<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION "PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE MATIERES
ARTIFICIELLES A BASE DE DERIVES DE CELLULOSE" Henry DREYFUS La présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour la fabrication de filaments, fils, filés, rubans, feuilles, pellicules, artificiels ou autres matières artificielles à base d'acétate de cellulose ou autre ester ou éther de cellulose, ayant de meilleures propriétés, en particulier en ce qui concerne la résistance à la traction.
La fabrication de matières du genre en question et, en particulier, de filaments et matières textiles analogues, ayant une meilleure résistance à la traction est de grande importance au point de vue industriel. Les procédés qui ont été proposés jusqu'ici dans ce but comportaient l'applicatipn sur les fils ou autres matières d'une opération d'étirage et, pour obtenir des augmentations sensibles
<Desc/Clms Page number 2>
de la résistance à la traction,on considérait nécessaire de soumettre les substances à ltaction de liquides qui sont des solvants ou des agents de gonflement pour ces matières, par exemple le dioxane, l'acétone, l'acide acétique et le diacétone alcool, tous appliqués, par exemple, en solution aqueuse. On a également proposé d'utiliser ces liquides à l'état de vapeur.
On a constaté, selon la présente invention, que l'on peut augmenter la résistance à la traction de matiè res à base d'acétate de cellulose ou autre ester ou éther de cellulose de façon très simple, en les soumettant à une opération d'étirage en présence de vapeur d'eau ou dans de l'eau chaude. Alors que l'on peut appliquer, pour ce but, de la vapeur sèche, il est très avantageux d'appliquer de la vapeur à l'état saturé ou humide. En outre, du fait qu'il est bon marché et facile au point de vue manipulation, le procédé selon ltinvention, en particulier lorsque l'on applique de la vapeur d'eau saturée ou humide, présente ltavantage, par rapport aux procédés antérieurs, d'être considérablement plus souple.
Ainsi, dans des procédés dans lesquels on utilise du dioxane aqueux ou de l'acétone aqueux comme agent facilitant ltétirage des fils des dérivés de la cellulose, des changements relativement faibles dans les conditions, en particulier la température et la concentration, ont, ou peuvent avoir une action profonde sur les propriétés des fils étirés et, en conséquence, pour obtenir un produit uniforme, il est essentiel de maintenir les conditions constantes entre des limites très rapprochées. Avec le procédé selon l'invention, la gamme de tolérance est beaucoup plus grande.
<Desc/Clms Page number 3>
Avec le procédé selon l'invention, on peut obtenir des degré? d'étirage élevés. Par exemple, lorsque l'on se sert de vapeur saturée ou humide, ou d'eau à des températures supérieures à 125 , on peut obtenir des étirages de plusieurs centaines pour cent avec diminution correspondante du denier du fil ou filament.
La vapeur d'eau peut être et est, de préférence, appliquée sous pression, de sorte que les matières peuvent être soumises à des températures relativement élevées, tout en maintenant la vapeur saturée ou à l'état humide. Ainsi, par exemple, la vapeur peut être à une température de 110, 120, 130 ou 135 ou plus et, à la pression voulue pour que la vapeur soit saturée ou humide, par exemple 0,7, 1,4, 2,1 kilogs ou plus par cm2 au-dessus de la pression atmosphérique. De même, avec de l'eau chaude, alors que l'on peut appliquer des températures descendant jusqu'à 95 , par exemple, il est préférable d'utiliser des températures supérieures à 100 , par exemple celles mentionnées ci-dessus pour la vapeur, sous pression appropriée.
Les meilleures conditions pour le traitement dépendent du degré d'étirage requis et de la vitesse d'étirage et d'un certain nombre de facteurs dont il sera fait mention ci-dessous.
La vapeur d'eau peut être amenée à l'état saturé ou humide, grâce à tous moyens appropriés quelconques. Si l'on se sert de vapeur surchauffée, comme source d'alimentation, on peut avoir recours au refroidissement, par exemple par radiation, pour obtenir les conditions requises, ou bien on peut injecter de l'eau dans la vapeur, de fa- çon à obtenir, à la fois le refroidissement et la présence d'eau à l'état liquide. La vapeur peut être produite
<Desc/Clms Page number 4>
sur place, dans la chambre où se fait l'étirage.
Les matières textiles à traiter peuvent être des fils ou autres substances composés de filaments continus, ou bien elles peuvent être constituées par des filés faits de tronçons de filaments courts ou plus ou moins longs. Les matières peuvent avoir au début n'importe quel lustre désiré,depuis un lustre élevé jusqu'à un lustre moyen, ou bien elles peuvent ne pas avoir de lustre du tout. Ainsi, les matières peuvent avoir un faible lustre dû à la présence, dans celles-ci, de bioxyde de titanium ou autres pigments. De préférence, les matières, lorsqu'elles pénètrent dans la vapeur ou l'eau chaude sont sensiblement débarrassées des solvants volatils.
L'opération peut être réalisée sur les matières sous toutes formes appropriées; par exemple, des fils peuvent être étirés sous forme d'écheveaux, par exemple entre des cylindres placés dans un récipient où se trouve la vapeur ou l'eau chaude. De préférence, toutefois, l'étirage des matières se fait au cours de leur déplacement pour aller d'un point à un autre. Le traitement peut s'effectuer sur un fil unique, par exemple au cours du bobinage à partir d'une galette ou d'une bobine sur une bobine, ou bien il peut se faire sur un certain nombre de fils simultanément. Ainsi, des fils artificiels peuvent être étirés en passant d'un râtelier à un autre.
Lorsque l'on étire simultanément un certain nombre de fils, il est avantageux de disposer les fils en alignement parallèle, sous forme d'une nappe, ou, si on le désire, sous forme de nappes parallèles.
<Desc/Clms Page number 5>
L'opération d'étirage peut s'effectuer de façon que le degré d'étirage désiré soit obtenu en un seul stade ou, si on le désire, il peut être prévu des cylindres ou autres dispositifs d'étirage intermédiaires, de façon à effectuer l'étirage en plusieurs stades.
La présente invention porte également sur un appareil permettant de réaliser l'étirage. De façon générale, l'appareil comporte une chambre pour la vapeur ou l'eau chaude, des moyens servant à créer une atmosphère de vapeur dans cette chambre, ou à maintenir la température de l'eau chaude, et des moyens pour effectuer l'étirage des matières pendant qu'elles se trouvent dans cette chambre.
pour le traitement de fils ou autres matières se déplaçant au moyen de vapeur ou d'eau chaude sous pression, l'appareil selon l'invention, comporte une chambre sensiblement fermée, pourvue de moyens servant à intro'- duire la vapeur ou l'eau chaude sous pression et d'un ou de plusieurs orifices d'entrée et de sortie pour les matières, avec des moyens servant à étirer les matières pen- @ dant dant qu'elles se trouvent dans cette chambre. De préférence, les moyens servant à introduire la vapeur dans la chambre, sont tels, qu'ils dirigent les jets de vapeur ,sur les matières,immédiatement après à leur entrée dans la chambre.
La chambre peut être munie d'une soupape de sûreté, d'un purgeur pour la vapeur condensée ou l'eau, et d'un manomètre, pour effectuer l'opération de la façon jugée la meilleure, à savoir, sous pression, la chambre est construite .de façon à résister à la pression requise, et les orifices d'entrée et de sortie sont aussi fins que possible. La vapeur ou l'eau chaude s'échappant des orifi-
<Desc/Clms Page number 6>
ces de sortie pour les matières peut fournir tout ou une partie de la tension nécessaire pour l'étirage. De préférence, des moyens pour effectuer l'étirage, tels que des rouleaux de pinçage, sont disposés à l'extérieur de la chambre, de sorte que ces moyens fournissent la tension d'étirage et déterminent le degré de l'étirage.
On a représenté, à titre d'exemple, des appareils selon l'invention, sur les dessins annexés dans lesquels les Fig. 1 et 2 représentent un appareil pour l'application de la vapeur,- et les Fig. 3 et 4 un appareil pour l'application de l'eau chaude.
La Fig. 1 représente la disposition générale de l'appareil, la chambre à vapeur étant représentée en coupe longitudinale, et la Fig. 2 est une coupe de la chambre à vapeur suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1.
Un certain nombre de fils 1 venant d'un râtelier est entraîné par des rouleaux de pinçage appropriés ; placés en avant d'une botte ou d'un tuyau à vapeur 4. Les fils sont tirés à travers la botte à vapeur au moyen de rouleaux de pinçage placés à l'autre extrémité de la botte ou tuyau à vapeur et, finalement, sont reçus sur un râtelier . Aux extrémités de la botte ou tuyau à vapeur 4 sont fixées des plaques de fermeture 7 et 8 percées de trous appropriés pour l'entrée et la sortie des f ils. La boîte ou tuyau à vapeur 4 est pourvue d'une soupape de sûreté 9, d'un manomètre 10 et de tubes à vapeur perforés 11 et 12, alimentés en vapeur au moyen d'un tuyau 13, par l'intermédiaire d'un détenteur 14.
Les perforations des tuyaux 11 et 12 sont disposées de façon à diriger la va-
<Desc/Clms Page number 7>
peur sur les fils 1 qui entrent dans la boite ou tuyau à vapeur, Ce dernier est, en outre, pourvu d'un tuyau de purge 15 et d'un robinet 16.
La Fig. 3 est une coupe longitudinale d'un ap- pareil à eau chaude, en section pour la plus grande par- tie, la Fig. 4 étant une coupe horizontale de la chambre à eau chaude.
Les fils 1 venant d'un râtelier ± sont amenés, au moyen de rouleaux de pinçage 3, dans la chambre à eau chaude 4, ils y sont étirés par des rouleaux de pinçage 5 et ils sont reçus sur un râtelier 6. Sur la chambre à eau chaude 4 sont fixées des plaques de fermeture 7 et 8 avec perforations appropriées pour le passage des fils, comme on le voit sur la Fig. 4. L'eau arrive dans la chambre 4 par un tuyau 19 venant d'un réservoir approprié, (non représenté) sous pression, par exemple au moyen d'air comprimé, et elle sort de la chambre par un tuyau 20. La chambre 4 est, en outre, pourvue d'un manomètre 21 et d'un serpentin de chauffage par la vapeur 22, de façon à main- tenir la température désirée.
Des auges appropriées repré- sentées schématiquement en 23 et 24 et pourvues de tuyaux d'écoulement, servent à recueillir l'eau qui suinte par les orifices des plaques de fermeture ? et 8. Un tuyau d'écoulement 15 sert à vider la chambre à eau chaude 4, par exemple pour passer les fils dans l'appareil.
La longueur de fil soumise à l'action de la va- peur ou de l'eau chaude peut être très courte et, en fait, on peut obtenir un bon étirage avec une longueur de l'or- dre de 10 cm. Toutefois, il est préférable d'allonger la chambre à vapeur ou à eau chaude, par exemple jusqu'à un
<Desc/Clms Page number 8>
mètre à deux ou plus, la longueur précise dépendant de la température et de la valeur et de la vitesse de l'étirage.
Comme on l'a déjà dit, pour un degré particulier d'allongement et une vitesse particulière d'étirage, on peut appliquer une gamme de températures. La température à laquelle il est préférable de travailler, dépend d'un certain nombre de facteurs, y compris la torsion du fil primitif qui, pour un étirage rapide, devrait être aussi faible que possible, la nature du dérivé de la cel- 1-alose en traitement, des matières faites en dérivés de la cellulose à viscosité élevée, nécessitant, en général, des températures et, par suite, des pressions plutôt plus élevées que des matières faites en dérivés de la cellulose à faible viscosité, et la dimension des trous d'entrée et de sortie, ainsi que la position des jets de vapeurs dans la chambre à vapeur, par rapport aux fils qui y entrent.
Comme on l'a dit ci-dessus, les trous d'entrée et de sortie des fils doivent être aussi petits que possible, de façon à réduire l'échappement de la vapeur ou de l'eau.
Leur dimension varie naturellement avec le denier des fils soumis à l'étirage. La température est, de préférence, réglée de façon à permettre d'utiliser une tension d'étirage aussi faible que possible. Dans certains cas, les filaments individuels des fils tendent à se souder de façon à former un fil en une seule pièce, et le procédé selon la présente invention peut être utilisé de façon à fabriquer un produit de ce genre lorsqu'on le désire. D'autre part, lorsque l'on doit garder la nature à filaments individuels des fils, ceci peut être obtenu au moyen de simples réglages
<Desc/Clms Page number 9>
dans la pression, la vitesse d'étirage, la quantité d'étirage, la dimension des entrées et des sorties des fils et les différents autres facteurs.
Les matières étirées peuvent être soumises à n'importe quelles opérations de traitement ultérieur désirées, Ainsi, les filaments, fils et autres matières, peuvent être traités avec des agents de rétrécissement de fa- çon à améliorer leur extensibilité. Des procédés appropriés dans ce but, sont décrits dans le brevet français N 737.226 du 17 Mai 1932. En particulier, on mentionnera les solvants latents mentionnés dans ce brevet, par exemple un mélange de chlorure de méthylène et de benzène.
En outre, des matières étirées faites d'ester de cellulose peuvent être soumises à des opérations de saponification. La saponification peut être telle qu'elle donne une perte en poids relativement faible, par exemple suffisante pour donner aux matières une affinité pour les colorants du coton, ou bien elle peut être complète ou sensiblement complète, par exemple de façon à éliminer tout ou presque tout de la teneur en ester. La saponification peut être effectuée dans des conditions de tension telle qu'il se produise un rétrécissement pendant ou immédiatement après la saponification, ce qui est avantageux au point de vue de l'extensibilité du fil.
Ces traitements ultérieurs peuvent être effectués sous forme d'opérations distinctes de l'étirage, ou bien ils peuvent être effectués à la suite de l'étirage.
Ainsi, par exemple, l'invention vise une opération continue impliquant d'abord l'étirage, puis le rétrécissement,
<Desc/Clms Page number 10>
par exemple un étirage de plusieurs centaines pour cent de la longueur primitive de la matière, suivi par un rétrécissement de 7 à 12 % de la longueur de la matière étirée; une opération continue impliquant un étirage suivi par une saponification, et une opération continue impliquant un étirage, un rétrécissement, et finalement, une saponification.
Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en se référant plus particulièrement à l'acétate de cellulose, elle est également applicable à des matières contenant d'autres esters ou éthers de cellulose. En outre, des rubans, des feuilles, des pellicules, des nappes, etc... peuvent être étirés par les procédés ci-dessus décrits et, dans le cas de feuilles, de pellicules ou produits analogues, l'étirage peut se faire longitudinalement et/ou latéralement, ou bien on peut appliquer une tension latérale suffisante pour empêcher le rétrécissement latéral pendant l'application de l'étirage longitudinal.