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PROCEDE ET DISPOSITIF DE RECEPTION
DE FIBRES MINÉRALES
L'invention a trait aux techniques de réception de
fibres minérales dites d'isolation, notamment de fibres de
verre, en vue de la séparation sous les machines de fi-
brage, des fibres et des gaz ambiants - notamment des gaz
induits ou ayant servi à l'étirage de ces fibres - afin de
fabriquer un matelas de laine minérale.
Une étape importante de la fabrication des produits à
base de fibres minérales telles des fibres de verre est
celle de leur collecte sous les machines de fibrage. Cette
opération a notamment pour but la séparation des fibres et
des grandes quantités de gaz générées par le fibrage par
les brûleurs et surtout par induction d'air. Cette sépara-
tion s'opère de façon bien connue par aspiration au travers
d'un dispositif de réception perméable aux gaz et imper-
méable aux fibres.
Un type de dispositif de réception courant dit récep
fion à bandes est décrit par exemple dans le brevet US-A-3
220 812 où il est proposé de réceptionner les fibres pro
venant d'une série de machines de fibrage sur un convoyeur
unique du type bande sans fin, perméable aux gaz et sous
lequel est placé un caisson sous dépression ou mieux une
pluralité de caissons sous dépression indépendants. Dans ce
type de réception, les machines de fibrage peuvent être
rapprochées jusqu'aux limites de leurs encombrements res-
pectifs ce qui permet des lignes relativement courtes ; ce
point n'étant pas négligeable si l'on sait que certaines
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lignes de production peuvent atteindre le nombre de 9 ma-
chines de fibrage ou plus, chaque machine de fibrage étant
d'un diamètre de l'ordre de 600 mm par exemple. De plus, la
seule limite inférieure au grammacJe (ou masse surfacique)
du feutre produit est celle dictëe par les problèmes de
tenue mécanique, ce qui autorise donc la fabrication des
produits les plus légers susceptibles d'être obtenus.
Toutefois, l'obtention des produits lourds pose de
nombreux problèmes - dans la suite de ce mémoire, on entend
par produits lourds des produits dont le grammage est par
exemple supérieur à 2,5 kg/m~ s'agissant de produits en
laine de verre dont le micronaire est de 3 pour 5 g. à
l'exception des produits denses obtenus par moulage et
pressage qui n'entrent pas directement dans le cadre de la
présente invention. Cette difficulté d'obtention s'explique
aisément par le fait que plus le matelas que l'on cherche à
produire est lourd, plus la quantité de fibres qui se dé-
posent sur une même surface de la bande sans fin est grande
et donc plus grande est la résistance au passage des gaz.
Pour compenser cette moindre perméabilité, on doit exercer
une dépression plus grande qui a pour conséquence un écra-
sement du feutre par la pression des gaz, écrasement sur-
tout sensible dans la partie inférieure du feutre qui cor-
respond aux fibres récoltées en premier lieu. De ce fait,
les performances mécaniques du produit surtout au niveau
des reprises d'épaisseur après compression sont moins
bonnes. La dégradation de la qualité du produit qui en ré-
sulte est bien sensible dès que la dépression doit être
portée au-delà de 8000 à 9000 Pa, alors que dans certaines
installations une dépression de plus de 10 000 Pa est déjà
nécessaire pour des matelas dont le grammage est de 2500
g/m2~
Pour remédier à cet inconvénient, on peut certes
n'aspirer que partiellement les gaz afin de limiter la dé
pression à une valeur n'endommageant pas le feutre, mais il
se produit alors un phénomène de refoulement des fibres en
direction des machines de fibrage. outre qu'il nuit à un
bon étirage, ce refoulement des gaz entraîne une augmenta-
tion de la température dans la hotte de fibrage et donc un
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risque de pré-gélification du liant, c'est-à-dire d'une
polymérisation du liant alors que les fibres sont encore à
l'état unitaire, ce qui lui ôte presque toute activité. De
plus, ce refoulement peut provoquer la formation de mèches,
c'est-à-dire d'ensembles denses de fibres agglomérées, qui
nuisent à l'homogénéité du produit, à son aspect et
abaissent sa résistance thermique.
On peut également chercher à réduire la vitesse de
passage des gaz au travers des feutres en écartant les ma
chines de fibrage les unes des autres. Toutefois. le gain
réel est très faible car l'augmentation des dimensions de
la hotte entraîne une augmentation de l'induction d'air et
donc de la quantité d'air à aspirer.
Dans une variante connue de la demande de brevet
EP-A-102 385, il a été proposé de séparer la réception en
deux parties recevant chacune les fibres produites par une
machine de fibrage sur deux. La réception comporte alors
deux convoyeurs orientés l'un vers l'autre, de façon à
rassembler les deux demi-feutres formés. Ce type de récep
tion présente l'avantage de fournir des produits d'un bel
aspect extérieur dû à la présence sur les deux faces de
croûtes surencollées qui améliorent la tenue mécanique du
produit. Toutefois, l'encombrement de la réception est plus
grand que dans une réception traditionnelle et surtout il
peut se produire pour les forts grammages un début de
polymérisation du liant avant la réunion des demi-feutres
qui amorce un délaminage du produit.
Cette notion d'une subdivision des réceptions a été
développée par ailleurs dans la publication US-A-4 120 676
qui propose d'associer à chaque machine de fibrage une
unité de réception, la ligne de production étant ainsi
conçue comme une juxtaposition de modules de base pro-
duisant chacun un feutre relativement mince, les différents
feutres minces étant ultérieurement empilés pour ne plus
former qu'un feutre de grande épaisseur.
Cette conception modulaire permet de maintenir cons-
tantes les conditions de fibrage quelque soit le produit
fabriqué. Toutefois, elle suppose que les produits les plus
légers soient obtenus avec une ligne utilisée trës
~~~?~~'~0
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largement en dessous de sa capacité théorique ce qui n'est
guère intéressant du point de vue économique.
Un autre exemple de modularisation des lignes de pro
duction de laine minérale est donné par les réceptions
dites à tambours associëes à un nappeur. Dans ce cas exem
plifié par la publication US-A-2785728, la réception s'ef-
fectue sur des organes en rotation du type tambours. On
prépare un primitif d'un faible grammage au moyen d'un
dispositif de réception faisant face à une ou deux machines
de fibrage, constitué d'une paire de tambours tournant en
rotation inverse dont la surface perforée permet l' aspira-
tion des gaz par des dispositifs idoines placés dans les
tambours. Le primitif se forme entre les tambours et tombe
selon un plan vertical avant d'être repris par le nappeur,
c'est-à-dire un dispositif pendulaire qui le dépose en
couches entrecroisées sur un convoyeur où on obtient le
feutre du grammage élevé voulu.
Ces conceptions modulaires des réceptions permettent
en théorie de viser une gamme de produits bien plus large
dans la mesure où on débute systématiquement par la pro
duction d'un feutre de faible grammage.
Toutefois, cela suppose un investissement initial plus
grand avec de plus la multiplication des équipements an-
nexes (dispositifs d'aspiration et de lavage notamment).
Par ailleurs, les moyens de cloisonnement des réceptions
conduisent à un grand espacement des machines de fibrage et
on en vient à des lignes de production exceptionnellement
longues dès lors que l'on multiplie le nombre des machines
de fibrage.
De plus, les risques de délaminage et d'inhomogénéité
du produit interdisent la production des feutres de plus
faibles grammages. Ainsi un nappeur impose t-il un primitif
d'au moins 100 g/mz en-dessous duquel sa résistance méca-
nique serait insuffisante notamment pour supporter les
mouvements du pendule, et un nombre suffisant de couches
superposées - pour avoir une optimisation de la répartition
avec en tout point du feutre un même nombre de couches.
Par ailleurs, opérer systématiquement avec le même
débit de masse fibrée revient certes à se placer dans des
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conditions favorisant la reproductibilité des paramètres du
fibrage et par la même leur optimisation, mais c'est sur
tout se priver de l'extraordinaire capacité des machines de
fibrage à fonctionner selon des débits de matière fibrée
allant par exemple de 1 à 10.
Enfin, à qualités de fibres égales, un produit est
commercialisé à un prix moindre lorsque son grammage dimi-
nue. I1 paraît donc peu judicieux de se placer alors jus-
tement dans le cas où la ligne produit les plus faibles
tonnages.
L'invention a pour but une conception nouvelle des
réceptions d'unités de production de feutres en laine mi-
nérale, notamment en laine de verre, tendant à élargir la
gamme des produits susceptibles d'être fabriqués par une
même ligne de production ; cet élargissement de la gamme
s'étendant à la fois vers les faibles et les forts
grammages de manière à accroître la polyvalence de la ligne
de production, tout en préservant ou même améliorant la
qualité des produits obtenus. La gamme des produits fabri-
gués va par exemple de 300 g à 4000 g/m~ ou plus en asso-
ciant éventuellement un nappeur.
L'invention propose un procédé de réception pour la
séparation de fibres et de gaz produits par une pluralité
de machines de fibrage en vue de l'obtention d'un matelas
en laine minérale, procédé selon lequel les fibres sont
collectées par aspiration des gaz, chaque machine de fib-
rage i ayant sa propre zone de collecte Zi, les fibres
collectées dans les différentes zones de collecte Zi étant
évacuées hors de la zone de collecte par une ou plusieurs
zones Zi, ce procédé de réception se caractérisant par le
fait que les surfaces des zones de collecte Zi sont crois°
santes dans le sens de l'augmentation des grammages sur
lesdites bandes transporteuses.
En d'autres termes, plus une machine de fibrage i est
proche du lieu de formation finale, plus la zone de col
lecte Zi qui lui est affectée est grande, ce qui permet de
compenser la plus grande résistance au passage des gaz due
à la dépose sur les mêmes bandes transporteuses des fibres
provenant des machines de fibrage plus éloignées.
CA 02020070 2000-10-18
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Avantageusement, on opère à taux de refoulement cons-
tant.
Par taux de refoulement, on entend le pourcentage de gaz non
aspiré au niveau de la réception. De préférence, ce taux est nul,
même pour les machines de fibrage en aval de la ligne. Les
surfaces de collecte sont de préférence délimitées d'un
côté par les bandes transporteuses elles-mêmes qui forment
de ce fait des bandes réceptrices. On compense l'augmenta-
tion de la résistance aux passages des gaz due à la dépose
des fibres provenant de machines de fibrage en amont (tou-
jours en considérant la ligne orientée dans le sens de dé-
filement du primitif). I1 doit être noté que les réceptions
selon l'invention sont des réceptions communes à plusieurs
machines de fibrage et de préférence â 3 ou plus machines
de fibrage. Le nombre de réceptions par ligne de production
n'excède donc généralement pas deux, ce qui permet d'éviter
les inconvénients d'une modularisation excessive.
Par contre, l'accroissement de la surface de collecte
dans les zones de forts grammages permet de maintenir dans
celles-ci des niveaux de dépression relativement faibles,
par exemple avantageusement inférieurs à 4000 Pa, c'est-à
dire à un niveau bien inférieur au niveau pour lequel on
observe les premiers dommages pour des fibres de grande
qualité telles des fibres de verre dont le micronaire est
par exemple de 3 pour 5 g.
Avantageusement, on choisit d'opérer avec le même ni-
veau de dépression pour toutes les surfaces de collecte.
Autrement dit, on compense totalement d'une zone de col-
lecte à l'autre, la moindre perméabilité du feutre imputa-
ble à l'épaisseur de feutre déjà déposée en provenance des
autres machines de fibrage - et ceci sans nuire à l'aspi-
ration, car comme indiqué au préambule n'aspirer qu'une
partie des gaz conduirait à un refoulement des fibres avec
surtout la formation de mèches et donc l'obtention d'un
produit de moins bonne qualité.
La présente invention concerne plus spécialement les
cas où les hauteurs de chute des fibres diffèrent selon
leurs machines de fibrage d'origine, c'est-à-dire tous les
cas où les bandes transporteuses ont une trajectoire qui
n'est pas horizontale mais est généralement convexe.
Suivant l'invention, les surfaces des zones de collecte Zi
croissent avec la distance moyenne que doivent parcourir
les fibres pour atteindre ces zones de collecte Zi.
Avantageusement, on ne modifie donc rien à la position
des machines de fibrage - et donc aux dimensions des tores
(fibres et air) issus de ces machines de fibrage, mais on
modifie l'angle d'inclinaison à la normale à la surface de
collecte par rapport à l'axe de rotation des tores. Plus
cet angle d'inclinaison est grand et plus la surface de la
bande collectrice interceptée par le tore est grande, ce
qui permet ainsi de mettre en oeuvre l'invention sans mo-
difier substantiellement l'entraxe des machines de fibrage.
De façon préférée, cette variation de l'angle d'in-
clinaison est effectuée en continue de façon à éviter les
angles vifs qui pourraient nuire à la qualité finale du
feutre. La bande réceptrice sur laquelle se déposent les
fibres issues des différentes machines de fibrage suit
alors une trajectoire qui au moins dans sa portion termi-
nale est celle courbe convexe par exemple elliptique.
Eventuellement, on peut également combiner l'utilisa-
tion de surfaces réceptrices convexes avec une augmentation
de l'entraxe entre deux machines de fibrage situées dans
les zones de plus forts grammages et/ou avec une inclinai
son progressive des axes de rotation des machines de
fibrage, ces deux méthodes permettant elles aussi l'ac-
croissement des surfaces des zones de collecte.
De préférence les machines de fibrage sont réparties
par groupes de par exemple 3 ou 4 formant autant de modules
de réception que de groupes: à chaque module correspond
ainsi un primitif et tous les primitifs formés sont ensuite
rassemblés avant d'être conduits sous la forme d'un feutre
unique dans l'étuve de polymérisation du liant. Géné
ralement au plus deux modules de réception sont nécessaires
même pour des lignes de production de fort tonnage. On a
ainsi une modularisation de la réception, mais une mod-
ularisation qui se veut limitée dans des proportions beau-
coup plus réduites que selon l'art antérieur.
_ g _
Selon les cas les modules de réception peuvent être
disposés en série les uns à la suite des autres avec un
seul canal d'alimentation en verre pour toutes les machines
de fibrage ou en parallèle avec dans ce cas autant de ca-
s naux d'alimentation en verre fondu que de modules de ré-
ception. A la suite, le rassemblement des primitifs
s'opèrent par superposition en couches parallèles ou en
couches entrecroisées, le choix entre ces deux modes de
superposition s'effectuant notamment en fonction des den-
sités voulues pour les produits définitifs.
I1 peut être également avantageux de disposer pour
chaque module de réception non d'une mais de deux bandes
réceptrices convergentes se faisant face et symétriques
l'une de l'autre, les fibres déposées sur l'une ou l'autre
bande étant rassemblées en un feutre unique à l'extrémité
commune des bandes réceptrices. Dans ce cas, le lieu de
formation finale du feutre est situé au point de conver-
gence des deux bandes réceptrices.
Comme la puissance nécessaire à l'entraînement des
bandes réceptrices est fonction de la masse de fibres dé
posées sur chacune d'elles, il est préférable de répartir
le nombre des machines de fibrage en parts égales pour
chaque bande réceptrice ce qui permet de simplifier la
synchronisation des vitesses des deux bandes réceptrices,
synchronisation nëcessaire pour éviter que les deux primi-
tifs formés ne glissent l'un sur l'autre. Si les machines
de fibrage sont en nombre impair, la dernière machine de
fibrage a de préférence une surface de collecte partagée
entre deux bandes rëceptrices, la symétrie du tore issu
d'une machine de fibrage permettant une division en deux
parties égales si on choisit de monter les bandes récep-
trices de manière telle que leur plan de symétrie contienne
l'axe de symétrie du tore de la machine centrale.
La courbe tracée par la trajectoire d'une bande ré
ceptrice est de préférence un cercle, les trajectoires
circulaires ne sont certes pas les trajectoires optimales
calculées dans l'hypothèse par exemple d'une dépression
égale dans toutes les zones de collecte, mais sont d'un
point de vue pratique beaucoup plus simples à mettre en
- g _
oeuvre. Dans ce cas, les bandes réceptrices sont consti-
tuées par la surface përiphérique de un ou deux tambours.
Un exemple plus particuliérement préféré est celui
d'un module de réception à double tambours par groupe de 3
machines de fibrage avec la formation d'un primitif entre
les deux tambours Lorsque la ligne de production comporte
nx3 machines de fibrage, on a alors n modules de réception
qui forment n primitifs qui sont ensuite rassemblés en un
matelas unique avant qu'on ne provoque la polymérisation de
la résine destinée à lier les fibres.
Le rassemblement des primitifs issus des différents
modules peut étre alors obtenu comme indiqué précedemment
en les superposant en couches parallèles. L'assemblage, par
exemple sur un convoyeur horizontal, des primitifs produits
dans un plan vertical entre les tambours peut être faite
presque immédiatement sous les tambours de sorte que le
temps "de vie" de ces primitifs est très bref et qu'on ne
constate pas sur les produits finis de phénomène de
délaminage. L'assemblage peut être également obtenu au
moyen de nappeurs.
Le schéma de réception ainsi défini - 3 machines de
fibrage pour deux tambours - est de fait fort différent de
ceux connus de l'art - où on a soit une surface de collecte
répartie sur deux bandes réceptrices (1 machine - 2 tam-
bours), soit une bande transporteuse faisant office de
surface de collecte propre à chaque machine (2 machines - 2
tambours), et jamais de bandes transporteuses communes à
plusieurs machines de fibrage. En effet outre l'intérêt
immédiat d'une réduction du nombre de modules de réception
pour une même ligne de production, la solution préférée
selon l'invention présente de très nombreux avantages.
Comme selon l'invention chaque réception est nor-
malement alimentée par 3 machines de fibrage, le grammage
minimum susceptible d'être obtenu avec par exemple une li
gne de 6 machines de fibrage n'est que de 200 g/m~ étant
entendu que chaque réception doit obligatoirement produire
un primitif d'au moins 100 g/m2 pour une question de rë-
sistance mécanique. En comparaison, une réception du type 2
tambours par machine de fibrage - ou 2 tambours pour 2
- lo -
machines de fibrage - n'est susceptible de produire des
matelas de laine minérale dont le grammage est respective
ment d'au moins 600 ou 300 g/m2. De fait, cette limite in
férieure de 200 g/m2 est inférieure à la limite en légèreté
des produits commercialisés.
Par ailleurs, les tambours constituent des surfaces de
collecte très grandes susceptibles de réceptionner de forts
débits qui correspondent parfaitement aux possibilités des
machines de fibrage. Les auteurs de la présente invention
ont ainsi constaté qu'il est parfaitement possible de pro-
duire directement un primitif d'un grammage élevé, sans
recours systématique aux nappeurs dont l'inconvénient connu
est une vitesse relativement faible qui limite la vitesse
totale de la ligne de production.
Un autre point tout particulièrement avantageux de
l'invention est que l'efficacité plus grande de l'aspira-
tion conduit à un plus grand refroidissEment du feutre ; or
plus le feutre est froid, moins le liant ne risque de
polymériser avant le passage dans l'étuve de polymérisation
ce qui conduit à des produits finals présentant une tenue
mécanique bien meilleure, une plus grande proportion de la
résine servant effectivement à lier les fibres alors qu'une
polymérisation trop Native s'effectue elle pratiquement en
pure perte, l'épaisseur du feutre n'étant pas encore con-
trôlée à ce stade du procédé. Cette température plus basse
conduit de plus à une moindre évaporation de l'encollage
dont une quantité plus grande se retrouve dans le produit
fini, ce qui réduit les coûts de dépollution des fumées.
Pour la mise en oeuvre de cette forme préférée de
l'invention, le dispositif associé à chaque groupe de 3
machines de fibrage comporte une hotte isolant chaque ré
ception dans laquelle sont placés une paire de tambours
perforés sur toute leur surface périphérique et munis de
dispositifs de centrage et d'entraînement en rotation et
des caissons d'aspiration intérieurs fixes lorsque les
tambours sont en rotation. La surface d'aspiration corres-
pond à la surface périphérique du tambour placée à l' inté-
rieur de la hotte et en regard d'un caisson intérieur
d'aspiration.
~~~~fl~Q
L'entraînement de chaque tambour est obtenu de préfé-
rence au moyen de paires de galets par exemple épaulés
servant également au guidage axial, chaque paire étant
constituée par un galet fou et un galet moteur dont la ro-
tation est par exemple contrôlée par un moteur monté sur
son axe, les galets étant de préférence munis d'un revête-
ment donnant un bon coefficient de frottement. L'entraîne-
ment par galets ne peut pas conduire à une détérioration
des autres organes de la réception et notamment de ceux
servant à réaliser l'étanchéité de la chambre de réception
et par ailleurs il laisse entièrement libre l'espace inté-
rieur du tambour qui est donc totalement disponible pour le
montage du caisson d'aspiration.
Pour éviter un blocage de la réception par des fibres
agglomérées collées aux parois de la hotte, celles-ci sont
de préférence refroidies, de sorte que la température des
parois soit toujours inférieure à la température de poly
mérisation du liant. De plus, la hotte est de préférence en
deux parties. La partie inférieure - la plus proche des
tambours - est formée de plaques refroidies munies d'évi-
dements correspondant à l'emplacement des tambours. La
partie supérieure est du type bat-flanc tournants associés
à des dispositifs de nettoyage extérieurs à la hotte, de
sorte que les fibres qui se collent aux bas-flancs soient
évacuées définitivement hors de la hotte de réception.
I1 est par ailleurs prévu des moyens tels que des ri-
deaux souples garantissant l'étanchéité entre la hotte et
le tambour d'une part et, entre le caisson d'aspiration
intérieur et le tambour d'autre part, la fibre suffisant
elle-même à assurer l'étanchéité entre les tambours.
I1 est en outre avantageux de muni chaque tambour
d'une rampe de soufflage d'air comprimé, le jet soufflé
étant dirigé à la sortie des tambours de manière à favo
riser le décollage des fibres et la formation du primitif
sous les tambours.
De préférence, on prévoit des moyens de modification
de la longueur et de l'emplacement par rapport aux machines
de fibrage de la zone d'aspiration. Ces moyens sont par
exemple des dispositifs permettant de tourner les caissons
~~~?~0'~~
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intérieurs - dans ce cas centrés sur l'axe de rotation des
tambours - de façon à déplacer la zone périphérique du
tambour en regard d'un caisson intérieur.
I1 est enfin avantageux d'associer au module de ré
ception, pour chaque primitif, un rouleau d'étirage en
traîné à une vitesse périphérique rigoureusement identique
à celle du convoyeur horizontal qui récupère les différents
primitifs formés, la vitesse périphérique des tambours
étant elle réglée très légèrement inférieure à la vitesse
du convoyeur horizontal afin de tenir compte du fluage des
fibres qui s'opère sous l'effet de la gravité pendant la
trajectoire verticale des primitifs.
De plus, les caissons d'aspiration et les tambours
eux-mêmes sont de préférence pourvus de moyens adéquats de
nettoyage et de séchage, ceci notamment en vue d'éviter
leur encrassement par des fibres fines.
D'autres détails et caractéristiques avantageuses de
l'invention sont décrits ci-après en référence aux dessins
annexés qui représentent
. figure 1 . un schéma général illustrant le principe
du procédé selon l'invention,
. figure 2 . un schéma de réalisation d'un module de
réception conforme au mode de réalisation préféré de l'in-
vention,
. fiu_ure 3 . une vue en perspective d'une ligne com-
portant 6 machines de fibrage et deux modules de réception
conformes à la figure 2, avec un assemblage des primitifs
en parallèle,
. _fiQUre 4 : une vue identique à la figure 3 mais avec
un assemblage des primitifs par des nappeurs.
La figure 1 illustre par un schéma de principe le
procédé de réception selon l'invention, pour une ligne de
production de laine de verre comportant 3 machines de fib-
rage 1, 2, 3 disposées selon une même rangée. Ces machines
de fibrage 1, 2, 3 constituées par exemple par des centri-
fugeurs tournant à grande vitesse munis à leur périphérie
d'un grand nombre d'orifices par lesquels le matériau en
fusion - de prëférence du verre - s'échappe sous forme de
filaments qui sont ensuite étirés en fibres par un courant
~~~~fl~~
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gazeux concentrique, parallèle à l'axe du centrifugeur,
émis à température et vitesse élevées par un brûleur annu-
laire. Éventuellement d'autres dispositifs de fibrage bien
connus de l'art peuvent être utilisés qui tous permettent
la formation d'un tore de fibres, centrées sur un axe, tore
formé par les gaz d'étirage et surtout les gaz induits en
très grande quantité.
La réception des fibres - destinée à séparer celles-ci
des gaz - est obtenue au moyen d'une bande sans fin 4 per
méable aux gaz entraînée en continu. Une hotte 5 délimite
latéralement la zone de collecte des fibres. L'aspiration
des gaz est obtenue par des caissons 5 sous dépression,
indépendants. A chaque machine de fibrage 1 est ici associé
un caisson 6. La hotte 5 est fermée de façon aussi étanche
que possible et est pour cela pourvue à la sortie d'un
rouleau compresseur 7 assurant éventuellement une certaine
traction sur le feutre pour aider à l'extraire de la hotte.
Conformément à l'invention, à chaque machine de fib
rage "i" correspond une zone de collecte Zi, délimitée par
le bas par la bande sans fin 4. Ces zones Zi sont crois
santes avec leur indice et sont donc d'autant plus grandes
qu'elles sont proches de la sortie.
I1 a été proposé une réception comportant autant de
caissons que de machines de fibrage mais dans la mesure où
l'invention permet une homogénéisation des valeurs de dé
pression, on peut bien sûr sans sortir du cadre de l'in-
vention utiliser des caissons communs à plusieurs machines
de fibrage. A la limite, on peut n'utiliser qu'un seul
caisson pour toute la rangée de machines 1, 2, 3.
Avantageusement, l'entraxe E entre les machine est
constant, il n'y a donc pas d'augmentation de l'air induit
et donc un moindre risque de refoulement des gaz et de
formation de mèches.
La trajectoire représentée à la figure 1 est fictive
en réalité on opère avec des trajectoires non rectilignes
mais convexes, par exemple élliptiques, avec comme forme de
réalisation la plus simple, une trajectoire circulaire as-
sociée à l'emploi de tambours.
De préférence, le nombre de machines de fibrage pour
CA 02020070 2000-10-18
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une réception est égale à 3 ou 4, de sorte que pour une
ligne de production importante, deux modules de réception
seront utilisés.
Un exemple d'un tel module est schématisé à la figure
2 prévu pour recueillir les fibres produites par 3 machines
de fibrage. Sous les machines de fibrage 8 sont disposés
deux tambours 10, 9 mus en rotation inverse et tournant
l'un vers l'autre. Ces tambours 10, 19 sont placés sous une
hotte 11.
La hotte 11 comporte une partie inférieure 12, re-
froidie par des moyens appropriés, avec des évidements en
forme d'arcs de cercle pour le logement des tambours. La
partie supérieure 13 peut être également composée de pla-
ques fixes refroidies ou mieux de bat-flanc tournants - du
type bande sans fin verticale - dont l'arrière (c'est-à-
dire la partie extérieur à l'unité de réception) est muni
de préférence de moyens de nettoyage. Les moyens de re-
froidissement empêchent que ne se produisent un blocage
total d'une réception par des fibres agglomérées ; les
bat-flanc tournants eux améliorent la qualité du feutre
dans le mesure où on évite ainsi que de petites touffes de
fibres ne se forment - touffes qui sans pouvoir entraîner
le blocage de l'installation peuvent tout de même nuire un
peu à l'homogénéité du feutre, car lorsqu'elles se dé-
collent finalement de la paroi elles forment dans le feutre
des zones à plus forte teneur en liant qui se repèrent par
une teinte plus sombre donnant l'aspect de tâches.
L'étanchéité de la réception est critique et est de
préférence obtenue au moyen de tapis en polyuréthane.
Les tambours 10, 19 sont placés dans une fosse sous
les machines de fibrage â une hauteur calculée de manière
telle que la hauteur minimum de chûte des fibres soit su-
périeure à 2500 mm afin d'éviter que la vitesse moyenne
d'impact des fibres sur le tambour calculée au centre du
tore sait supérieure à 20 m/s. De préférence, cette hauteur
de chûte n'excède pas 5000 mm afin d'éviter la formation de
grandes touffes de fibres préjudiciables à une bonne qua-
lité du matelas isolant.
Les tambours 10, 19 présentent une surface périphéri-
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que perforée perméable aux gaz. Ils sont par exemple cons-
titués de deux plaques rondes d'extrémité, rigides, sur
lesquelles une tôle perforée est vissée, le diamètre des
orifices étant choisi en fonction du type de fibres pro-
s duites. Ils sont munis de dispositifs de centrage et de
guidage par exemple sur galets, leur entrainement en rota-
tion se faisant par exemple par chaine ou de façon préférée
par des galets extérieurs qui guident le tambour axia-
lement, ces galets étant par exemple revêtus de poly-
uréthane pour assurer un bon frottement tambour-galet.
Dans ces tambours sont montés des caissons d'aspira-
tion intérieurs 14, centrés sur les arbres de rotation des
tambours et fixés par exemple sur la tubulure d'un clapet
prévu pour la révision du tambour. Les caissons 14 sont
délimités par des parois latérales montées par exemple se-
lon les rayons des tambours, avec un angle de par exemple
120°, les caissons pouvant être tournés autour de l'axe des
tambours de façon à modifier la longueur d'aspiration et
l'emplacement de la zone d'aspiration, notamment lorsque
les conditions de réception doivent être modifiées de part
l'arrêt de la machine de fibrage centrale comme il est ex-
pliqué plus après.
De préférence, on prévoit d'intégrer à ces caissons,
des éléments de nettoyage et de séchage de la surface des
tambours pour éviter que les orifices desdits tambours ne
soient à la longue colmatés par les fibres les plus fines.
Ces éléments de nettoyage et de séchage sont par exemple du
type brosse, buse concourante ou rampe d'air pour le dé-
collage des fibres fines.
A titre indicatif, de bons résultats ont été obtenus
avec un ensemble de lavage constitué par une brosse nylon à
poils longs disposée à l'intérieur du tambour et entraînée
en rotation par celui-ci et une petite brosse montée à
l'extérieur du tambour, ces deux brosses étant éventuelle-
ment complétées en aval (par rapport au sens de rotation du
tambour) par des buses de lavage et de séchage ne fonc-
tionnant de préférence que par intermittence et qui nettoie
la surface du tambour de la pellicule de liant qui se dé-
pose à la longue.
- 16 - -
Ces caissons d'aspiration sont raccordés par des
tuyauteries à un ou des ventilateurs aptes à créer la dé-
pression nécessaire, et ici non représentés.
Sur cette figure 2, on peut par ailleurs remarquer
l'axe 15, 16 d'une machine de fibrage 8 latérale est à la
verticale du tambour 10 respectivement 9 lui faisant face,
l'axe 17 de la machine de fibrage centrale étant lui con
fondu avec l'axe du plan médian de la paire de tambours.
Cette disposition permet d'obtenir la surface utile d'as
giration la plus grande possible. Dans ces conditions, le
diamètre D des tambours doit donc être choisi égal à deux
fois l'entraxe E entre deux machines de fibrage ou plus
précisément trës légèrement plus petit que celui-çi afin de
préserver un espace libre de par exemple 100 mm entre les
deux rouleaux.
Les fibres produites par les machines de fibrage la-
térales d'une réception tombent dans les zones d'aspiration
schématisées par des doubles flèches L1, alors que les fi-
bres produites par la machine centrale tombent sur l'un ou
l'autre des tambours, dans la zone de réception Lz. Cette
zone L2 est pratiquement d'une longueur double de la zone
L1. On compense ainsi - et même de façon très large - la
résistance au passage des fumées de la machine centrale que
créent les fibres provenant des machines latérales et déjà
déposées à la surface du tambour lorsque celle-ci atteinte
la zone Lue.
La réception peut fonctionner avec des réglages de
vitesse pour compenser la perte de grammage, lorsqu'une des
machines latérales est arrétée. Si l'arrêt concerne la ma-
chine de fibrage centrale, il est préférable de décaler les
zones d'aspiration vers les côtés de façon à limiter
l'augmentation d'air induit générée par le "vide" central
et surtout à éviter la formation de mêches qui s'enroulent
autour d'elles-mêmes à proximité des tambours. Cette pos-
sibilité de fibrage constitue un avantage très grand des
modules de réception selon l'invention, car elle tient
compte des aléas de fonctionnement des machines de fibrage.
De façon assez paradoxale, un module de réception
conforme au mode de réalisation préféré de l'invention
- 17 -
permet l'obtention de produits de qualités supérieures aux
produits susceptibles d'être obtenus lorsqu'on prévoit deux
tambours de réception pour deux machines de fibrage. Ceci
peut s'expliquer par le fait que le tore issu d'une machine
de fibrage n'est pas parfaitement homogène ; une analyse du
profil de vitesses des gaz montre en effet que la vitesse
est maximum autour de l'axe de rotation de la machine de
fibrage et décroît sur les bords du tore. Lorsqu'une ou
seulement deux machines de fibrage sont utilisées, on gé-
nère à la périphérie de la surface de réception un courant
d'air tangent à la surface; de par la plus forte aspiration
sur les parties latérales moins chargées en fibres. Ce
courant tangent entraîne des fibres qui roulent sur elles-
mêmes et forment des mèches. Quand on augmente le nombre de
machines de fibrage en préservant un petit entraxe entre
celles-ci, on obtient un profil des dépressions isomorphe
au profil des vitesses - avec pour conséquence une meil-
leure homogénéité des produits.
Les figures 3 et 4 illustrent l'application des mo
dules de réception selon l'invention à des lignes de pro
duction comportant 6 machines de fibrage. La figure 3 cor
respond à une double réception en ligne, c'est-à-dire que
les 6 machines de fibrage sont alimentées en verre fondu
par un même canal principal, avec ici un assemblage des
primitifs par superposition en couches parallèles.
Sous les 6 machines 20 de fibrage sont disposées
deux réceptions constituées par deux paires 22, 23 de deux
tambours 21 mus en rotation inverse, chaque réception re-
cueillant les fibres produites par un groupe de 3 machines
de fibrage, la machine de fibrage centrale d'un groupe
donné étant, orientée suivant le plan médian aux deux tam-
bours d'une réception. Chaque paire de tambours est isolée
des autres paires de tambours par une hotte, les réceptions
sont donc ici indépendantes. Chaque unité de réception
forme ainsi un module de base, reproduit autant de fois que
nécessaire suivant les capacités de production de la ligne,
la disposition relative des modules les uns par rapport aux
autres devant toutefois tenir compte des moyens d'alimen-
tation en verre fondu des différentes machines de fibrage,
- 18 -
c'est-à-dire du nombre de canaux d'alimentation en verre
fondu prévus en sortie du four de fusion et de la disposi-
tion de ceux-ci en ligne comme ici représenté, ou en pa-
rallèle comme à la figure 4.
Les fibres récoltées par une paire donnée de tambours
forment un primitif 24 respectivement 25 qui tombe dans un
plan vertical et est ensuite recueilli par un convoyeur
horizontal 26 du type bande sans fin non perforés situé au
fond de la fosse sur lequel viennent se superposer en cou-
ches parallèles 27, 28 les primitifs 24, 25 issus des dif-
férents groupes de 3 machines de fibrage. Enfin un con-
voyeur incliné, ici non représenté, conduit le feutre formé
à l'extérieur de la fosse de réception.
Lors de sa chute verticale vers le convoyeur horizon
tal, le primitif a légèrement tendance à s'allonger, ceci
d'autant que le grammage est faible. Pour éviter que le
feutre ne forme une boucle, le convoyeur horizontal doit
donc être entraîné à une vitesse très légèrement supérieure
à la vitesse périphérique des tambours ; selon les
grammages, l'écart théorique à respecter est compris entre
O et 1 ô. Comme il est relativement difficile d'opérer
exactement avec un rapport de vitesse correspondant à ce
rapport théorique, il est avantageux d'équiper l'installa-
tion de rouleaux d'étirage placés juste au-dessus du con-
voyeur horizontal et ici non représentés, ces rouleaux
d'étirage exercant le plus souvent une légère traction sur
le feutre et étant entraînés exactement à la vitesse du
convoyeur horizontal.
La figure 4 correspond à une double réception en pa
rallèle associée à un assemblage des primitifs par super
position en couches entrecroisées.
Sont ainsi représentés des modules 30, 31 de réception
associés à des nappeurs 32, 33. A chaque module est ainsi
associé un organe à mouvement pendulaire alimenté par un
tapis convoyeur 34, 35, de sorte que le primitif subit
consécutivement 2 changements de direction à 90°. L'organe
pendulaire 32 respectivement 33 est constitué par deux
bandes continues 36, 37 entre lesquelles passent les pri-
mitifs. L'organe pendulaire 32 est relié par un système de
- 19 -
bielle-manivelle un moteur
d'entranement lui communi-
quant un mouvement de
balancier, de sorte que
le primitif
est dpos sur un convoyeur
38 sous forme de couches
de
feutres entrecroises,
ledit convoyeur 38 ayant
une direc-
tion de dfilement perpendiculaire
la direction initiale
des primitifs. Les bandes
continues peuvent galement
jouer
rle d'tirage du feutre,
rle qui pour des rceptions
un
non pourvues d'organes
pendulaires peut tre
avanta-
geusement rempli par des
tapis d'tirage ou le
rouleau 7
visible la figure
1. L'tirage permet d'viter
une accu-
mulation du feutre dans
la hotte.
Le dispositif de la figure
4 permet la ralisation
de
produits dont le grammage
est par exemple suprieur
10 kg
tandis que le dispositif
de la figure 4 donne
toute
m2
,
au
satisfaction pour les
produits plus courants
dont le gram-
e est par exemple voisin
de 4000 g/m~, ce qui
est dj
ma
g
considr pour un produit
isolant en laine de verre
comme
un produit lourd.
Les performances des rceptions
selon l'invention ont
t par ailleurs vrifies
de faon quantitative.
Dans un premier temps,
on a utilis 6 machines
de fi-
brage espaces selon un
entraxe fixe de 2000
mm, en uti-
lisant diffrents types
de modules de rception
et des
nombres diffrents de modules.
On a obtenu les rsultats
suivants
___
____
Essai no-- _______=i=-___=2=-__ __=3==____4_ 5 6
Nbre modules 1 6 1 3 1 2
tambours/bande bande tamb. tamb. tamb. tamb. tamb.
Nombre de - 12 12 6 6 4
tambours
Diamtre - 950 950 1950 1950 2575
tambours (man)
($) 100 98 107 99 107 --79
fume
Debit
- - - -- -
- -
-
Depression maxi
13140 480 550 1260 1410 1520,
(pa)
~";~cance 100 1 22 I 24 I 29 ~ 33- ~--_52~
- 20 -
Tous les essais ont étê effectués sur une même ligne
de production comportant 6 machines de fibrage de type
centrifugeur de 20 tonnes par jour de verre fondu et sur un
grammage final du matelas de laine de verre de 2500g/m2.
Le premier essai correspond à une réception des fibres
dite à bandes qui a permis de définir une base 100 de ré-
férence pour le débit total des fumées à aspirer et la
puissance totale dissipée au niveau de l'installation. A
titre indicatif, ce débit des fumées de 100 ~ correspond à
un débit de fumées (gaz d'étirage et gaz induits) de 360000
à 450000 Nm3/heure.
Les essais 2 et 3 correspondent à des réceptions à
deux tambours pour chaque machine de fibrage, ces récep-
tions étant ou non isolées les unes des autres poux former
des modules distincts. La dépression maximum que subit le
feutre est très inférieure à celle de l'essai de référence,
et très inférieure à la valeur pour laquelle les premiers
dommages peuvent être constatés. La puissance totale dis-
sipée est également plus faible, mais le gain n'est pas
directement comparable à celui enregistré au niveau des
dépressions, ceci en raison des pertes de charges plus
grandes dues à la multiplication des équipements annexes du
type conduites, laveurs, etc...
On constate par ailleurs que les meilleurs résultats
sont obtenus avec une modularisation extrême (6 modules
pour 6 machines de fibrage), ce qui entraîne la multipli
cation des hottes et donc des zones d'encrassement qui
faute d'un nettoyage adéquat laissent retomber des pous
sières ou amas de fibres liées qui à leur tour dégradent la
qualité du produit. Lorsqu'on supprime cette modularisation
(essai n° 3) on obtient une très forte augmentation du dé-
bit des fumées - qui se traduit par une légère augmentation
de la dépression maxima exercée sur le feutre pour leur
aspiration. De plus - et ce que ne montre pas le tableau
ci-dessus - la qualité des fibres est moindre, avec pour
conséquence une diminution du pouvoir isolant du feutre
f final .
On retrouve les mêmes conclusions avec les essais 4 et
5 correspondant à 2 machines de fibrage pour deux tambours,
21 -
si ce n'est qu'on doit noter la formation de mèches fi
bres qui s'enroulent de part et d'autre des tambours qui
entraînent une très nette dégradation de la qualité finale
du feutre.
En procédant par contre conformément à l'invention
(eesai n° 6), on retrouve les mêmes conditions du point de
vue du bilan énergétique et à nouveau des très faibles va
leurs de dëpression - tout en n' ayant que deux modules de
réception et donc un investissement initial bien plus fai
ble.
I1 est enfin intéressant de comparer deux lignes de
production, la première est une ligne à une ligne tradi-
tionnelle, avec une bande réceptrice horizontale, mais ré-
pondant toutefois aux critères de la revendication 1,
c'es-à-dire pour laquelle les zones de collecte sont
croissantes dans le sens de l'augmentation des grammages,
cette croissance étant obtenue par une augmentation pro-
gressive des entraxes entre les machines de fibrage ; cette
ligne comporte deux modules de réception formées par des
bandes réceptrices convergentes (essais 7 et 9) la seconde
ligne est conforme au schéma de la figure 3. (essais 8 et
10).
Essai n°-- _________-7--_____$-_______9______ 10
Diamètre D des
tambours (mm) ~~'~r' X575
Entraxe minimum
entre 2 machines 1500 1300 1500 1300
Longueur d'aspi-
ration (mm) L 2600 2653 2650 2653
Débit fumées ~ 100 79 100 78
Vitesse m/s 3,29 2,36 3 2,35
Dépression maxi
(Pa) 4890 1520 8140 2470
Puissance totale 100 % 52 % ---100_%_-__ 45-~--
L représente la longueur des zones de collecte cor-
respondant aux plus forts grammages. Les essais 7 et 8 ont
concernés la fabrication d'un feutre d'un grammage égal à
~~~~~~0
22 -
2500 g/m2, les essais 9 et 10 à un grammage de 4000 g/m2,
avec dans tous les cas 2 x 3 centrifugeurs au travers des-
quels on fait passer un débit de 20 tonnes par jour de
verre fondu.
Dans les deux cas, on obtient sans difficulté des
produits denses sans recourir à un nappeur. Toutefois, la
comparaison des vitesses du passage des gaz au travers du
feutre et des dépressions ou niveau des zones de plus fort
grammage montrent sans conteste la supériorité du mode
préféré de l'invention.
La possibilité de procéder avec des entraxes non
constants peut être également étendue au cas de réceptions
selon l'invention, correspondant à des hauteurs de chute
distinctes en fonction des machines de fibrage, par exemple
dans un schéma de réception conforme à la figure 1. Les
résultats les plus satisfaisants sont toutefois obtenus
avec n modules de réception à deux tambours pour 3 n ma-
chines de fibrage.
Un dernier aspect avantageux de l'invention tient en
ce qu'il conduit à la formation de feutres relativement
froids, ceci car les primitifs sont refroidis à l'air libre
avant d'être rëcupérés par le convoyeur horizontal et sur
tout car l'aspiration est tout aussi efficace dans la zone
des forts grammages que dans la zone des faibles grammages, ",
ce qui évite l'accumulation des gaz chauds. Les produits
obtenus selon l'invention ont typiquement une température à
l'entrée de l'étuve inférieure de 20 à 50° C à celle des
produits selon l'art, les écarts les plus grands étant ob-
servés pour les produits les plus lourds. I1 en résulte une
moindre pré-polymérisation du liant qui conduit à des ré-
sistances mécaniques significativement améliorées.
De plus, une température plus basse - associée à une
épaisseur initiale plus élevée des fibres qui ne sont pas
tassées par l'aspiration dans la réception - apportent une
plus grande stabilité de la production notamment une plus
grande constance d'épaisseur des produits, ce qui permet de
réduire les surëpaisseurs non fonctionnelles simplement
destinées à garantir au client une épaisseur nominale
donnée.
