CH648457A5 - Procede et dispositif pour appliquer un additif fluide a de la matiere fibreuse. - Google Patents

Description

La présente invention a pour objets, d'une part, un procédé pour appliquer, dans la production de boudins continus de filtres destinés à l'industrie du tabac, un additif fluide à un flot de matière fibreuse et, d'autre part, un dispositif pour la mise en œuvre du procédé.

Les boudins de filtres, à partir desquels l'on obtient des bouts filtres pour cigarettes, peuvent être réalisés en formant continûment un câble de matière filtrante, par exemple en acétate de cellulose, en un boudin grâce à une machine confectionneuse de boudins, par exemple du type Molins PM5N. D'habitude on ajoute un plastifiant (généralement de la triacétine) au câble avant qu'il ne passe dans la confectionneuse. Après la prise, le plastifiant améliore les propriétés du boudin terminé en le durcissant. Le plastifiant peut aussi avoir des propriétés filtrantes. Il est généralement désirable que les moyens appliquant le plastifiant le distribuent aussi uniformément que possible dans le câble.

Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on établit un flux d'air, on introduit de l'additif fluide dans le flux d'air, et on distribue un mélange d'air et d'additif fluide dans le flot de matière fibreuse grâce au flux d'air.

Quant au dispositif pour la mise en œuvre du procédé, celui-ci est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour fournir un flux d'air en direction et à l'intérieur du flot de matière fibreuse et des moyens pour introduire de l'additif fluide dans le flux d'air, de manière qu'un mélange d'air et d'additif fluide soit distribué à l'intérieur du flot de matière fibreuse par le flot d'air. De préférence, les moyens pour fournir le flux d'air et les moyens d'introduction de l'additif fluide sont agencés de manière que le mélange comprenne de l'additif fluide mousseux.

Dans une forme d'exécution préférée, la matière fibreuse est constituée par un câble de matière filtrante, et l'additif fluide est du plastifiant; sans restreindre son application générale, l'invention sera décrite ci-dessous en se référant à un câble de matière filtrante et à du plastifiant.

Le plastifiant peut être fourni au câble avec l'air ou par l'air ou bien à partir d'une source séparée. Selon une forme d'exécution, le câble de matière filtrante défile devant des moyens atomiseurs destinés à gicler du plastifiant d'un côté du câble, l'air étant dirigé dans le câble depuis l'autre côté de celui-ci. De préférence, les moyens dirigeant l'air sont disposés à l'opposé des moyens atomiseurs et peuvent non seulement améliorer la distribution du plastifiant dans le câble mais empêcher également le passage du plastifiant atomisé au-delà du câble, améliorant ainsi la rétention du plastifiant fourni. Les moyens dirigeant l'air peuvent comprendre une plaque poreuse proche du câble ou en contact coulissant avec celui-ci et à travers lequel de l'air est soufflé dans le câble.

Le plastifiant peut être fourni avec l'air en utilisant un flux d'air pour entraîner le plastifiant. Ainsi le câble peut être déplacé à travers un orifice annulaire à partir duquel de l'air renfermant du plastifiant est soufflé dans le câble. Le plastifiant peut se présenter sous forme de gouttelettes contenues dans le courant d'air jusqu'à ce qu'il atteigne le câble dont les fibres freinent le passage de l'air et du plastifiant, de façon à former de la mousse dans le câble.

Les fibres du câble peuvent contribuer à la formation de la mousse à l'intérieur du câble lui-même en raison de leur déplacement relativement au plastifiant. L'écoulement d'air dans le câble a

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pour effet de distribuer de minces pellicules de plastifiant mousseux à travers le câble. Le plastifiant peut être rendu mousseux à l'extérieur du câble en vue d'une application ultérieure à ce dernier. Le plastifiant peut être rendu mousseux en faisant passer de l'air à travers celui-ci, comme précédemment, et, dans une forme d'exécution préférée, en amenant du plastifiant liquide à une plaque poreuse à travers laquelle on souffle de l'air. Lorsque la mousse est produite à l'écart de la trajectoire du câble, elle peut être convoyée vers le câble. La mousse peut être formée à proximité du chemin de défilement et être déversée simplement sur le câble ou bien elle peut être formée à l'intérieur du câble. En variante, un flot de plastifiant mousseux peut être convoyé (par exemple par un cylindre en rotation ou analogue) le long d'une trajectoire convergeant avec la trajectoire du câble, de manière que la mousse et le câble se fondent ensemble. La distribution du plastifiant à travers le câble et la profondeur d'un flot de mousse convoyé peut être contrôlée par la vitesse du convoyage et le débit d'air.

Le plastifiant peut être amené à des moyens de formation de mousse pour être appliqué ou convoyé au câble en une seule étape. En variante, seule une partie du plastifiant peut être rendue mousseuse pour application au câble. En particulier, on pense qu'une couche de plastifiant mousseux appliquée dans le câble ou sur une surface de celui-ci forme une barrière empêchant ou tendant à empêcher la traversée complète à travers le câble de plastifiant atomisé depuis l'autre côté du câble. Ainsi, une quantité relativement petite de plastifiant peut être amenée à des moyens de formation de mousse pour constituer cette barrière, tandis que la plus grande partie du plastifiant est amenée à un atomiseur traditionnel.

Un agent moussant peut être ajouté au plastifiant si on le désire afin d'augmenter ou de modifier ses propriétés de moussage.

L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple seulement et en regard des dessins, dans lesquels les fig. 1 à 4 sont des vues en coupe de différents dispositifs d'application d'un plastifiant à un câble de matière filtrante.

La fig. 1 montre une chambre d'application 2 à travers laquelle un câble 4 de matière filtrante est tiré par une paire de rouleaux 5 avant d'être transformé en un boudin continu de filtres dans une machine confectionneuse de boudins, par exemple du type Molins PM5N. Le câble 4 passe à travers la chambre 2 à une vitesse dépendant généralement de celle de la confectionneuse (bien qu'on puisse prévoir des variations des vitesses relatives du câble en amont de la confectionneuse et à l'intérieur de celle-ci, afin de varier la quantité ou la densité du câble dans le boudin). Le câble 4 peut être tiré d'une balle (non représentée) sous la forme d'un ruban continu de filaments frisés puis passés à travers une unité d'ouverture du câble dans laquelle celui-ci est étiré et étalé transversalement avant d'arriver à la chambre 2.

Lorsqu'il parvient dans la chambre 2, le câble a par exemple 250 mm de large et 3 à 5 mm d'épaisseur; la chambre, elle, peut par exemple avoir environ 300 mm de large et environ 400 mm de long.

Le plastifiant est amené à la chambre 2 à un débit déterminé par un tuyau 6. Une pompe à déplacement constant, entraînée à une vitesse dépendant de celle de la confectionneuse de boudins (et/ou en fonction d'une quantité mesurée de matière que contiennent les boudins eux-mêmes ou qui leur est fournie, peut être utilisée pour alimenter le tuyau 6 en plastifiant à partir d'un réservoir non représenté. Le tuyau 6 délivre le plastifiant dans une canalisation cylindrique creuse 8 de distribution qui porte une bande 10 en matériau poreux s'étendant dans le sens de la longueur de la canalisation 8 et à travers une fente 12 pratiquée dans sa paroi. Le plastifiant est transféré par la bande poreuse 10 à la surface extérieure de la canalisation 8 d'où il est continûment enlevé par une brosse rotative 14. La brosse 14 tourne à une vitesse relativement élevée (par exemple 2000 tr/min), de sorte que ses brins prélèvent ou arrachent le plastifiant de la surface de la canalisation 8 (et de la bande 10) et le projettent sous forme de fines gouttelettes vers le câble 4 en mouvement'. Des chicanes 16 et 18, en interceptant des gouttelettes, restreignent l'angle de projection à la portion du câble 4 en mouvement située en regard d'une plaque poreuse 20 constituant la paroi inférieure d'une chambre 22 alimentée en air sous pression par un tuyau 24.

Lorsque le dispositif est en marche, le câble 4 est de préférence proche de la plaque 20 ou en contact coulissant avec celle-ci et l'air quittant la chambre 22 en passant à travers la plaque et dans le câble transforme le plastifiant contenu dans le câble en une mousse qui est retenue dans le câble. La nature fibreuse du câble 4 et son déplacement devant la plaque 20 contribuent à former la mousse. Généralement, une partie du plastifiant giclé vers le haut par la brosse 14 atteint le côté opposé (ou supérieur) du câble de sorte que la mousse peut être distribuée à travers le câble par l'air s'écoulant à travers la plaque 20. La pression régnant dans la chambre 22 peut être réglée de manière que le débit d'air à travers la plaque 20 soit contrôlé de façon correspondante afin de maintenir une distribution régulière de la mousse dans le câble.

Le plastifiant déposé sur le côté supérieur du câble contribue à lubrifier le déplacement du câble 4 s'il est en contact coulissant avec la plaque 20. En variante, ou en plus, l'air s'écoulant à travers la plaque 20 peut être suffisant pour créer un palier pneumatique apte à faciliter le mouvement du câble 4. Si néanmoins le freinage du câble 4 est toujours important, la plaque 20 peut être construite de manière qu'une partie de l'air émanant de la chambre 22 soit dirigée obliquement vers l'avant (comme indiqué dans la partie de gauche de la plaque 20). Pour les applications normales toutefois, un matériau idoine pour la plaque 20 est constitué par un polyéthylène perméable à haute densité, par exemple l'un d'une gamme de matériaux produits sous la marque Vyon par Porvair Limited de Kings Lynn en Angleterre. On peut utiliser, notamment, le matériau Vyon DM ayant une épaisseur de 20 mm et des pores d'une dimension moyenne de 0,06 mm, permettant ainsi d'obtenir un débit d'air d'environ 5 m3/m2/min, sous une pression de 4000 Pa (0,6 psi). (Le Vyon DM convient aussi pour la bande 10.)

Pour obtenir le débit d'air souhaité à travers la plaque 20, la pression dans la chambre 22 est maintenue au-dessus de celle qui règne dans la chambre 2. En général, la différence de pression est de l'ordre de 2000 à 6000 Pa (0,3 à 1 psi). L'air envoyé par le tuyau 24 pour maintenir la pression dans la chambre 22 est de préférence ionisé, contribuant ainsi à la neutralisation des charges électrostatiques pouvant se former dans la chambre 2 et sur le câble 4.

Il est préférable de maintenir la pression dans la chambre 2 à la pression atmosphérique ou juste en dessous de manière à réduire les pertes de plastifiant associées aux fuites d'air de la chambre. Une extraction contrôlée de l'air de la chambre 2 est assurée au moyen d'une pompe (non représentée) qui soutire l'air à travers un tamis grossier 26, afin de retenir les petites particules de matière fibreuse qui se sont détachées du ruban, puis dans un tuyau de sortie 28. L'aspiration de l'air à travers le tuyau 28 peut être contrôlée par un capteur de pression disposé dans la chambre 2. ;

Le plastifiant qui est giclé vers le haut par la brosse mais n'est pas retenu par le câble 4, par exemple celui intercepté par les chicanes 16 et 18, peut tomber sur le fond de la chambre 2, d'où il est reconduit au réservoir par un tuyau de drainage 30. Un tamis grossier 32 est prévu pour retirer du plastifiant, avant d'être retourné au réservoir, les particules de matière fibreuse provenant du câble.

La fig. 2 montre un autre dispositif permettant d'appliquer du plastifiant à un câble. Le câble 4 passe sous une surface de guidage 34 à une extrémité de laquelle du plastifiant mousseux 36 est introduit sur la surface supérieure du câble. Le plastifiant mousseux 36 est formé en amenant du plastifiant sur une plaque poreuse 40 depuis une canalisation distributrice 38, plaque à travers laquelle de l'air est amené depuis une chambre de pression 42. La région de formation de la mousse est délimitée entre la canalisation 38 et une chicane 44 disposée le long du bord opposé de la plaque 40. Le plastifiant mousseux 36 se déverse par-dessus la chicane 44 et sur la surface supérieure du câble 4. Le rapport entre le débit du plastifiant et la vitesse du câble 4 est tel qu'une couche relativement mince de plastifiant mousseux est entraînée sur et/ou dans la couche supérieure du câble 4.

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Le dispositif selon la fig. 2 peut être utilisé comme source de plastifiant supplémentaire avec une source principale comprenant des moyens pour gicler du plastifiant contre la surface inférieure du câble 4. Il semble que, en appliquant la couche de plastifiant mousseux supérieure juste en amont de l'endroit où la majeure partie du plastifiant est giclée, les gouttelettes ou la majorité d'entre elles qui auraient sinon traversé le câble sont ainsi empêchées de le faire par la couche supérieure du câble imprégné, laquelle va retenir ces gouttelettes. Ainsi, les filaments dans la couche supérieure sont reliés par de nombreuses pellicules minces de plastifiant formées par le processus de moussage. Ainsi, la rétention du plastifiant fourni et sa distribution à travers le câble sont améliorées.

Dans une forme d'exécution préférée, le dispositif selon la fig. 2 peut être positionné dans une chambre d'application de plastifiant, en amont de la région d'application principale du plastifiant, et avantageusement au point d'entrée du câble dans la chambre ou à proximité de ce point. Ainsi, le dispositif selon la fig. 2 peut être incorporé à, ou près de, l'entrée de la cuve 2 du dispositif décrit dans le fascicule du brevet GB N° 2054342. Ce sont avantageusement environ 10% de la quantité totale de plastifiant requis qui sont fournis par le canal 38, tandis que les 90% restants sont appliqués par gi-clage. Le dispositif selon la fig. 2 peut également être utilisé en combinaison avec le dispositif selon la fig. 1, de sorte qu'il va se trouver juste en amont de la plaque 20.

La fig. 3 présente une autre forme d'exécution dans laquelle l'ensemble du plastifiant est transformé en une couche de mousse. Le dispositif de formation de mousse est semblable à celui de la fig. 2 et comprend une canalisation distributrice de plastifiant 46, une chambre de pression 48 et une plaque poreuse 50. Le plastifiant est rendu mousseux entre la canalisation 46 et une barrière 52, l'extrémité éloignée de celle-ci étant située à proximité d'un cylindre rotatif 54 recouvert d'une couche mince de feutre relativement dense.

Le plastifiant est fourni à la canalisation 46 au débit requis pour imprégner le câble 4. De l'air est appliqué à travers la plaque 50 et le cylindre 54 est mis en rotation de manière à maintenir et à transférer sur le cylindre une couche de plastifiant mousseux suffisante pour imprégner de façon homogène le câble 4. Le cylindre 54 peut tourner à une vitesse périphérique à peu près égale à la vitesse du câble, et une couche de plastifiant mousseux d'environ la même épaisseur que le câble peut être appliquée au câble 4 au sommet du cylindre 54 de manière que le câble et la mousse se fondent ensemble comme indiqué dans le dessin. Toutefois, le cylindre 54 peut tourner plus lentement afin de convoyer et de transférer une couche de mousse plus épaisse. En général, la distribution du plastifiant à travers le câble 4 peut être contrôlée par la quantité d'air délivrée à travers la plaque 50, la vitesse du cylindre 54 et, éventuellement, la température du plastifiant (qui influence la viscosité et partant la mouillabilité du câble).

La fig. 4 montre un dispositif servant à introduire du plastifiant dans le câble dans une partie amont de la confectionneuse, c'est-à-dire en aval de l'unité d'ouverture du câble où le plastifiant est généralement appliqué. La trajectoire du câble depuis l'unité d'ouverture du câble passe (dans le sens indiqué) dans une unité 56 d'insufflation et d'injection du câble, à travers des conduites 58 et 60 et entre une roue de succion 62 et un ruban de papier d'enveloppage 64. Ensuite, le câble compressé passe sous un doigt-guide 66 (pourvu d'un capteur de pression 68) et dans la partie de la confectionneuse servant à la formation et à la fermeture du boudin.

L'unité 56 comprend une partie intérieure conique 70 entourée par une partie extérieure 72 délimitant avec la partie intérieure un espace annulaire 74 présentant une sortie annulaire 76. De l'air comprimé est introduit dans l'espace 74 à travers des orifices d'admission 78 pour créer un flux annulaire d'air pénétrant par la sortie 76 dans la matière fibreuse avec, par exemple, un débit d'environ 0,2 m3/min. Ce flux d'air tend à compenser l'effet de défrisage de la matière fibreuse par étirage lors de son introduction dans la confectionneuse de boudins de filtres. L'air en excès ainsi entraîné avec la matière fibreuse peut être enlevé de manière contrôlée par la roue de succion 62 et par des orifices d'échappement d'air 80 et 82 pratiqués entre les conduites 58 et 60 ou dans ceux-ci.

Pour plus de détails concernant la construction et le fonctionnement d'un dispositif semblable à celui de la fig. 4, on pourra se référer au fascicule du brevet GB N° 1588506.

La partie extérieure 72 de l'unité 56 comprend une canalisation distributrice annulaire 84 pour le plastifiant qui est pourvue d'un passage annulaire ou d'une série annulaire de passages 86 débouchant dans la sortie annulaire 76 pour l'air. Le plastifiant envoyé à la canalisation 84 est injecté dans la matière filtrante alors que l'air s'écoule à travers la sortie 76. On peut utiliser l'écoulement d'air devant les passages 86 pour favoriser l'écoulement du plastifiant hors de la canalisation 84 grâce à un effet venturi. Dans tous les cas, l'écoulement d'air devant les extrémités des passages 86 assure une atomisation du plastifiant; un moussage du plastifiant à l'intérieur de la matière fibreuse peut également s'effectuer en raison, notamment, du mouvement relatif du plastifiant et de l'air d'entraînement d'une part et de la matière fibreuse d'autre part. Le débit d'air élevé qui entraîne le plastifiant, et sa force d'impulsion en particulier, assure une distribution complète et homogène du plastifiant à travers la matière filtrante.

Afin d'assurer une distribution idoine du plastifiant, il est souhaitable de contrôler l'atomisation du plastifiant à sa sortie des passages 86 de la canalisation 84. En particulier, la dimension des gouttes atomisées est importante. Un facteur important à cet égard est la viscosité du plastifiant. Etant donné que celui-ci peut varier considérablement avec la température, des moyens peuvent être prévus pour maintenir et fournir à la canalisation 84 le plastifiant à une température constante.

Une unité 56, pourvue de moyens 84 et 86 d'amenée du plastifiant peut être utilisée sans la roue de succion 62 pour retirer de l'air entraîné dans le câble, mais dans ce cas le débit de l'air devra probablement être diminué. En retirant de l'air entraîné dans le câble on peut utiliser un débit d'air élevé pour assurer une distribution adéquate du plastifiant dans le câble. Si l'on supprime les moyens de rétraction d'air en aval de l'unité 56, on court le risque de produire un écoulement d'air en sens inverse du mouvement du câble, si l'on utilise un débit d'air élevé. Cela aurait pour effet d'affecter le défilement et la distribution du câble et pourrait conduire à des pertes de plastifiant.

Tout ou partie du plastifiant requis pour imprégner le câble peut être appliqué par l'unité d'insufflation 56. Si l'unité 56 n'applique qu'une partie de l'ensemble du plastifiant, le reste peut être appliqué par des dispositifs comme ceux représentés aux fig. 1, 2 ou 3 ou d'autre manière.

Bien que les dispositifs décrits en regard des dessins concernent l'application de plastifiant à des câbles sensiblement continus de matière fibreuse, l'utilisation d'air pour appliquer du plastifiant à des matières fibreuses et pour le distribuer à l'intérieur de ceux-ci (notamment sous forme de mousse) n'est pas limitée à des matières fibreuses de cette forme. Par exemple, on peut appliquer de cette façon du plastifiant (ou autre additif fluide) à un flot de matière fibreuse comprenant des longueurs relativement courtes de fibres.

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Claims (18)

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1. Procédé pour appliquer, dans la production de boudins continus de filtres destinés à l'industrie du tabac, un additif fluide à un flot de matière fibreuse en mouvement, caractérisé en ce qu'on établit un flux d'air, on introduit de l'additif fluide dans le flux d'air, et on distribue un mélange d'air et d'additif fluide dans le flot de matière fibreuse grâce au flux d'air.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange est de l'additif fluide mousseux.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mélange est formé en un lieu à l'écart du flot de matière fibreuse et est convoyé au flot de matière fibreuse sous la forme d'un courant sensiblement continu d'additif fluide mousseux.

4. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (20, 42, 48, 54, 74) pour fournir un flux d'air en direction et à l'intérieur du flot de matière fibreuse et des moyens (14, 36, 46, 86) pour introduire de l'additif fluide dans le flux d'air, de manière qu'un mélange d'air et d'additif fluide soit distribué à l'intérieur du flot de matière fibreuse par le flux d'air.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour fournir le flux d'air (20, 42, 48, 54, 74) et les moyens d'introduction de l'additif fluide (14, 38, 46, 86) sont agencés de manière que le mélange comprenne de l'additif fluide mousseux.

6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens pour fournir le flux d'air comprennent des moyens (20, 42, 48, 54, 74) pour former un courant d'air, et une zone de mélange délimitée par la jonction entre les moyens de formation du courant d'air et les moyens (14, 38,46, 86) d'introduction d'additif fluide.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone de mélange est située à l'intérieur du flot (4) de matière fibreuse.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de formation du courant d'air comprennent des moyens (74) pour injecter de l'air dans le flot de matière fibreuse.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (62) pour retirer de l'air du flot de matière fibreuse en une position en aval de la zone de mélange.

10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone de mélange se trouve à l'écart du flot de matière fibreuse, et en ce que les moyens pour fournir un flux d'air comprennent des moyens (20, 54, 56) pour convoyer un mélange d'air et d'additif fluide.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de convoyage (54) comprennent une surface de convoyage sans fin pour un flot de mélange d'additif fluide et d'air.

12. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que les moyens (20, 42,48, 54, 74) de formation du courant d'air et les moyens (14, 38, 46, 86) d'introduction de l'additif fluide convergent sur la zone de mélange de directions différentes.

13. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (14, 86) d'introduction de l'additif fluide dans le flux d'air sont agencés de manière que de l'additif fluide soit convoyé avec le flot (4) de matière fibreuse vers la zone de mélange.

14. Dispositif selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que les moyens (20) de formation du courant d'air et les moyens (14) d'introduction de l'additif fluide sont disposés de part et d'autre du flot (4) de matière fibreuse.

15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de formation du courant d'air comprennent une plaque poreuse (20) proche du flot (4) de matière fibreuse.

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens d'introduction de l'additif fluide comprennent des moyens atomiseurs (14).

17. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 16, caractérisé en ce qu'un mélange d'air et d'additif fluide est distribué à l'intérieur d'une couche du flot (4) de matière fibreuse, et en ce que des moyens pour fournir de l'additif fluide sont disposés de manière à fournir de l'additif fluide au reste du flot.

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que la couche est située d'un côté du flot (4) de matière fibreuse, et en ce que les moyens pour fournir de l'additif fluide comprennent des moyens atomiseurs pour diriger de l'additif fluide contre l'autre côté du flot.