La présente invention se rapporte à une installation de production d'un matériel à poil comprenant une enceinte à extrémités ouvertes destinée à recevoir un bloc formé de fils empilés parallèlement les uns aux autres, des moyens de support de l'enceinte supportant cette dernière dans une position telle que les fils du bloc s'étendent dans une direction sensiblement verticale à l'intérieur de l'enceinte, des moyens pour déplacer pas à pas le bloc de fils vers le bas dans une direction parallèle aux fils, chaque pas ayant une longueur égale à la longueur du poil du matériel à fabriquer, des moyens de découpage coopérant avec lesdits moyens de déplacement de manière à découper progressivement à l'extrémité inférieure du bloc de fils une tranche constituant ledit matériel à poil après chaque avance d'un pas du bloc logé dans l'enceinte,
un organe superficiel mobile et des moyens pour former sur ledit organe superficiel une couche d'ancrage faite d'un adhésif.
Par le terme matériel à poil on comprend aussi des tapis et en particulier, à titre de produit industriel nouveau, un tapis à poil soudé, c'est-à-dire constitué essentiellement par des fibres thermoplastiques qui sont fermement ancrées à un support qui est constitué, au moins en partie, par fusion des extrémités inférieures de ces mêmes fibres.
Par le terme matériel à poil on entend également couvrir les articles du genre velours, draperie et tapisserie qui peuvent être fabriqués en utilisant l'installation selon l'invention.
On connaît déjà d'après un brevet des Etats-Unis d'Amérique
N- 3359147, un procédé et un équipement associé pour obtenir, par découpage de blocs de filés, des tranches qui sont ensuite collées sur un support convenable pour produire des tapis. Suivant ce brevet, le découpage du bloc de filés doit être exécuté après avoir humidifié et congelé ce bloc; les tranches sont ensuite dégelées et séchées avant d'être collées sur le support associé.
Il est le but de la présente invention de procurer une installation qui ne requiert aucune congélation préalable pour le découpage du bloc de filés et qui permet donc d'éliminer l'équipement nécessaire pour le procédé suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité pour l'humidification et la congélation du bloc de filés ainsi que pour dégeler et sécher les tranches résultantes.
L'installation selon l'invention comprend des moteurs capables de faire avancer ledit organe superficiel vers l'avant et immédiatement sous le bloc par rapport à ce dernier et par rap port aux moyens de découpage de manière à provoquer le découpage de la tranche et son dépôt progressif sur la couche d'ancrage afin de réaliser sa fixation au fur et à mesure de son découpage progressif.
Le progrès technique obtenu suivant la présente invention par rapport à ce brevet des Etats-Unis d'Amérique est ainsi évident.
On connait également d'après un brevet français N" 1407101, un procédé pour la fabrication de tapis à poil collé en partant d'une nappe dont les fibres sont parallèles suivant la direction longitudinale de la nappe, cette nappe étant ensuite découpée en plusieurs rubans qui sont finalement collés sur un support.
Comme on peut aisément s'en rendre compte, on ne dispose avec ce procédé d'aucune possibilité pour l'obtention de tapis décorés par un dessin, surtout dans le cas d'un dessin en plusieurs couleurs; de plus, une partie seulement des fibres peut être disposée parallèlement dans les nappes cardées et, par conséquent, des poils de longueur différente seront présents dans le tapis fini.
Il a à présent été découvert qu'il existe une possibilité d'obtenir en utilisant l'installation selon l'invention des tapis à poil collé de haute qualité, avec même si nécessaire une décoration par un dessin en plusieurs couleurs, grâce à un procédé continu et totalement automatique, qui permet de produire soit un tapis de longueur pratiquement infinie, lorsque l'on fait appel à un support continu, tel qu'un tissu, soit plusieurs tapis constitués chacun par une tranche découpée du bloc.
Des morceaux ou des dalles formées ou façonnées différemment peuvent également être découpés à partir des tapis obtenus en utilisant l'installation selon l'invention, de maniére à donner les dessins les plus divers lors de leur combinaison. La face inférieure de ces dalles peut être revêtue d'une couche d'adhésif, qui est alors protégé par un papier de protection, de telle sorte qu'elles peuvent être installées directement, après l'enlèvement de ce papier de protection, aux endroits requis.
Comme indiqué précédemment, I'invention permet d'obtenir à la fois des tapis à poil collé et des tapis à poil soudé. Les premiers sont déjà connus par exemple d'après le brevet précité tandis que les seconds sont nouveaux.
Les deux types de tapis comprennent une couche de fibres ou filés constituant le poil du tapis et une couche à laquelle ce poil est ancré et qui sera dénommée ci-après couche d'ancrage. Un support peut éventuellement être ajouté en dessous de cette dernière couche.
La différence essentielle entre les tapis à poil collé et ceux à poil soudé réside en ce que la couche d'ancrage est constituée dans les premiers par une couche d'adhésif et dans les seconds par une couche formée par la fusion partielle du poil et éventuellement du support.
Ainsi, alors que des fibres ou filés naturels, artificiels ou synthétiques peuvent être utilisés en tant que poil pour les tapis à poil collé, seules des matières thermoplastiques, parmi lesquelles les matières plastiques à base de polyoléfine, de polyamide, de polyester et de polyvinyle peuvent être citées à titre d'exemple, peuvent être utilisées pour les tapis à poil soudé.
De nombreux types d'adhésifs commerciaux, à base de chlorure de polyvinyle, de polyuréthanne, de résines d'urée, de résines de mélamine, de latex, etc., peuvent être considérés comme appropriés dans le but précité. En particulier, il s'est révélé particulièrement convenable d'utiliser des adhésifs à base de chlorure de polyvinyle vendus commercialement sous la marque Plastisols et qui peuvent être transformés en un gel dur mais également assez élastique par chauffage jusqu'à une température d'environ 160-180"C.
Les fibres dont est formé le poil du tapis peuvent être de type classique, c'est-à-dire avec une section transversale circulaire, allongée ou analogue, ou ils peuvent être d'un type spécial, c'està-dire avec une section transversale rectangulaire (ou aplatie), triangulaire, étoilée, etc.
Des tapis formés par un poil avec une section transversale rectangulaire, ancré à un support de tissu de fibres de verre, conviennent remarquablement pour l'utilisation en tant que pelouses artificielles telles qu'elles sont nécessaires pour de nombreux jeux (football, golf, tennis, etc.), en tenant compte du fait que l'entretien des pelouses naturelles est très onéreux, en particulier dans des climats secs. La couche d'ancrage des tapis à poil collé ou soudé est habituellement continue et peut avoir une épaisseur de quelques diziémes de millimètre jusqu'à quelques millimètres, cette épaisseur étant de préférence d'environ 1 mm.
Des épaisseurs supérieures entraînent habituellement un gaspillage inutile de filés et d'adhésif, tandis qu'un support trop mince n'assurera pas un ancrage suffisamment ferme du poil du tapis.
Le support peut être constitué par un tissu, un feutre ou une feuille d'une matière appropriée quelconque, éventuellement susceptible de plastification. Ainsi, on peut par exemple faire appel à des tissus de jute, de chanvre, de nylon ou à des toiles de fibres de verre ou encore à un tissu de fibres mixtes, à un feutre par exemple constitué par des fibres de coton ou encore à une feuille de matière plastique gonflée en tant que support.
Bien évidemment, des supports composés comme par exemple une feuille de matière plastique gonflée fixée à un tissu de jute peuvent également être utilisés.
Le choix de la matière de support, ainsi que de la matière du poil, dépendra évidemment de l'utilisation finale pour laquelle le tapis est conçu.
En tout cas, le support peut être fixé à une couche d'ancrage, par exemple par collage, soudage ou couture. Quelques combinaisons de couche d'ancrage et de support convenant particulièrement bien pour des tapis à poil soudé sont données ci-après à titre d'exemple: polypropylène - tissu de coton ou de jute, nylon 66 - toile de fibres de verre, chlorure de polyvinyle - tissu de coton ou de nylon.
Comme indiqué précédemment, dans le cas de tapis à poil soudé, la couche d'ancrage peut être formée dans son ensemble soit par fusion d'une partie d'extrémité du poil, soit, lorsque le support est fait d'une matière thermoplastique compatible avec celle du poil, en faisant fondre une partie du poil et du support.
Ainsi, par exemple, le support peut être constitué par une matière en feuille thermoplastique semblable à celle du poil ou par un tissu revêtu d'une telle feuille de matière thermoplastique.
Les exemples précités sont plus économiques, étant donné qu'ils permettent de réduire la quantité de poil devant être fondue, à la place duquel on utilise une matière moins onéreuse, telle que la feuille.
Il s'est révélé que pour obtenir des tranches à découpage net, pour éviter une perturbation de la disposition mutuelle des fibres et pour obtenir des rendements élevés, un choix convenable des valeurs mentionnées ci-après doit être effectué: vitesse de découpage des tranches, densité ou poids par unité de volume du bloc de filés, processus de formation de la couche d'ancrage et en particulier en ce qui concerne son uniformité.
En ce qui concerne la vitesse de découpage, il s'est révélé que cette vitesse doit être commandée suivant un programme bien défini. Ce programme, bien que variable en fonction du type particulier de filé avec lequel le bloc est réalisé et de la conception de la machine de découpage, présente toujours une caractéristique constante, à savoir de commencer et de se terminer à des très basses vitesses de quelques millimètres par seconde seulement, tout en atteignant une valeur de crête ou maximum, qui peut être supérieure à 5 m par minute, en un point intermédiaire du découpage de la tranche.
En ce qui concerne la densité du bloc de filés, il a été déterminé que la valeur optimum se situe dans la gamme de 100 à 220 kg/m3. Lorsque la densité est comprise dans cette gamme, il n'est habituellement pas nécessaire de former une couche d'ancrage avant le découpage de la tranche.
Toutefois, en formant la couche d'ancrage avant l'opération de découpage, on favorise la régularité de ce découpage et en tout cas une telle couche est indispensable dans le cas de densités de bloc inférieures.
Il a également été déterminé que si l'on doit produire des tapis de haute qualité, il est essentiel que l'épaisseur de la couche d'ancrage soit aussi uniforme que possible et le procédé le plus sûr pour arriver à un tel résultat consiste à appliquer ou à faire fondre, respectivement, une quantité constante (par rapport au temps) d'adhésif ou de matière thermoplastique, respectivement.
Toutefois, ce but ne peut pas être atteint directement, étant donné que l'opération de découpage des tranches survient à une vitesse variable et qu'il s'agit en outre d'une opération discontinue.
Toutefois, on peut obtenir une épaisseur uniforme de la couche d'ancrage en utilisant l'installation selon l'invention en prévoyant deux moyens de compensation avant le découpage de la tranche et après son refroidissement, respectivement. Ces moyens de compensation sont constitués par des boucles du support et du tapis, respectivement, de longueur convenable pour assurer la compensation des variations de la vitesse de découpage, des temps morts, etc.
Les considérations précitées sont valables à la fois pour les tapis à poil collé et pour ceux à poil soudé. Bien évidemment, les processus de fabrication diffèrent entre eux par quelques particularités qui seront décrites plus en détail ci-après.
Tapis à poil collé
Comme déjà mentionné, la couche d'ancrage peut être formée aussi bien avant qu'après le découpage des tranches; en d'autres mots, L'adhésif peut être appliqué à la face inférieure du bloc et/ou à la face supérieure du support (lorsqu'on en utilise un), ou encore à une face de la tranche déjà découpée.
Lorsque l'adhésif est appliqué avant le découpage de la tranche, sa gélification est de préférence achevée après l'opération de découpage, étant donné qu'on peut ainsi obtenir plus aisément une connexion très ferme du poil et de la couche d'ancrage et qu'en outre les temps morts du cycle de fonctionnement peuvent être réduits. Ainsi, dans le cas d'un tapis possédant un support,
L'adhésif dont ont été enduits à la fois le bloc et par exemple également le support sera partiellement gélifié avant de mettre le support en contact avec le bloc, tandis que la prise finale de l'adhésif a lieu après l'opération de découpage des tranches.
Au cours de la fabrication de tapis avec un support, il est également possible, au moyen d'un dispositif spécial qui sera décrit plus en détail ci-après, de réduire la densité du tapis en l'étirant, c'est-à-dire en étendant la ou les tranches découpées. Ceci est obtenu en amenant le support, après avoir été mis en contact avec les tranches, à circuler à une vitesse qui est supérieure à la vitesse de découpage; bien évidemment, dans un tel cas la couche d'ancrage ne peut pas encore avoir fait prise. Lorsqu'un rapport d'étirage exceptionnellement élevé est choisi, L'adhésif sera appliqué au support uniquement et ce même support sera alors mis en contact avec la tranche déjà découpée à laquelle aucun adhésif n'a été appliqué.
L'étirage du tapis permet par exemple d'obtenir des tapis plus souples, d'augmenter le débit et de réduire d'une façon générale les frais de production.
Tapis àpoil soudé
La technique de fabrication pour de tels tapis diffère de celle à poil collé essentiellement en ce que la formation de la couche d'ancrage implique un chauffage de la face inférieure du bloc jusqu'à la température de fusion du filé et en ce que la prise de cette couche est obtenue par refroidissement au lieu de l'être par chauffage.
Toutefois, en pratique, I'équipement conçu pour la fabrication de tapis à poil collé peut être utilisé avec quelques modifications telles qu'indiquées ci-après, également pour la fabrication des tapis à poil soudé.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
La fig. 1 représente schématiquement un mode d'exécution d'une installation selon l'invention à l'aide duquel des tapis à poil collé peuvent être fabriqués.
La fig. 2 est une vue en élévation latérale plus détaillée d'une partie de l'installation de la fig. 1, dans laquelle les tranches sont découpées et collées sur leur support.
La fig. 3 est une vue schématique de l'installation destinée à la fabrication de tapis à poil soudé à la fois de dimensions égales à celles du bloc et en longueur sans fin, les modifications de l'installation requises dans ce dernier cas étant indiquées en pointillés.
Aux dessins, les éléments analogues sont désignés par des références identiques.
Aux fig. la et lb (qui constituent conjointement la fig. 1) ainsi qu'à la fig. 2, la référence 1 désigne le mécanisme de déroulage grâce auquel un rouleau 2 de tissu de support de tapis est supporté et qui est équipé d'un dispositif de frein (non représenté) afin de permettre un déroulage commandé de ce tissu. La référence 3 désigne la machine d'enduisage à lame racleuse, à l'aide de laquelle l'adhésif pâteux est appliqué au tissu.
La référence 4 désigne un dispositif de chauffage, par exemple du type à remise en circulation d'air chaud ou à rayons infrarouges, à l'aide duquel
L'adhésif appliqué à la face inférieure du bloc de filés et étalé sur le tissu. est chauffé et au moins partiellement gélifié (dans le premier cas, le récipient 41 est disposé au < lessus du dispositif 4 dans une position telle que le sommet du dispositif de chauffage est fermé, à la façon d'un couvercle. par la face inférieure du bloc de filés).
La référence 5 désigne une machine d'étalement à rouleaux, à l'aide de laquelle l'adhésif liquide est appliqué à la face inférieure du bloc de filés; dans ce but, la machine est équipée d'un vérin à l'aide duquel le rouleau étaleur peut être soulevé ou abaissé. Un moteur à engrenage à vitesse variable 6 et un rouleau d'étirage 7, recouvert d'une garniture de carde, forment l'ensemble fournisseur. La référence 8 désigne une fosse dans laquelle est logée la boucle de tissu de compensation. La référence 9 désigne une machine à lame en forme de ruban, dont la section supérieure est désignée par la référence 10. une des deux poulies assurant le guidage du ruban de lame étant entraînée par un moteur à engrenage à vitesse variable.
La référence 15 désigne une poulie de guidage dont la distance par rapport à la section supérieure 10 de la lame peut être ajustée à l'aide d'une tige filetée 16 en fonction de l'épaisseur de la tranche. Un rouleau est prévu pour enrouler le tissu de support, lorsque celui-ci est utilisé. La référence 17 désigne un transporteur sans fin comprenant une bande de treillis métallique supportée et guidée par des rouleaux 18, 15, 19, 20, 21, 22 (le rouleau 20 étant un rouleau de tension tandis que le rouleau 18 est un rouleau d'entraînement), transporteur dont la section supérieure sert de support pour le tapis. La référence 25 désigne un transporteur sans fin comprenant une bande de treillis métallique circulant sur un rouleau de guidage 26 ainsi que sur un rouleau d'entrainement 27, un rouleau de tension 28 étant également prévu.
La référence 30 désigne un plateau de gélification qui peut être chauffé jusqu'à 220 C par un fluide chaud mis en circulation. Des rouleaux 29 permettent de repousser la section inférieure de la bande du transporteur sans fin 25 contre le tapis. Une table de refroidissement 31 est maintenue à basse température par de l'eau froide en circulation. Les tables 30 et 31 ainsi que la poulie 15 peuvent être alignées mutuellement de manière à former, conjointement avec le transporteur 25, une chambre dont la hauteur peut être ajustée d'une façon connue en soi en fonction de l'épaisseur des tranches découpées. Un rouleau de traction de tapis 32 est recouvert par un garnissage de pointes. La référence 33 désigne une fosse dans laquelle est reçue une boucle de compensation du tapis. Deux cisailles rotatives 34 sont prévues pour découper à dimension les lisières.
Sur des rouleaux de sup port 35 est porté un rouleau enrouleur 37 pour le tapis. Ce dernier est entrainé par un moteur à engrenage 36, possédant un variateur de vitesse. Comme on peut aisément s'en rendre compte, la vitesse d'étirage ou de traction du tapis est rendue indépendante dans le système décrit précédemment par rapport au diamètre de l'enroulement formé sur le rouleau 37. De plus, aux fig. la et lb, on a prévu un châssis 40 sur lequel le récipient 41 (représenté partiellement en coupe à la fig. 2 afin d'illustrer les faisceaux de filés formant le bloc de filés et le rouleau 38 sur lequel la bande constituant l'une des quatre parois mobiles du récipient 41 est enroulée) peut être déplacé horizontalement à l'aide de roues 43.
Les bandes transporteuses servant de parois pour le recipient 41 sont entraînées à l'aide d'un moteur 45, de telle sorte que le bloc de filés se déplace suivant une direction verticale. La référence 48 désigne un moteur à l'aide duquel le récipient 41 est déplacé, par l'intermédiaire de roues dentées 46 et 47 qui engrènent avec des chaînes 53.
Ce même moteur 48 entraîne également le transporteur supérieur 25, par l'intermédiaire d'un arbre 49, le transporteur infé- rieur 17 à l'aide d'un arbre 50 et le rouleau de traction 32, au moyen d'un engrenage intermédiaire 60, comme représenté à la fig. Ib. Un variateur de vitesse (non représenté) est interposé entre le moteur 48 et l'arbre 49, afin de permettre ainsi un réglage des vitesses de circulation des transporteurs 25 et 17, indépendamment de la vitesse du moteur 48. La référence 44 désigne un ensemble détecteur agencé sur le châssis 42 assurant le support du récipient 41, cet ensemble étant commandé par un rail aisément remplacé (non représenté), à l'aide duquel la vitesse de déplacement du bloc est essentiellement programmée.
L'ensemble détecteur-rail commande, entre autres, le moteur 45 à l'aide duquel le bloc de filés est abaissé, ainsi que, par l'intermédiaire du moteur 48, un embrayage électromagnétique (non représente) et l'arbre 49, ainsi que les transporteurs 17 et 25 et le rouleau de traction 32, ledit embrayage étant dégagé à la fin de l'opération de découpage des tranches, en arrêtant ainsi les transporteurs 17 et 25 et le rouleau de traction 32 et il est réengagé lorsque l'opération de découpage des tranches est remise en route, en assurant donc l'entraînement des transporteurs 17, 25 et du rouleau 32 aux vitesses les plus convenables. On a prévu un rouleau 56, dans lequel un fluide de réfrigération est mis en circulation, afin de refroidir en cas de nécessité l'adhésif appliqué à la face inférieure du bloc de filés.
Le fonctionnement de l'installation sera à présent décrit en se référant au cas le plus complexe, à savoir lorsque l'on utilise un tissu en tant que support du tapis, un plan de fonctionnement complet étant totalement illustré. Le fonctionnement de l'installation dans le cas où il n'existe pas de support peut en être aisément déduit.
On admettra que l'installation fonctionne normalement et que le récipient se trouve à sa position de fin de course de droite, comme représenté à la fig. 2.
Le récipient 41 est donc stationnaire, tandis que les transporteurs 17, 25 et le moteur 45 ont été arrêtés par le détecteur 44,
I'arrêt desdits transporteurs étant une conséquence du dégagement de l'embrayage magnétique, qui permet la rotation de l'arbre 49. Tous les autres éléments de l'installation fonctionnent au contraire.
Ainsi, la boucle de tissu dans la fosse 8 est allongée, tandis que la boucle de tapis dans la fosse 33 est raccourcie.
Le cycle de fonctionnement commence donc par un déplacement inverse vers l'arrière du récipient 41 (voir la fig. 1) et, lorsqu'il passe au-dessus de la lame en forme de ruban 10, le moteur 45 est mis en route par le détecteur 44, de telle sorte que le bloc de filés est abaissé d'une distance prédéterminée, égale à la hauteur requise du poil du tapis. Ledit détecteur met également en route le fonctionnement du vérin de la machine d'enduisage 5, ce qui assure le soulèvement du rouleau associé, tandis que les lampes du dispositif de chauffage 4, à l'aide desquelles de la chaleur est rayonnée vers le haut, sont allumées. Les lampes assurant le rayonnement de la chaleur vers le bas sont au contraire maintenues continuellement allumées, étant donné que le déroulement du tissu de support est réalisé à une vitesse uniforme et sans aucune interruption.
Le récipient 41 en étant déplacé vers la gauche est amené audessus et audelà de la machine d'enduisage à rouleau 5, à l'aide de laquelle l'adhésif est appliqué sur la face inférieure du bloc de filés, puis le récipient est arrêté au-dessus du dispositif de chauffage 4 pendant la période requise pour obtenir le degré de gélification désiré de l'adhésif. L'opération d'enduisage et de gélification de l'adhésif sur la face inférieure du bloc de filés peut éventuellement être répétée plusieurs fois au cours d'un seul cycle de fonctionnement, ou au contraire peut ne pas être exécutée.
Le récipient commencera ensuite son déplacement vers la droite, tandis que les lampes supérieures du dispositif de chauffage 4 sont éteintes, le rouleau de la machine d'enduisage 5 ayant déjà été abaissé. L'adhésif partiellement gélifié sur la face inférieure du bloc de filés est refroidi en cas de nécessité par le rouleau refroidisseur 56, après quoi le bloc est à nouveau déplacé contre la lame en forme de ruban, tandis que l'embrayage électromagnétique est engagé, ce qui assure l'entraînement de l'arbre 49.
L'opération de découpage est mise en route et achevée à une vitesse de quelques millimètres par seconde, tandis que la vitesse maximum est de 5 m par minute ou plus.
Les transporteurs 17 et 25 sont entraînés, par l'intermédiaire de l'arbre 49 et du variateur de vitesse précité, à des vitesses qui sont analogues pour les deux transporteurs mais qui sont habituellement supérieures d'une valeur convenable par rapport à la vitesse de découpage, afin de diminuer ainsi proportionnellement la densité du tapis. La densité ou le rapport d'étirage du tapis peut être ajusté dans de larges limites en modifiant la vitesse des transporteurs 17 et 25 et sa valeur peut être maintenue constante en suivant en synchronisme les variations de la vitesse de découpage.
Les parties de tranche sont successivement découpées, sont pressées sur le tissu (en favorisant ainsi une liaison solide entre le tissu et la tranche et en empêchant toute perturbation des filés dans la tranche), puis elles sont transportées sur la table de gélification 30, où la prise de l'adhésif est achevée, tandis que toutes les autres tranches découpées précédemment sont amenées à la table de refroidisement 31, sur laquelle le tapis est refroidi avant que les lisières ne soient découpées à dimension. Le tapis est finalement enroulé en un rouleau 37.
Après découpage d'une tranche à partir du bloc, un nouveau cycle de fonctionnement est mis en route.
On considérera à présent la fig. 3 et plus précisément sa partie tracée en traits pleins qui représente schématiquement les parties de l'équipement requises pour produire des tapis avec des dimensions égales à celles de la section transversale du bloc. Dans cette figure, le récipient 41 qui peut être déplacé sur son rail de guidage 53, est représenté partiellement en coupe afin d'illustrer les faisceaux de filés et un rouleau 38 sur lequel la bande constituant l'une des quatre parois mobiles de ce récipient, est enroulée. Un déplacement vertical est communiqué au bloc de filés par le moteur 45 qui entraîne les quatre bandes transporteuses constituant les parois de ce récipient 41.
On a en outre prévu un appareil de chauffage à rayons infrarouges 70 à l'aide duquel la face inférieure du bloc de filés est amenée à fondre, tandis que la référence 10 désigne le bord tranchant d'une lame en ruban et la référence 8 une glissière.
Le fonctionnement cyclique se déroule comme suit: après l'abaissement du bloc de filés par le moteur 45 d'une distance égale à la longueur, requise pour le poil du tapis, le récipient est déplacé vers la droite, en franchissant ainsi le dispositif de chauffage à rayons infrarouges, à l'aide duquel une épaisseur prédéterminée des filés est amenée à fondre, en formant ainsi une couche fondue d'épaisseur convenable. Le récipient poursuit ensuite son déplacement vers la droite, en amenant donc le bloc de filés contre la lame 10 en forme de ruban.
La tranche ainsi découpée du bloc peut être considérée, à l'exception du découpage à longueur des lisières et d'éventuelles opérations de finissage, comme un tapis fini qui est envoyé par l'intermédiaire de la glissière 8 à un emplacement d'emmagasinage ou de conservation.
En se référant à nouveau à la fig. 3 dans son ensemble, c'està-dire conjointement avec les éléments d'équipement représentés en traits mixtes, on décrira à présent la production d'un tapis à poil fondu fixé à un support.
Le support est déroulé du rouleau 2 et repose sur un rouleau 15. Le fonctionnement diffère de celui décrit précédemment en ce que la face inférieure du bloc, après avoir été amenée à fondre par l'appareil de chauffage 10, est mise en contact avec le support par le rouleau 15 et y est donc soudée.
Ce support peut à son tour être convenablement chauffé avant de l'amener en contact avec le bloc.
Le découpage d'une tranche et du support a lieu ensuite et le tapis résultant est évacué par l'intermédiaire de la glissière 8, après quoi le cycle suivant est mis en route. Ainsi, on obtient plusieurs tapis isolés, constitués par un nombre égal de tranches.
Il est toutefois possible de produire un tapis continu ou sans fin en plaçant étroitement l'un contre l'autre les bords des tranches adjacentes.
Lorsque l'on connaît le débit de l'appareil rayonnant ainsi que la densité et la qualité des fibres et après avoir établi préalablement l'épaisseur de la couche fondue qui doit être obtenue, la vitesse à laquelle le récipient doit être amené à circuler au-dessus de l'appareil rayonnant peut être calculée.
Il convient également de remarquer qu'il est préférable d'adopter un jet d'air chaud ou d'un autre gaz plutôt qu'une source de chaleur rayonnante, lorsque le revêtement de matière plastique du support doit également être amené à fondre. Bien évidemment, I'installation telle que représentée aux fig. la et lb peut aussi être mise en oeuvre pour une production continue après une modification appropriée, c'est-à-dire en pratique après l'addition du dispositif de chauffage.
Exemple de production d'un tapis à poil soudé
Une installation pilote, comprenant un récipient avec une section transversale utile de 0,4 m2, rempli de filés de nylon (titre: 4200 deniers) et un appareil de chauffage à rayons infrarouges possédant un débit thermique de 27000 calories/heure, a été utilisé. L'appareil de chauffage était situé à une distance de 5 cm par rapport à la face inférieure du bloc de filés.
En maintenant l'appareil de chauffage à son plein débit thermique et en permettant au récipient de se déplacer au-dessus de cet appareil à une vitesse de 13 mm/sec, on a obtenu une couche fondue d'une épaisseur de 0,8 mm.
Après avoir établi les paramètres précédents, on a produit une série d'échantillons avec la longueur du poil fixée à 1 cm. Les tapis résultants ont été essayés quant à l'adhérence du poil sur le support ainsi que quant à l'uniformité de la couche d'ancrage.
Des résultats très satisfaisants et pouvant être parfaitement reproduits ont été constamment obtenus.
The present invention relates to an installation for the production of a pile material comprising an enclosure with open ends intended to receive a block formed of wires stacked parallel to one another, means of support of the enclosure supporting the latter in a position such that the wires of the block extend in a substantially vertical direction inside the enclosure, means for moving the block of wires step by step downward in a direction parallel to the wires, each step having a length equal to the length of the pile of the material to be manufactured, cutting means cooperating with said displacement means so as to gradually cut at the lower end of the block of threads a slice constituting said pile material after each advance of one step of the block housed in the enclosure,
a movable surface member and means for forming on said surface member an anchoring layer made of an adhesive.
By the term pile material is also understood carpets and in particular, as a new industrial product, a welded pile carpet, that is to say consisting essentially of thermoplastic fibers which are firmly anchored to a support which is formed, at least in part, by fusion of the lower ends of these same fibers.
By the term pile material is also meant to cover articles of the type velvet, drapery and upholstery which can be manufactured using the installation according to the invention.
It is already known from a patent of the United States of America
N-3359147, a method and associated equipment for obtaining, by cutting blocks of yarns, slices which are then glued to a suitable backing to produce carpets. According to this patent, the cutting of the block of yarns must be carried out after having moistened and frozen this block; the slices are then thawed and dried before being glued to the associated support.
It is the object of the present invention to provide an installation which does not require any prior freezing for cutting the block of yarns and which therefore makes it possible to eliminate the equipment necessary for the process according to the aforementioned United States patent. for moistening and freezing the yarn block as well as for thawing and drying the resulting slices.
The installation according to the invention comprises motors capable of advancing said surface member forwards and immediately under the block with respect to the latter and with respect to the cutting means so as to cause the cutting of the wafer and its gradual deposition on the anchoring layer in order to achieve its fixation as it is gradually cut.
The technical progress obtained according to the present invention over this patent of the United States of America is thus evident.
Also known from French patent No. 1407101, a process for the manufacture of glued pile carpets starting from a web whose fibers are parallel in the longitudinal direction of the web, this web then being cut into several ribbons. which are finally glued to a support.
As can easily be seen, there is no possibility with this process for obtaining carpets decorated with a design, especially in the case of a design in several colors; moreover, only a part of the fibers can be arranged parallel in the carded webs and, therefore, pile of different length will be present in the finished carpet.
It has now been discovered that there is a possibility of obtaining by using the installation according to the invention high quality glued-pile carpets, even if necessary with a decoration by a design in several colors, by means of a process. continuous and fully automatic, which makes it possible to produce either a belt of practically infinite length, when a continuous support, such as a fabric, is used, or several belts each consisting of a slice cut from the block.
Pieces or tiles formed or shaped differently can also be cut from the carpets obtained using the installation according to the invention, so as to give the most diverse designs when they are combined. The underside of these tiles can be coated with a layer of adhesive, which is then protected by a protective paper, so that they can be installed directly, after the removal of this protective paper, at the places required.
As indicated above, the invention makes it possible to obtain both rugs with glued pile and rugs with welded pile. The first are already known, for example from the aforementioned patent, while the second are new.
The two types of carpet comprise a layer of fibers or yarns constituting the pile of the carpet and a layer to which this pile is anchored and which will be referred to below as the anchor layer. A support can optionally be added below this last layer.
The essential difference between glued pile rugs and welded pile rugs lies in that the anchoring layer consists in the former by a layer of adhesive and in the latter by a layer formed by the partial melting of the pile and possibly support.
Thus, while natural, artificial or synthetic fibers or yarns can be used as pile for glued-pile carpets, only thermoplastics, among which plastics based on polyolefin, polyamide, polyester and polyvinyl can be cited as an example, can be used for welded pile carpets.
Many types of commercial adhesives, based on polyvinyl chloride, polyurethane, urea resins, melamine resins, latexes, etc., can be considered suitable for the above purpose. In particular, it has been found to be particularly suitable to use adhesives based on polyvinyl chloride sold commercially under the brand name Plastisols and which can be made into a hard but also quite elastic gel by heating to a temperature of about 160-180 "C.
The fibers from which the pile of the carpet is formed may be of the conventional type, i.e. with a circular, elongated or the like cross section, or they may be of a special type, i.e. with a cross section. rectangular (or flattened), triangular, star-shaped, etc.
Pile-formed mats with a rectangular cross section, anchored to a backing of fiberglass fabric, are remarkably suitable for use as artificial turf as needed for many games (football, golf, tennis , etc.), bearing in mind that maintaining natural lawns is very expensive, especially in dry climates. The anchor layer of glued or welded pile carpets is usually continuous and may have a thickness of a few tenths of a millimeter up to a few millimeters, this thickness preferably being about 1 mm.
Thicker thicknesses usually result in unnecessary waste of yarns and adhesive, while a backing that is too thin will not ensure a sufficiently firm anchoring of the carpet pile.
The support may consist of a fabric, a felt or a sheet of any suitable material, possibly capable of plasticization. Thus, for example, it is possible to use fabrics of jute, hemp, nylon or fabrics of glass fibers or even a fabric of mixed fibers, for example a felt consisting of cotton fibers or even a swollen plastic sheet as a support.
Of course, composite supports such as, for example, an inflated plastic sheet attached to a jute fabric can also be used.
The choice of the backing material, as well as the pile material, will obviously depend on the end use for which the carpet is designed.
In any case, the support can be fixed to an anchoring layer, for example by gluing, welding or stitching. Some combinations of anchor and backing layer which are particularly suitable for welded pile carpets are given below by way of example: polypropylene - cotton or jute fabric, nylon 66 - glass fiber cloth, chloride of polyvinyl - cotton or nylon fabric.
As indicated above, in the case of welded pile carpet, the anchor layer can be formed as a whole either by melting an end portion of the pile or, when the backing is made of a compatible thermoplastic material. with that of the hair, by melting part of the hair and the support.
Thus, for example, the support may be constituted by a thermoplastic sheet material similar to that of the pile or by a fabric coated with such a sheet of thermoplastic material.
The above examples are more economical, since they make it possible to reduce the amount of pile to be melted, instead of which a less expensive material, such as foil, is used.
It has been found that in order to obtain clean cut slices, to avoid disturbance of the mutual arrangement of the fibers and to obtain high yields, a suitable choice of the values mentioned below must be made: speed of cutting of the slices, density or weight per unit volume of the block of yarns, the process of forming the anchor layer and in particular with regard to its uniformity.
As regards the cutting speed, it has been found that this speed must be controlled according to a well-defined program. This program, although variable depending on the particular type of yarn with which the block is made and the design of the cutting machine, always has a constant characteristic, namely that it starts and ends at very low speeds of a few. millimeters per second only, while reaching a peak or maximum value, which may be greater than 5 m per minute, at an intermediate point in the cutting of the wafer.
With regard to the density of the yarn block, it has been determined that the optimum value is in the range of 100 to 220 kg / m 3. When the density is within this range, it is usually not necessary to form an anchor layer before cutting the wafer.
However, by forming the anchoring layer before the cutting operation, the regularity of this cutting is promoted and in any case such a layer is essential in the case of lower block densities.
It has also been determined that if high quality carpets are to be produced, it is essential that the thickness of the anchor layer be as uniform as possible and the safest method to achieve this is to applying or melting, respectively, a constant amount (with respect to time) of adhesive or thermoplastic, respectively.
However, this goal cannot be achieved directly, since the slice cutting operation occurs at a variable speed and furthermore is a batch operation.
However, a uniform thickness of the anchoring layer can be obtained by using the installation according to the invention by providing two compensation means before the cutting of the wafer and after its cooling, respectively. These compensation means are constituted by loops of the support and of the belt, respectively, of suitable length to ensure compensation for variations in cutting speed, idle times, etc.
The above considerations are valid both for glued pile carpets and for those with welded pile. Obviously, the manufacturing processes differ from one another in some particularities which will be described in more detail below.
Glued pile carpet
As already mentioned, the anchoring layer can be formed both before and after cutting the slices; in other words, the adhesive can be applied to the underside of the block and / or to the upper face of the support (when one is used), or even to a face of the wafer already cut.
When the adhesive is applied before cutting the wafer, its gelation is preferably completed after the cutting operation, since a very firm connection of the pile and the anchor layer can thus be more easily obtained and that in addition the idle times of the operating cycle can be reduced. Thus, in the case of a carpet having a support,
The adhesive with which both the block and for example also the support have been coated will be partially gelled before bringing the support into contact with the block, while the final setting of the adhesive takes place after the cutting operation of the blocks. slices.
During the manufacture of carpets with a backing, it is also possible, by means of a special device which will be described in more detail hereinafter, to reduce the density of the carpet by stretching it, i.e. say by extending the cut slice (s). This is achieved by causing the support, after being brought into contact with the wafers, to circulate at a speed which is greater than the cutting speed; quite obviously, in such a case the anchoring layer cannot yet have set. When an exceptionally high draw ratio is chosen, the adhesive will be applied to the backing only and that same backing will then come into contact with the already cut wafer to which no adhesive has been applied.
The stretching of the belt makes it possible, for example, to obtain softer belts, to increase the throughput and generally to reduce production costs.
Welded pile carpet
The manufacturing technique for such carpets differs from that with a glued pile essentially in that the formation of the anchor layer involves heating the underside of the block to the melting temperature of the yarn and in that the setting of this layer is obtained by cooling instead of by heating.
However, in practice, the equipment designed for the manufacture of bonded pile rugs can be used with some modifications as indicated below, also for the manufacture of welded pile rugs.
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given by way of nonlimiting example and with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 schematically represents an embodiment of an installation according to the invention with the aid of which rugs with glued pile can be manufactured.
Fig. 2 is a more detailed side elevational view of part of the installation of FIG. 1, in which the slices are cut and glued on their support.
Fig. 3 is a schematic view of the installation intended for the manufacture of welded pile carpet both of dimensions equal to those of the block and of endless length, the modifications of the installation required in the latter case being indicated in dotted lines.
In the drawings, similar elements are designated by identical references.
In fig. 1a and 1b (which together constitute FIG. 1) as well as in FIG. 2, the reference numeral 1 denotes the unwinding mechanism by which a roll 2 of carpet support fabric is supported and which is equipped with a brake device (not shown) in order to allow controlled unwinding of this fabric. Reference numeral 3 denotes the coating machine with a scraper blade, with the aid of which the pasty adhesive is applied to the fabric.
Reference 4 designates a heating device, for example of the hot air recirculation or infrared ray type, with the aid of which
The adhesive applied to the underside of the yarn block and spread over the fabric. is heated and at least partially gelled (in the first case, the container 41 is arranged below the device 4 in a position such that the top of the heating device is closed, like a cover. yarn block).
Reference numeral 5 denotes a roller spreading machine, by means of which the liquid adhesive is applied to the underside of the block of yarns; for this purpose, the machine is equipped with a cylinder by means of which the spreader roller can be raised or lowered. A variable speed gear motor 6 and a drawing roller 7, covered with a card lining, form the supplier assembly. Reference 8 denotes a pit in which the loop of compensating tissue is housed. Reference 9 designates a machine with a ribbon-shaped blade, the upper section of which is designated by the reference 10. one of the two pulleys guiding the blade ribbon being driven by a variable speed gear motor.
Reference 15 designates a guide pulley whose distance from the upper section 10 of the blade can be adjusted using a threaded rod 16 depending on the thickness of the slice. A roller is provided for winding the backing fabric when it is in use. Reference numeral 17 denotes an endless conveyor comprising a strip of metal mesh supported and guided by rollers 18, 15, 19, 20, 21, 22 (roll 20 being a tension roll while roll 18 is a roll of tension). drive), conveyor whose upper section acts as a support for the belt. Reference 25 denotes an endless conveyor comprising a strip of metal mesh circulating on a guide roller 26 as well as on a drive roller 27, a tension roller 28 also being provided.
Reference 30 denotes a gelation plate which can be heated up to 220 ° C. by a hot fluid circulated. Rollers 29 push the lower section of the endless conveyor belt 25 against the belt. A cooling table 31 is kept at low temperature by circulating cold water. The tables 30 and 31 as well as the pulley 15 can be mutually aligned so as to form, together with the conveyor 25, a chamber the height of which can be adjusted in a manner known per se depending on the thickness of the cut slices. A carpet pull roller 32 is covered by a spike packing. Reference 33 designates a pit in which a belt compensation loop is received. Two rotary shears 34 are provided for cutting the edges to size.
On support rollers 35 is carried a winding roller 37 for the carpet. The latter is driven by a gear motor 36, having a speed variator. As can easily be seen, the speed of stretching or of tension of the carpet is made independent in the system described above with respect to the diameter of the winding formed on the roller 37. Moreover, in FIGS. 1a and 1b, there is provided a frame 40 on which the container 41 (shown partially in section in FIG. 2 in order to illustrate the bundles of yarns forming the block of yarns and the roller 38 on which the strip constituting one of the four movable walls of the container 41 is rolled up) can be moved horizontally using wheels 43.
The conveyor belts serving as walls for the container 41 are driven by means of a motor 45, so that the block of yarns moves in a vertical direction. Reference 48 denotes a motor with the aid of which the container 41 is moved, by means of toothed wheels 46 and 47 which mesh with chains 53.
This same motor 48 also drives the upper conveyor 25, by means of a shaft 49, the lower conveyor 17 by means of a shaft 50 and the traction roller 32, by means of an intermediate gear. 60, as shown in FIG. Ib. A speed variator (not shown) is interposed between the motor 48 and the shaft 49, so as to allow adjustment of the running speeds of the conveyors 25 and 17, independently of the speed of the motor 48. Reference 44 designates a detector assembly arranged on the frame 42 ensuring the support of the container 41, this assembly being controlled by an easily replaced rail (not shown), with the aid of which the speed of movement of the block is essentially programmed.
The detector-rail assembly controls, among other things, the motor 45 with the aid of which the block of yarns is lowered, as well as, through the motor 48, an electromagnetic clutch (not shown) and the shaft 49, as well as the conveyors 17 and 25 and the traction roller 32, said clutch being disengaged at the end of the slicing operation, thus stopping the conveyors 17 and 25 and the traction roller 32 and it is re-engaged when the The slice cutting operation is restarted, thus ensuring the drive of the conveyors 17, 25 and of the roller 32 at the most suitable speeds. A roller 56 is provided, in which a cooling fluid is circulated, in order to cool, if necessary, the adhesive applied to the underside of the block of yarns.
The operation of the installation will now be described with reference to the more complex case, namely when a fabric is used as a support for the carpet, a complete operating plan being fully illustrated. The operation of the installation in the case where there is no support can be easily deduced therefrom.
It will be assumed that the installation operates normally and that the receptacle is in its right-hand end-of-travel position, as shown in FIG. 2.
The container 41 is therefore stationary, while the conveyors 17, 25 and the motor 45 have been stopped by the detector 44,
The stopping of said transporters being a consequence of the release of the magnetic clutch, which allows rotation of the shaft 49. All the other elements of the installation operate on the contrary.
Thus, the fabric loop in the pit 8 is lengthened, while the carpet loop in the pit 33 is shortened.
The operating cycle therefore begins with a reverse displacement towards the rear of the container 41 (see FIG. 1) and, as it passes over the ribbon-shaped blade 10, the motor 45 is started by the detector 44, such that the block of yarns is lowered by a predetermined distance, equal to the required pile height of the carpet. Said detector also starts the operation of the cylinder of the coating machine 5, which ensures the lifting of the associated roller, while the lamps of the heating device 4, by means of which heat is radiated upwards , are on. The lamps ensuring the radiation of heat downwards are on the contrary kept continuously on, since the unwinding of the support fabric is carried out at a uniform speed and without any interruption.
The container 41 by being moved to the left is brought above and beyond the roll coating machine 5, by means of which the adhesive is applied to the underside of the yarn block, then the container is stopped at the bottom. above the heater 4 for the period required to achieve the desired degree of gelation of the adhesive. The operation of coating and gelling the adhesive on the underside of the block of yarns may optionally be repeated several times during a single operating cycle, or on the contrary may not be carried out.
The container will then begin its movement to the right, while the upper lamps of the heater 4 are turned off, the roller of the coating machine 5 having already been lowered. The partially gelled adhesive on the underside of the yarn block is cooled if necessary by the chill roll 56, after which the block is again moved against the ribbon-like blade, while the electromagnetic clutch is engaged, which ensures the drive of the shaft 49.
The cutting operation is started and completed at a speed of a few millimeters per second, while the maximum speed is 5 m per minute or more.
The conveyors 17 and 25 are driven, via the shaft 49 and the aforementioned variable speed drive, at speeds which are analogous for the two conveyors but which are usually greater by a suitable value compared to the speed of cutting, in order to proportionally decrease the density of the carpet. The density or the draw ratio of the belt can be adjusted within wide limits by changing the speed of the conveyors 17 and 25 and its value can be kept constant by synchronously following the variations in the cutting speed.
The wafer parts are successively cut, are pressed onto the fabric (thus promoting a strong bond between the fabric and the wafer and preventing any disturbance of the yarns in the wafer), then they are transported to the gelation table 30, where the setting of the adhesive is completed, while all the other previously cut slices are brought to the cooling table 31, on which the mat is cooled before the selvages are cut to size. The carpet is finally wound into a roll 37.
After cutting a wafer from the block, a new operating cycle is started.
We will now consider FIG. 3 and more precisely its part drawn in solid lines which schematically represents the parts of the equipment required to produce mats with dimensions equal to those of the cross section of the block. In this figure, the container 41 which can be moved on its guide rail 53, is shown partially in section in order to illustrate the bundles of yarns and a roller 38 on which the strip constituting one of the four movable walls of this container , is coiled. A vertical movement is communicated to the block of yarns by the motor 45 which drives the four conveyor belts constituting the walls of this container 41.
There is further provided an infrared heater 70 by means of which the underside of the yarn block is caused to melt, while the numeral 10 denotes the cutting edge of a ribbon blade and the numeral 8 denotes a. slide.
The cyclic operation proceeds as follows: after lowering the block of yarns by the motor 45 by a distance equal to the length, required for the pile of the carpet, the container is moved to the right, thus passing the device of infrared ray heating, by means of which a predetermined thickness of the yarns is caused to melt, thereby forming a molten layer of suitable thickness. The container then continues its movement to the right, thus bringing the block of yarns against the blade 10 in the form of a ribbon.
The slice thus cut out of the block can be considered, with the exception of the cutting to length of the selvedges and possible finishing operations, as a finished mat which is sent via the slide 8 to a storage location or conservation.
Referring again to fig. 3 as a whole, i.e. together with the pieces of equipment shown in phantom, the production of a fused pile carpet attached to a backing will now be described.
The support is unwound from the roll 2 and rests on a roll 15. The operation differs from that described above in that the lower face of the block, after having been caused to melt by the heater 10, is brought into contact with the. support by the roller 15 and is therefore welded to it.
This support can in turn be suitably heated before bringing it into contact with the block.
The cutting of a wafer and of the support then takes place and the resulting mat is discharged via the slide 8, after which the next cycle is started. Thus, several isolated mats are obtained, made up of an equal number of slices.
However, it is possible to produce a continuous or endless mat by placing the edges of adjacent slices tightly against each other.
When the flow rate of the radiating device is known as well as the density and quality of the fibers and after having previously established the thickness of the molten layer which must be obtained, the speed at which the container must be made to circulate at above the radiating device can be calculated.
It should also be noted that it is preferable to adopt a jet of hot air or other gas rather than a radiant heat source, when the plastic coating of the support is also to be allowed to melt. Obviously, the installation as shown in FIGS. 1a and 1b can also be operated for continuous production after suitable modification, i.e. in practice after addition of the heater.
Example of production of a welded pile carpet
A pilot plant, comprising a container with a useful cross section of 0.4 m2, filled with nylon yarns (grade: 4200 denier) and an infrared heater with a heat output of 27000 calories / hour, was used. . The heater was located at a distance of 5 cm from the underside of the yarn block.
By keeping the heater at its full thermal output and allowing the vessel to move over it at a rate of 13mm / sec, a molten layer 0.8mm thick was obtained. .
After establishing the above parameters, a series of samples were produced with the hair length set at 1 cm. The resulting carpets were tested for adhesion of the pile to the backing as well as for uniformity of the anchor layer.
Very satisfactory results which can be perfectly reproduced have been consistently obtained.