les plus divers, et être par exemple constitué par un adhésif organique ou même inorganique. L'on peut recommander en particulier les caoutchoucs naturels et synthétiques, tels que des polymères et copolymères d'isobutylène, d'éthylène, de styrolène et de leurs homologues ; lechlorure de polyvinyle, l'éther de polyvinyle, l'acétate de polyvinyle, des alcools poly- vinyliques, le polyacrylonitrile, des esters polyacryliques, des amides polyacry- liques, des polyuréthanes, des polycaprolactames, des polymères d'acide adipique et de ses dérivés; des isocyanates, des polyesters, des résines d'acide téréphta- lique, des matières artificielles halogénées, en particulier contenant du fluor;
des résines phénoliques, crésyliques et d'autres résines de condensation, des résines et caoutchoucs siliconés; des colles animales, végétales et synthétiques; des liants inorganiques comme du silicate de potassium, etc.
Ces liants peuvent se présenter sous les formes les plus diverses: liquides, produits en fusion, solutions, émulsions, latex et suspensions. L'on applique le liant sous ces formes sur les fibres, éventuellement conjointement avec un agent de coagulation, par exemple un acide, un sel à action acide ou un autre électrolyte. Dans le cas de latex de caoutchoucs, aucun agent de coagula- tion n'est en général nécessaire en présence d'asbeste.
L'application sur les fibres peut se faire des façons les plus di- verses, par exemple par immersion des fibres, qui ne doivent cependant pas se présenter sous la forme d'un fil, dans une solution ou dispersion d'un liant ; l'on agite ou répand les fibres libres dans une dispersion ou solution du liant avec l'additif solide à action lubrifiante, l'on travaille à fond l'ensemble et l'on précipite alors, par coagulation du liant, ce dernier conjointement avec l'additif à action lubrifiante sur les fibres. La pâte est alors séchée, divisée en fibres et filée de la façon courante.
Par application ou projection d'un tel
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liquide ou d'une telle solution sur les matières fibreuses séchées, au plus tard sur la machine à carder, avec l'application ultérieure du lubrifiant solide ou aussi par immersion, recouvrement ou projection à l'aide de mélanges des solu- tions ou dispersion contenant le liant et les matières solides finement divisées à action lubrifiante, l'on obtient des produits de départ pour la fabrication des fils. Dans chaque cas, l'application des matières solides soit suit le recouvre- ment des fibres individuelles à l'aide du liant, soit se fait conjointement avec l'application du liant. Lorsque les matières solides sont appliquées après le liant, on peut les déposer soit par saupoudrage, soit par voie électrostatique.
Lorsque les fibres individuelles sont recouvertes de l'une des façons précitées, avec les matières solides et avantageusement aussi avec le liant, elles sont transformées de la façon courante par filage en fils. Lorsque les agents lubrifiants adhèrent suffisamment aux fibres, l'on peut se passer de l'ad- dition de liants.
Une autre méthode pour la fabrication de tels fils consiste à pré- parer, à partir des fibres individuelles et des matières solides à effet lubri- fiant ainsi qu'avantageusement avec les liants, une pâte ou pulpe dans le genre de celle utilisée dans la technique du papier et à transformer cette pâte en feuilles ou voiles du genre papier qui sont ensuite découpées en petites bandes, après quoi ces petites bandes sont torsadées (comme pour faire des cordes en papier), de telle sorte que l'on obtient des fils genre filasse tordue qui sont usinés de la même façon que précédemment pour former les bourrages.
Cet usinage peut se faire de diverses façons: soit en préparant des bobines dont les couches individuelles sont avantageusement croisées, ce qui donne aux bobines une résistance suffisante ; soit aussi en préparant, par les méthodes connues dans la technique textile, des tissus, filets ou entrelacs sous forme de bandes dont la largeur correspond approximativement à la longueur axiale des bourrages désirés, ou encore l'on fabrique des bandes plus larges, on les bobine en un long rouleau et l'on découpe ultérieurement ce rouleau en bour- rages ayant la longueur axiale désirée.
Au lieu d'utiliser des tissus ou filets, l'on peut aussi prévoir, pour le bobinage des bourrages, que l'on tresse ou natte les fils, soit tels quels, soit après transformation en filés plus larges, autour d'un noyau et en bobinant les tresses assez largement pour que les bourrages aient l'épaisseur désirée.
Encore une autre possibilité consiste à enrouler un fong filé du type précité autour du noyau métallique à entourer par le bourrage à l'endroit désiré et l'on produit de cette façon le bourrage sur place.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se réfé- rant aux dessins schématiques annexés, dans lesquels:
Les figures 1 et 2 représentent en coupe et en plan un bourrage, bobiné à partir de couches de fils individuelles, sous forme d'une bobine.
La figure 3 est une vue en perspective d'un bourrage obtenu par bo- binage d'un tissu ou d'un filet.
La figure 4 est une vue en perspective du tressage sur un noyau de fil ou filés, afin de former un bourrage.
La figure 5 est une vue en perspective dubobinage d'un long fil uni- que du type précité sur un arbre, afin de fabriquer un bourrage sur place.
Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, le bourrage est bobiné à partir de plusieurs couches de fil 2, les sens des fils 3 et 4 dans deux couches superposées étant différents,de telle sorte que les fils se croi- sent mutuellement et donnent par conséquent à la bobine de fil une résistance
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suffisante. A la figure 3, le bourrage est fabriqué par bobinage d'une bande de tissu ou de filet 6 sur un noyau 15, de façon à former un rouleau 5. A la figure 4, un fil 8 ou encore des filés quelque peu élargis préparés à partir de tels fils et tressés en une bande sont bobinés sur un noyau 15, après quoi la bobine 7 ainsi préparée est retirée du noyau et est utilisée comme bourrage.
La figure 5 représente le bobinage d'un long fil 9 sur un arbre 10, dont le diamètre en 12 est quelque peu supérieur à celui en 13. La référence 11 désigne un épaulement entre les deux sections d'arbre de diamètres différents, épaulement à partir du- quel l'on commence le bobinage du fil et l'on continue ce bobinage jusqu'à ce que la bobine du fil enroulé sur la section 13 soit approximativement aussi haute que la section 12.
Grâce à l'enrobage suivant l'invention de pratiquement toutes les fibres individuelles avec les matières solides à effet lubrifiant, il est possi- ble d'incorporer une très grande quantité de celles-ci dans le bourrage de presse- étoupe. Tandis qu'avec les procédés connus précédemment, dans lesquels les fils, tissus ou feuilles ne sont recouverts qu'extérieurement par les additifs à effet lubrifiant, par exemple avec du graphite, l'on ne pouvait incorporer au plus que 30 à 40% en volume de ces additifs solides dans le bourrage, il est au contraire possible suivant la présente invention d'en incorporer jusqu'à 80% en volume en plus au bourrage d'une façon telle que ces matières solides à effet lubrifiant se répartissent uniformément sur toute la section du bourrage.
Il s'ensuit que le bourrage contient une réserve anormalement importante de matières solides à action lubrifiante, qui ne peuvent pas aisément être éliminés par délavage ou par friction. De nombreuses matières lubrifiantes solides de ce genre se présen- tent sous la forme de paillettes ou de plaquettes, qui donnent, grâce à leur réseau de cristallisation caractéristique ,des coefficients de friction parti- culièrement faibles. D'autres additifs, par exemple de la poudre de plomb, d'alu- minium ou de cuivre, sont en général si mous qu'ils prennent également très ra- pidement en fonctionnement une forme de plaquettes et influencent alors aussi favorablement la friction.
L'on peut encore aussi ajouter aux bourrages certains agents chimi- ques poar l'amélioration de caractéristiques déterminées, par exemple pour amé- liorer la résistance à des agents froids et chauds, tels que l'eau ordinaire, l'eau d'alimentation de chaudières, l'eau de mer, ainsi que des acides, lessives et solutions de sels ; en outre à des solvants organiques et inorganiques et à leurs mélanges, à des huiles, des gaz et à des aliments, médicaments, etc. Parmi ces produits d'addition, l'on peut en particulier recommander des silicones et matières artificielles fluorées sous forme huileuse ou caoutchouteuse. L'on peut en général utiliser dans ce but les diverses matières citées ci-avant comme li- ants.
L'on peut incorporer ces agents et d'autres soit déjà aux fibres, soit en- core aux bourrages finis et en fait sous forme de solutions, de masses fondues, d'émulsions ou de suspensions. L'on peut ajouter de la même façon aux fils ou aux bourrages des graisses ou encore en imprégner, de façon connue, les bourrages finis EXEMPLE 1.
Des fibres filées d'asbeste ou d'autres matières premières fibreuses sont travaillées, dans une proportion d'environ 60 %, avec 35% de graphite pul- vérulent et 5 % de latex de caoutchouc naturel (sur la base de l'état anhydre) suivant le procédé courant dans l'industrie du papier dans un moulin à cylindres, c'est-à-dire en ajoutant de l'eau en quantité environ 50 fois supérieure, ce qui provoque l'enveloppement des fibres par le graphite. La quantité d'eau peut quel- que peu varier suivant le genre ou l'état des fibres. L'essentiel est que la quantité d'eau atteigne 10 à 100 fois la quantité de matières solides et qu'elle augmente avec l'accroissement de la proportion de fibres dans le mélange.
Afin d'accélérer et améliorer l'adhérence du graphite sur les fibres, l'on peut coaguler le latex par addition d'une trace d'acide. Le mélange est
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alors transformé sur un crible longitudinal ou circulaire en feuilles du genre papier, qui sont à nouveau transformées en fibres, après séchage, sur une ouvreu- se ou machine analogue. L'on obtient par conséquent des fibres individuelles qui sont chacune complètement enveloppées de graphite.
Ces fibres enveloppées de graphite sont alors transformées en fils par des procédés courants dans l'industrie textile. On les file d'abord sur une carde, de façon courante, en ruban, qui est alors filé par torsion sur un métier à filer et est retordu sur une retordeuse. Les fils ainsi obtenus imbilés de graphite peuvent être transformés par tressage sur une tresseuse ou par tissage et ensuite confection du tissu, tissé ou tressé en bourrages de presse-étoupe.
EXEMPLE 2.
10 parties de fibres de coton sont mélangées avec une suspension de 87 parties de graphite et une quantité de solution à 20% d'acrylate de nitrile dans de la diméthylformamide telle que la quantité d'acrylate de nitrile corres- ponde à 3 parties en poids. Pour l'addition, l'on applique la suspension de graphite et de la solution d'acrylate de nitrile sur les fibres, tandis qu'elles se déplacent sur des surfaces chauffées. Le solvant se volatilise ainsi et l'on obtient des fibres individuelles complètement enveloppées de graphite qui sont usinées suivant la technique textile courantedécrite dans l'exemple 1. L'on arri- ve alors à un rapport de volumes entre les fibres de coton + liant et le graphite d'environ 23 :77.
EXEMPLE 3.
L'on fait passer des fibres filées d'asbeste de la façon courante dans une carde ou double carde et l'on traite alors le voile de carde, après qu'il quitte le tambour et le peigneur, avec une suspension de graphite qui est constituée par 95 parties en poids de graphite et 100 parties en poids d'un latex de néoprène à 5% et en fait d'une façon telle que toutes les fibres soient com- plètement enveloppées de graphite, ce qui nécessite un rapport de volumes d'en- viron 80 parties de graphite pour 20 parties d'asbeste + liant. L'on sépare en- suite l'agent de dispersion par échauffement et l'on usine alors le voile de fi- bres graphitées de la façon courante par frottage en ruban de carde qui est transformé par tissage, tressage ou aussi par simple bobinage sur un mandrin ou une tige en un bourrage.
EXEMPLE 4.
Des fibres filées libres d'asbeste sont aspergées d'une quantité de solu- tion de nitrocellulose dans de l'amylacétate telle que le rapport entre les quan- tités d'asbeste et la solution de nitrocellulose sans solvant soit de 98:2. L'on applique alors, par un procédé de floconnage électrostatique, un mélange à par- ties approximativement égales de talc et de mica d'une façon telle que chaque fibre individuelle soit complètement enveloppée et en fait aussi rapidement que possible après l'aspersion avec la solution de nitrocellulose, lorsque la masse fibreuse est encore collante ou adhésive. L'on peut de cette façon.appliquer assez de mélange de talc et de mica pour que le rapport en volume de talc + mica et de fibres + liant soit d'environ 70:30.
EXEMPLE 5.
8 parties en poids de fibres brutes de laine de cellulose ayant une longueur de 80 à 30 mm sont mis en suspension dans de l'eau, de la façon courante au moyen d'un moulin à cylindres, après quoi l'on ajoute 90 parties en poids de graphite naturel avec 98 à 99 % C. La quantité d'eau atteint ici environ 20 à 50 fois celle de fibres. Ensuite, l'on ajoute du latex de caoutchouc naturel en une quantité correspondant à deux parties de substance sèche et finalement un agent de coagulation, par exemple un acide faible ou de l'alun. Grâce à cet agent, le caoutchouc et le graphite sont précipités sur les fibres de telle sor- te que le mélange peut être transformé en une nappe de fibres homogène.
Cette
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nappe est divisée en fibres, après séchage, à l'aide d'une ouvreuse, après quoi les fibres sont usinées en un ruban sur une carde et finalement sur une fibreuse en un filé à partir duquel l'on prépare un tissu ou un tissé qui fournit alors les bourrages de presse-étoupe finis. Dans les bourrages, le rapport en volumes entre les fibres + liant et le graphite est d'environ 15 :85.
EXEMPLE 6.
Dans une solution de 3 parties d'acétate de polyvinyle (calculées sur la base de la substance sèche) dans de l'acétate d'amyle, l'on introduit en agitant, successivement :10 parties de bisulfure de molybdène, 76 parties de fine poussière de plomb et 15 parties de fibres de chrysotylasbeste.
La masse est séchée par évaporation du solvant. Les gros morceaux se formant sont découpés en fibres dans une ouvreuse et le produit fibreux est trai- té de la même façon que dans l'exemple 5. Le rapport en volumes entre les fibres + liant et le plomb + le bisulfure de molybdène est d'environ 14:46.
Il doit être entendu que l'invention n'est en aucune façon limitée aux exemples de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour la fabrication de bourrages de presse-étoupe, qui contiennent des fibres sous forme de fils et des matières solides à effet lubri- fiant, caractérisé en ce que l'on applique d'abord, sur les fibres utilisées pour la préparation des fils, la matière solide à effet lubrifiant, d'une façon telle que chaque fibre individuelle en soit enveloppée autant que possible de toute part, lesdites fibres individuelles servant à préparer des fils dont on fabrique, de façon connue en soi, les bourrages.