Procédé de fabrication de feuilles fibreuses à fibres agglomérées et feuille obtenue par ce procédé. Cette invention est relative à un procédé de fabrication de feuilles fibreuses à fibres agglomérées et au produit obtenu par ce procédé. Ce produit peut être utilisé par exemple comme matériel d'isolation, à la préparation de cuir artificiel, etc.
On a déjà proposé et décrit un grand nombre de procédés, et leurs produits, basés sur la saturation ou imprégnation de corps, feuilles, nappes, feutres etc., composés de fibres (tissées ou non tissées, tordues, feutrées, cardées etc.) et d'agglomérants tels que des colles ou agents agglutinants, adhésifs ou liants; beaucoup de ces procédés ont été mis en pratique.
Un des buts usuels de ces pro cédés était d'obtenir un produit capable de remplacer le cuir, et l'on a traité, ou proposé de traiter, les corps composés, fabriqués par ces procédés, par les apprêts et les enduits variés du genre de ceux qui, depuis un temps presque immémorial, ont été appliqués au cuir, ces apprêts et enduits différant suivant l'appli cation particulière à laquelle le cuir ou ses succédanés artificiels étaient destinés. Ces procédés n'ont cependant pas donné des résultats satisfaisants.
Le but de la présente invention est d'é tablir un agrégat, sous forme de feuille, d'un agglutinant et d'une matière fibreuse possé dant de la résistance, de la flexibilité et de l'élasticité à un degré propre à permettre au produit de remplacer le cuir ainsi que d'autres matières.
D'après le procédé suivant l'invention, on comprime une nappe très lâche de fibres non tissées en présence d'un excès d'une substance propre à l'agglutination des fibres, tout en faisant avancer une face de la nappe par rapport à l'autre pendant cette compression.
Ce procédé peut être exécuté comme suit: En premier lieu, dans le but de présenter les fibres à l'action de revêtement d'un agglu tinant ou colle essentiellement comme si chaque fibre était un élément isolé. on em ploie comme corps fibreux à traiter une nappe de fibres lâche et sans consistance, préférable- ment de coton, par exemple une nappe de coton cardé ordinaire. Cette matière a usuelle- ment environ 6 mm d'épaisseur, mais les fibres dont elle se compose n'occupent en réalité qu'une faible partie de la capacité volumétrique comprise entre les surfaces externes de la couche de fibres; les espaces d'air entourant les fibres ont un volume beaucoup plus grand que les fibres elles-mêmes.
Ainsi, les fibres individuelles sont presque aussi séparées et libres en tant que fibres individuelles, que cela est compatible avec la très faible intégrité de la feuille et se prêtent par conséquent bien à un revêtement de chaque fibre, par l'agglutinant. En outre, la quantité nette de matière fibreuse que renferme une feuille saris consistance de ce genre est rela tivement si faible que, si l'on comprime les fibres de façon à en former une feuille pos sédant la même étendue superficielle que la feuille originale, on obtient une feuille très mince et possédant par conséquent un très haut degré de flexibilité.
Pour que le produit possède une résistance approximativement égale ou supérieure à la résistance composée de ses fibres élémentaires, il est bon que l'agglutinant soit incorporé aux fibres en quantité telle qu'il recouvre complètement chaque fibre et l'encastre avec le maximum d'ancrage, et que cet agglutinant soit sensiblement continu dans les espaces compris entre les fibres de façon qu'un effort quelconque s'exerçant dans une fibre soit communiqué à ses voisines et partagé par elles.
Dans le but d'obtenir ce résultat, un agglutinant visqueux et concentré, par exemple une solution diluée par un dissolvant au de gré minimum compatible avec la plasticité, de façon que la perte de volume, après dur cissement, soit relativement légère, est refoulé ou introduit de force dans la feuille lâche et duveteuse sus-indiquée, par exemple dans la nappe de coton cardé, et est pressé dans le sens longitudinal de la feuille, pendant que les fibres elles-mêmes sont déplacées, égale ment dans le sens longitudinal de la feuille et les unes par rapport aux autres, de façon qu'un côté de la feuille, après imprégnation, se trouve déplacé de sa position originale d'une distance approximativement égale à l'épaisseur originale de la feuille oir nappe.
Cette action d'étirage localisée, combinée avec l'intrusion d'rrrr agglutinant épais dans le sens longitudinal de la feuille et des fibres (qui, par l'effet du cardage, sont disposées principalement dans une direction et approxi- mativement parallèlement), a pour effet d'en duire chaque fibre d'un adhésif concentré. La feuille peut ainsi être amenée à contenir un poids d'agglutinant supérieur au poids des fibres. L'agglutinant employé est de préfé rence capable de se durcir ou de se solidifier par l'évaporation de ses solvants err augmen tant de viscosité.
Le déplacement longitudi nal d'une face de la nappe, qui a lieu au moment où s'effectue l'introduction de l'agglu tinant détermine une nouvelle distribution et un enchevêtrement des fibres, qui se placent ainsi à la façon d'un chaume dans la feuille imprégnée.
Cette nouvelle distribution des fibres peut être déterminée principalement en opérant de façon que (au moment où l'agglutinant liquide est introduit et où la feuille est soumise à titre pression) un des côtés de la feuille soit appliqué sur titre surface mobile et adhère à cette surface pendant que l'autre côté de la feuille qui reçoit le liquide adhésif, est soumis à une pression s'exerçant de haut en bas et graduellement croissante, et que cette action oblige les couches supérieures des fibres qui composent la feuille à se mouvoir vers l'ar rière.
De cette manière, les fibres sont dé placées par rapport à la position qu'elles occupaient primitivement dans la feuille, et les extrémités d'un grand nombre de fibres individuelles tendent à suivre le liquide au moment oir il pénètre dans la feuille sous pression, de sorte que les extrémités d'un grand nombre de fibres pénètrent dans les couches de fibres adjacentes, et il s'ensuit que lorsque la couche de liquide adhésif durcit, les différentes couches de fibres s'enchevêtrent avec les fibres des couches adjacentes qui y pé nètrent et sont maintenues dans leur nouvelle position par l'agglutinant.
On emploie de préférence un agglutinant qui contient encore assez de solvant pour permettre à l'élasticité naturelle des fibres de réagir et de ramener l'ensemble de la feuille à une épaisseur égale au quart environ de l'épaisseur de la nappe originale. Cette ouver ture de la structure fibreuse facilite l'évapo ration du solvant de l'agglutinant; lorsque la majeure partie du solvant s'est évaporée, l'agglutinant qui subsiste sur les fibres a un pouvoir adhésif élevé, supérieur au pouvoir des fibres à se séparer par l'effet de leur élasticité naturelle, et la feuille est alors prête à recevoir sa consolidation finale.
Pour la plupart des applications, il suffira de soumettre la matière fibreuse à une opé ration d'imprégnation unique pour incorporer aux fibres une quantité d'agglutinant suffi sante. Si l'on désire en incorporer davantage, on pourra soumettre la feuille à une seconde imprégnation et éliminer de nouveau le sol vant volatil par évaporation.
Dans le but de disposer les fibres à plat pendant l'imprégnation, ainsi que dans le but de supporter la nappe mécaniquement faible, il convient que cette nappe soit amenée au mécanisme à imprégner sur une surface de support mobile telle qu'une courroie, et que la matière d'imprégnation visqueuse soit appliquée sur la face de la feuille opposée à celle qui est en contact avec le support, de telle manière que ladite matière soit pressée, non seulement contre la feuille, mais con trairement à la direction du mouvement de la feuille.
Un mécanisme approprié à cet effet est représenté schématiquement sur le dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 représente une forme d'appareil à imprégner; La fig. 2 représente le fonctionnement de cet appareil: Les fig. 3 et 4 représentent la feuille textile après un premier passage entre les rouleaux et pendant un second passage, res pectivement.
La feuille ou nappe de coton cardé W est entraînée par la courroie B qui se meut sur des rouleaux dont l'un R' est le rouleau in férieur de la paire de rouleaux presseurs, R étant le rouleau supérieur. La surface de la courroie B devient légèrement collante en raison du fait qu'elle reçoit un peu d'agglu tinant liquide, de sorte que la feuille W adhère à cette surface, est convenablement supportée et est tirée d'une façon sûre jus qu'au point où la pression élevée est appli quée.
On dépose sur la nappe, juste à l'avant du rouleau R, un agglutinant visqueux et épais qui, dans le mode de réalisation pré féré, est constitué par une dissolution de caoutchouc; mais qui, pour d'autres applica tions, pourrait être une solution collante appropriée de substances amorphes telles que d'autres gommes, la gutta-percha, la colle forte ordinaire ou bichromatée, ou les com posés ou succédanés de substances de ce genre, cette colle étant si visqueuse que si i'on essayait de tirer une feuille telle qu'une nappe de coton cardé à travers elle, on détruirait probablement la feuille. La provision de colle est maintenue de façon que la masse située à l'entrée du rouleau R ait usuellement une épaisseur de 25 à 38 mm.
Pendant que la traction de la courroie B sur la feuille W tire la feuille entre les rou leaux pour effectuer une compression primaire, la colle est pressée contre la feuille et re pousse les couches de fibres .supérieures vers l'arrière, puis vers le bas. Les extrémités avant des fibres s'entremêlent entre elles et avec la colle dont elles sont enduites, de sorte que le changement de position et de distribution des fibres est très analogue à celui qui aurait lieu si les couches de fibres supérieures étaient mues vers la couche infé rieure suivant des trajets circulaires dont le rayon maximum est la longueur d'une fibre entre les surfaces.
La condensation progres sivement croissante des fibres, combinée avec le mouvement de traction local des fibres les unes par rapport aux autres et avec l'action d'écrasement des surfaces courbes du rouleau R et de la surface opposée de la courroie B, transporte l'agglutinant visqueux longitudi nalement et l'amène dans et sur les fibres pendant que la feuille passe sous la masse agglutinante et entre les rouleaux.
_ Le déplacement des fibres est indiqué à la fig. 2 dans laquelle, si P P' désignent des points placés directement en regard l'un de l'autre sur la nappe originale, comme on le voit à droite du rouleau h, on constate que ces points P P' sont déplacés comme montré à gauche de ce rouleau. Lorsque la feuille émerge des rouleaux, l'élasticité des fibres obligent la feuille à gonfler ou à s'ouvrir; la feuille acquiert une épaisseur égale au quart environ de l'épaisseur primitive de la nappe de coton cardé et présente cri tous les points des interstices séparant les fibres enduites.
L'évaporation du solvant de la @:olle, c'est-à- dire la réaction produisant le durcissement, se trouve ainsi facilitée; la feuille imprégnée est transportée à travers une chambre de séchage et, à sa sortie de cette chambre, est prête à subir une compression additionnelle et secondaire. Si l'on désire imprégner la feuille d'une quantité de matière collante encore plus grande, on peut la faire passer de nouveau, de préférence avant son séchage, à travers des rouleaux à imprégner et la soumettre de nouveau à une imprégnation compressive à l'aide de matière collante.
Le même appareil que celui décrit, ou un appa reil analogue, petit être employé pour un second passage de la feuille (fig. 4); mais la feuille imprégnée par un passage du genre de celui décrit possède urne intégrité et une résistance telles que les précautions observées lors du premier passage en vue de protéger la feuille contre les détériorations ou la désa grégation ne seront pas nécessaires dans un second passage.
De préférence, la longueur <I>a b</I> de la feuille, si 'elle est soumise à Lui second passage, recevra la matière collante sur la face qui reposait sur la courroie de transport pendant le premier passage, et sera renversée bout pour bout, de façon que le déplacement qu'une des faces de la feuille est susceptible de subir par rapport à l'autre s'ajoute au déplacement produit par le pre mier passage au lieu d'en être soustrait.
Des examens microscopiques comparatifs de la feuille de coton avant et après l'im prégnation par le procédé décrit plus haut montrent clairement que chaque fibre a été munie d'un enduit important de colle ou agglutinant qui, lorsqu'on utilise une colle épaisse, peut avoir titre épaisseur aussi grande que celle de la fibre elle-même; que les fibres enduites présentent nu aspect beaucoup plus grossier que les fibres non enduites;
et que la dilatation qui se produit lorsque les fibres cessent d'être soumises à la compression pri maire a eu pour effet d'ouvrir partout les interstices séparant les fibres enduites, celles- ci étant néanmoins unies par des points de contact collés partiels. La feuille, imprégnée de la faon décrite, est ridée, et si on la soumet à une consolidation finale, il convient d'exercer sur elle une tension suffisante pour supprimer ces rides et aplanir la feuille avant d'exercer la compression finale.
La compression secondaire est préférable- ment effectuée entre les rouleaux d'une calandre à laquelle la feuille est amenée sous tension, ce qui écarte les rides et empêche la forma tion de plis dans le produit calandré. Gomme l'opération de séchage élimine presque tout le solvant de la colle, la colle qui reste sur et entre les fibres possède un pouvoir collant très élevé, et, sous l'action de compression des rouleaux de la calandre, lie les fibres les unes aux autres dans une couche mince et imperméable dans laquelle chaque fibre est noyée et ancrée dans une masse de colle et qui est sensiblement continue entre les fibres.
La feuille ainsi obtenue est munie de faces lisses et possède une épaisseur uniforme et les fibres de cette feuille sont disposées d'une façon prédominante dans la direction longi tudinale et vont en s'inclinant d'une face à l'autre dans la même direction, mais d'une façon entrelacée, chaque fibre ayant par exemple des parties placées autrement que dans la direction prédominante, et un grand nombre de ces fibres étant placé d'une façon entièrement différente.
Le produit tel qu'il est complété par la compression finale de la feuille fibreuse imprégnée et séchée, possède une résistance de traction élevée plus grande que celle d'une feuille de cuir qui a été fendue de façon à recevoir la; même épaisseur. Il est aussi extensible et s'allonge considérablement sous une tension exercée dans la direction générale des fibres avant, de se rompre. Dans une direction transversale au sens général des fibres, il est aussi extensible; il possède bien entendu sa résistance de traction maximum dans la direction parallèle à la direction gé nérale des fibres.
Comme agglutinant celui qui donne le meilleur produit pour la plupart des appli cations, est essentiellement une dissolution de caoutchouc contenant environ 20 % de gomme ou composé de caoutchouc et 80 0% de solvant volatil tel que le naphte ou la gazoline. D'autres matières gommeuses, pareillement solubles, peuvent être ajoutées.
Le produit, fabriqué comme décrit plus haut et à l'aide de la colle particulière sus mentionnée, contient autant de matière col lante, en poids, que de fibres, et l'on peut faire en sorte qu'il en contienne davantage, par exemple en faisant passer la feuille plu sieurs fois entre les rouleaux d'imprégnation.
Les propriétés physiques du produit.décrit plus haut sont rendues évidentes par la façon dont il se comporte lorsqu'on le soumet à des manipulations de moulage qui démontrent sa plasticité. Par exemple, une bande ou ru ban de cette matière constitue, en raison de son pouvoir diélectrique élevé, une matière isolante efficace et, lorsqu'elle est enroulée solidement autour d'un câble ou bobine de fil, peut être tendue localement et moulée, après avoir été posée en plusieurs couches, de façon à adapter l'isolement ainsi produit à des objets tels que des noyaux métalliques fendus ou à des gabarits de bobinage.
Lorsque plusieurs couches de cette matière sont dou blées pour former une structure feuilletée avec une matière collante comprimée entre et dans les diverses couches ou épaisseurs, on peut aussi mouler la feuille plus épaisse ainsi formée de façon à lui donner des formes telles que celles des bouts ou contreforts de chaussure, sans déterminer la formation de plis.
Cette propriété est due à la viscosité résiduelle du liant qui, tout en adhérant d'une façon tenace aux fibres, permet néanmoins à la feuille composée de s'allonger soit dans la direction générale dans laquellle les fibres sont placées, soit en travers de cette direc tion; on se rend compte de cet allongement de la feuille en manipulant une feuille de cette manière, par exemple un ruban. Les fibres glissent, se développent et se meuvent dans le liant visqueux, et ce dernier lui-même s'allonge dans la direction de la traction. La façon dont la feuille se comporte est compa rable à celle du cuir extensible dans une ma chine à étirer et fait ressortir l'analogie de la structure de la feuille composée avec celle d'un morceau de cuir.
Ces matières sont toutes deux essentiellement composées de fibres entremêlées dans et par une matière collante vis queuse, et toutes deux résistent à un degré d'allongement mesurable -avant la rupture. Lorsque la dissolution de caoutchouc est la matière agglutinante employée, le produit peut être vulcanisé si on le désire.
On a décrit à titre d'exemple une subs tance collante capable de se durcir en se transformant en une masse plastique collante par l'évaporation d'un solvant à l'air, mais l'agglutination pourrait aussi être obtenue à l'aide d'un composé oléagineux oxydable, par exemple_de l'huile de lin, ou toute substance solidifiable capable d'être rendue plus vis queuse et plus_ collante par traitement; le durcissement pourrait, par exemple;
résulter d'une oxygénation, antérieurement à la com pression secondaire, par- un bain d'air ou de gaz ou d'un -traitement par un réactif chi mique ou par la chaleur, et l'état désiré de pouvoir collant plastique pourrait être complété par n'importe quel autre traitement de réaction par un réactif fluide pénétrant propre à obliger la substance collante parti culière employée à devenir plus ferme ou plus visqueuse et à rester collante et plastique.