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"METHODE ET APPAREIL POUR LE TRAITEMENT DE FILAMENTS"
La présente invention se rapporte à une méthode de traitement de filaments, de fils et de cordes ou cordelettes en fibres artificielles ou naturelles.
Par exemple dans la fabrication des parachutes, il est nécessaire que la matière utilisée soit solide et égale- ment qu'elle soit résistante à l'eau, ou hydrophobe.
On sait de nos joursqu'il est préférable de traiter le fil que l'on doit utiliser à des fins de cet ordre avant le tissage ou la fabrication sous une forme finie. On peut
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réaliser ce traitement en faisant passer le fil à Lravgrs
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Ce contact intime s'effectue, conformément à la présente invention, en comprimant forte- ment; une pellicule fluiue continue contre le filament ou fil, et de préférence au cours de son application progressive.
On n'obtient pas ce résultat avec des cordelettes tressées ou tissées, non plus qu'avec des tissus tricotés ou tissés en raison de ce que dans ces structures,dans les- quelles les fils sont étroitement tordus, se recouvrent en partie ou s'entrelacent, les points de contact empêchent la pénétration de l'agent d'imperméabilisation. En même temps ces points de contact s'entourent par capillarité d'amas de matière, si celle-ci se trouve à l'état liquide au moment du traitement ou à tout moment postérieur. Etpuisqu'il est pra- tiquement nécessaire d'appliquer l'agent d'imperméabilisation à l'état liquide,ceci se produit toujours et le résultat est imparfait.
Les fils de rayonne, bien qu'ils possèdent intrin- sèquement une surface lisse en raison même de leur mode de formation, présentent néanmoins des sections transversales caractéristiques qui les distinguent entre eux ainsi que des filaments provenant d'autres matières textiles fibreuses.
Le filament de cellulose cuproammonique est sensible- ment de section transversale circulaire et, par conséquent, de structure semblable à une baguette. La fibre de nitrocellu-
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lose manifeste d'une manière caractéristique une structure plissée ou affaissée qui se traduit par une rainure longitu- dinale sur l'un des côtés du filament, l'autre côté étant arrondi vers l'extérieur. Il semble avoir subi un affaisse- ment d'un seul côté de la fibre par perte du.solvant ou de l'agent de gonflement qu'il contenait au moment de sa forma- tion. Les filaments d'acétate de cellulose présentent dans leur section transversale plusieurs dentelures ou cannelures de ce type, toutes longitudinales mais disposées à certains intervalles de la périphérie du filament, ainsi que le montre une section transversale.
Les filaments de rayonne de viscose montrent également plusieurs dentelures ou cannelures longi- tudinales et espacées irrégulièrement sur la périphérie de la section transversale, en tout point donné de la fibre, comme le fait l'acétate de cellulose. Mais ces dentelures des fila- ments de rayonne de viscose présentent comme caractère dis- tinctif des canaux rentrants (vus en coupe transversale) dont l'orifice extérieur possède souvent une largeur moindre que les espaces avec lesquels il communique.
Les filaments de rayonne des types mentionnés, et dans l'ordre donné, présentent donc longitudinalement des surfaces irrégulières à dentelures croissantes. Les fibres de coton paraissent aassi semblablement affaissées et tordues, de structure semblable à un ruban, présentant des irrégula- rités s'étendant longitudinalement à la fibre et aussi quelque peu hélicoidalement en raison de leur forme tordue.
La laine.acquiert également une certaine torsion dans la direction longitudinale de ses fibres et bien que la struc- ture en échelle comporte des recouvrements partiels plutôt circulairement que longitudinalement à la fibre,, on constate
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que ces fibres varient néanmoins aussi longitudinalement dans une certaine mesure quant à la dimension et à la forme de leur section transversale.
Il s'ensuit que toutes ces fibres, que leur origine soit naturelle ou artificielle, résistent plus ou moins à l'acquisition, sur toute leur surface, d'une couche mouillante uniforme et continue de l'agent liquide hydrophobe ou d'imper- méabilisation.
On a proposé d'immerger les écheveaux, bobines ou masses de fils dans des solutions, suspensions ou émulsions de la substance imperméabilisante à appliquer. Mais on a trou- vé que, dans la pratique, le fil bobiné sous cette forme cons- titue une barrière effective à la matière fluide de traite- ment toute entière si le réactif est en solution, ou qu'il sépare sélectivement en le filtrant l'agent d'imperméabilisa- tion si celui-ci est en suspension ou émulsionné, en le laissant à l'extérieur de la masse de fil bobiné, ce qui épuise le composant imperméabilisant des parties résiduelles plus fluides de la composition, lesquelles peuvent continuer à pénétrer plus profondément dans la masse. Il en résulte un produit très inégal, et, en fait, le centre de la masse de fil peut rester pratiquement non-traité par l'agent d'imperméa- bilisation.
Pour remédier à ces inconvénients, on a proposé d'en- voyer le liquide de traitement dans la masse de fil bobiné au moyen d'une pompe, comme dans le procédé employé dans la teinture des fils de rayonne en bobines ou paquets. Ce procédé peut assurer une pénétration complète de l'agent li- quide de traitement dans la masse de fil bobiné. Mais ce trai- tement n'est pas égal à l'intérieur et à l'extérieur de la masse de fil. En fait, les différences sont accentuées pour les raisons déjà indiquées. Le procédé exige en outre un re- bobinage du fil sur des tubes perforés appropriés pour
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permettre l'envoi par pompe de l'agent liquide de traite- ment à travers la masse.
Dans son ensemble il exige de plus un équipement considérable avec rebobineurs, pompes, chaudiè- res de teinture, hydro-extracteurs, etc., qui seraient ordi- nairement employés d'une manière plus efficace dans les opé- rations de teinture. Les paquets de fils finis traités de cette manière retiennent en outre un grand volume de liquide et exigent par conséquent un séchage prolongé et complet, né- cessitant ainsi l'emploi d'un équipement de séchage étendu et d'un emplacement de séchage pendant de longues périodes.
Si le fil traité n'est pas complètement séché, sa résistance à la rupture diminue, et aussi sa résistance à l'eau. Il n'est donc pas possible de négliger le traitement de séchage ou de l'effectuer incomplètement sans de sérieuses conséquences.
Dans ces procédés d'imperméabilisation les dentelu- res des fibres ci-dessus décrites, qui en général sont dis- posées longitudinalement à ces fibres ou filaments, paraissent arrêter et retenir l'agent de traitement fluide quand on essaie de l'envoyer par pompage à travers la masse et, par conséquent, transversalement aux fibres. En d'autres termes les fibres tendent à filtrer le composant hydrophobe des émul- sions ou suspensions. Cet effet non seulement retarde généra- lement l'écoulement du fluide, mais encore tend d'une manière positive à former une couche externe croissante et résistante de solution ou de globules séparés d'émulsions ou suspensions suivant le cas, à l'extérieur de la masse de fil, laquelle couche sert de base à une nouvelle accumulation.
Cette couche superficielle offre ainsi une résistance progressivement croissante à la réalisation efficace du traitement désiré.
On a découvert que les masses fluides, ou leurs surfaces libres, tendent à former "un pont" sur les irrégula- rités des filaments de rayonne, comme ci-dessus décrit, et aussi sur les espaces entre les fibres individuelles des fils
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ou de cordelettes fabriquées à l'aide de ces fils, formant ainsi un enduit imparfait emprisonnant de l'air, ce qui réduit l'effet d'imperméabilisation.
On a toutefois découvert en outre que si une pelli- cule fluide d'émulsion ou de suspension imperméabilisante est amenée en contact avec la surface des filaments de manière telle que, au point d'incidence de son contact, elle soit atténuée dans une mesure en rapport avec la surface du fila- ment ou de ses irrégularités, de façon à y pénétrer, cette pellicule peut être tirée et pressée en contact adhésif inti- me avec la surface du filament ou fibre, aussi bien dans ses parties saillantes que dans ses parties en creux ou cannelures ci-dessus décrites, formant ainsi un contact con- tinu intime avec toute la surface à la fois des cannelures et des zones externes.
Si l'on étend ces pellicules et surfa- ces de contact de manière qu'elles correspondent à toute la périphérie du filament et si on les tire ensemble et de ma- nière continue pour assurer un contact intime - à la fois circulairement et dans le sens de la longueur de la fibre, filament ou fil, etc - le filament entier sera pourvu ainsi d'une gaine ou enveloppe continue qui sera en contact direct avec la surface sans contenir d'air emprisonné ou de gaz ad- sorbés et qui restera fixée d'une manière permanente dans cette association sous l'influence de son contact mouillant intime et de la solidification subséquente. Dans le cas des émulsions ou suspensions, la phase dispersée sera ainsi dis- tribuée d'une manière uniforme, intégrée en une pellicule continue et aussi amenée en contact intime adhérent avec la surface de la rayonne.
Cette association peut être par la suite augmentée par friction et pression. Dans le cas des solutions d'agent imperméabilisant ou hydrophobe, une pelli- cule continue de ce liquide sera de même distribuée sur et
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entre les surfaces traitées et leur sera intégrée après éli- mination du solvant.
Conformément à la présente invention, par simple rebobinage ou même au cours du bobinage initial du fil, on peut imperméabiliser d'une manière uniforme et complète les fibres et filaments par tirage du brin à travers un bain fluide de l'agent d'imperméabilisation-solution, suspension ou émulsion de ladite substance imperméabilisante - puis sou- mission du fil ainsi traité à l'action d'une mèche fibreuse ou matière fibreuse analogue.
Cette action des fibres des mèches force les pelli- cules de fluide imperméabilisant à entrer uniformément en contact mouillant intime avec les surfaces du fil ainsi qu'à l'intérieur des cannelures, dentelures et autres espaces lon- gitudinaux des surfaces extérieures des fibres individuelles et du fil dans son ensemble. Ainsi, elle favorise et effectue un mouillage uniforme et complet de toute la surface (surfaces extérieures et surfaces en creux ou cannelures des fibres ou filaments) au moyen du fluide imperméabilisant de traitement, qui autrement ne se produirait pas.
En outre, non seulement le fluide mais encore et particulièrement-les composants disper- sés de l'émulsion ou de la suspension se trouvent régulièrement distribués et d'une manière complète sur toute la surface du fil, de telle sorte que la surface de chaque fil ou filament est imperméabilisée d'une manière continue. Après solidifica- tion, cet enduit imperméabilisant continu manifeste sa ré- sistance intrinsèque et complète à l'eau et son caractère hy- drophobe. Cette résistance n'est pas contrebalancée par des discontinuités physiques telles que espaces nus, craquelures ou bulles, ni sur la surface des fibres, ni entre les fibres.
Ces discontinuités peuvent se former à l'entrée ou à. la sortie du bain de traitement comme à l'habitude, mais elles sont
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efficacement éliminées de la surface par la poussée pro- gresàive et de la pellicule continue ainsi que de la coucne d'enduit par l'action longitudinale des fibres sur cette sur- face pendant qu'elle est à l'état fluide.
On a de plus découvert que les masses fioreuses ou- vertes peuvent être avantageusement utilisées pour la formation initiale et l'application de la pellicule d'enduit fluide directement sur les surfaces des fibres. Les fluides, suspensions, émulsions ou solutions visqueuses convenant au traitement hydrophobe peuvent être incorporées par attrac- tion capillaire (sans ségrégation) à travers ces masses fi- breuses, puis converties en pellicules allant en s'amincis- sant qui se terminent aux extrémités des fibres individuel- les. Les meches de coton pour lampes, ordinairement peu ser- rées et fioreuses, les tiares feutré s librement laminées, etc. se sont montrées satisfaisantes/et efficaces dans ce but.
En outre le degré de saturation et le débit du fluide pas- sant dans ces mèches peuvent être réglés par la hauteur de la mèche au dessus du niveau de la source de fluide dont elles sont mouillées. En tirant le fil sur une telle surface imprégnée ou saturée de liquide ou entre deux ou plusieurs masses ou surfaces fibreuses sous une pression légère ou ré- glée - de manière à favoriser un contact à mouillage complet et continu - une couche uniforne et continue de la compositi- on sera formée sur la masse fibreuse mouillée et, de là, sera tirée et amenée sur le fil en contact mouillant; pro- gressivenent continu et propre à former une pellicule inin- terrompue sur toute la surface de la fibre, immergeant ainsi et recouvrant complètement chaque fibre du fil et restant ensuite en rapport intime et direct,avec lui.
En d'autres termes l'agent hydrophobe peut être amené sur le fil en quelque sorte par une action d'essuyage sous forme de pelli-
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cules étroites et amincies et en quantité requise, de manière à se fondre et à recouvrir ledit fil en formant une pellicule continue, sans qu'il soit nécessaire d'en essuyer une partie par la suite.
On peut appliquer suivant la présente invention di- verses compositions hydrophobes parmi lesquelles on peut men- tionner par exemple : "Aridex", émulsion ou suspension hydrophobe fabriquée par E.I. Du Pont de Nemours, Inc., de Wilmington, Delaware.
"Cerol", émulsion ou suspension hydrophobe fabriquée par Sandoz Chemical Works, Inc.
"Ramopol W.F.", solution d'une composition hydro- phobe dans un solvant organique, fabriquée par la General Dyestuff Corporation, qui peut être étendue à la concentrati- on désirée au moyen de solvants organiques supplémentaires tels que celui connu sous le nom de Varsol.
"Texarid", composé hydrophobe fabriqué par L.
Sonneb orn Sons, Inc.
"Drax", suspension ou émulsion d'une composition hydrophobe fabriquée par S.C.Johnson Co, Racine, Wisconsin.
D'une manière générale on a trouvé qu'en augmentant la concentration de l'agent hydrophobe et en réduisant ainsi la quantité de solvant ou d'eau appliquée sur le fil, non seulement le séchage du fil traité est grandement facilité et accéléré, mais encore l'hydrophobie est assurée, rendue plus uniforme et, au moyen du procédé de la présente invention, susceptible d'un contrôle et d'un réglage sur et précis.
C'est ainsi qu'en employant une composition de trai- tement ,contenant 2% d'agent hydrophobe, une application équi- valent au poids du fil à traiter rendra celui-ci hydrophobe.
Mais en employant une composition hydrophobe à 10% et en en appliquant 20% du poids du fil à traiter, on' usera une quanti-
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té égale d'agent hydrophobe et on améliorera en même temps l'hydrophobie tous en réduisant fortement la quantité d'eau ou de solvant à éliminer, ce qui économisera beaucoup de temps, d'équipement, de chaleur et de puissance en,raison des facilités dont bénéficient toutes les opérations.
Suivant le procédé de la présente invention, la com- position hydrophobe peut être appliquée sur un toron de fil en mouvement au moyen de mèches de coton tissées peu serré ou de feutre lâche de laine laminé qui plongent dans la composit ion. Le fluide est attiré par capillarité vers le haut à travers la masse fibreuse et, de là, sous forme de pellicules minces continues, arrive progressivement sur toutes les surfaces et dans toutes les crevasses et cannelu- res existant sur et entre les fibres du fil. Appliquée ainsi sur la surface à traiter, la pellicule arrive en contact di- rect et intime avec la surface, s'étalant sur toute la péri- phérie et s'étendant progressivement dans le sens de la lon- gueur du fil en mouvement au contact des nombreux points de la surface humide fibreuse.
Les fibres fines, humides et lâches de la mèche ou du feutre pénètrent dans les inégalités du fil et y introdui- sent la pellicule fluide de composition imperméabilisante, la pressent énergiquement contre les surfaces en creux aussi bien que sur les surfaces externes des fibres et assurent par une action d'essuyage un contact énergique, direct, continu et intime avec elles. De cette manière la totalité des gaz adsorbés sur ou entre les fibres est déplacée et éliminée, et la surface de chacune des fibres du fil est atteinte et mouillée :et-..se trouve ainsi enduite d'une pellicule mince, uniforme et continue et non d'une pellicule qui formerait en quelque sorte des ponts au-dessus des ouvertures ou rai- nures creuses comme on l'a signalé ci-dessus et qui laisse- raient les surfaces internes non-traitées.
L'enduit n'est en
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aucun point épais et, par conséquent, n'est pas sujet par la suite à se rompre et à se détacher, ce qui détruirait l'effi- cacité de l'enveloppe protectrice imperméabilisante du fila- ment du fil.
Avec un fil légèrement tordu ou filé les fibres feu- trées ou la mèche peuvent suivre la course oblique des fila- ments et des cannelures (disposées par conséquent d'une manière plus ou moins angulaire) des surfaces longitudinales des fibres dont elles sont composées, exerçant ainsi les fonctions ci-dessus décrites, qu'elles suivent la même direc- tion de mouvement du fil ou qu'elles fassent avec elle un angle considérable.
Les suspensions aqueuses de matières solides imper- méabilisantes ou les émulsions de matières imperméabilisantes liquides dans lesquelles les particules ou globules dispersés sont divisés d'une manière suffisamment fine se prêtent à ce procédé de traitement des fibres et fils. Les dimensions des particules de la suspension ou de l'émulsion ne doivent pas être trop grandes par rapport aux filaments et aux rugosités présentées par leurs surfaces. Autrement, on ne pourrait s'attendre à ce qu'elles pénètrent dans ou entrent en contact avec les surfaces en creux des filaments ou se joignent inti- mement avec les surfaces extérieures des filaments, sans se déformer.
Les particules ou globales de fortes dimensions ten- draient à former des ponts sur les dépressions des filaments et à se placer tangentiellement aux surfaces arrondies exter- nes avec seulement des points de contact et d'adhérence ins- tables, même quand les fibres de la mèche ou du feutre les pénètrent suffisamment.
Une bonne dapillarité de la composition est désirable pour favoriser à la fois le mouillage de la mèche ou du feutre, son ascension dans ceux-ci et leur alimentation, et
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sa pénétration continue dans , entre et sur toute la surface de la totalité du t'il soumis au traitement. Mais une capilla- rité extrêmement élevée et une pénétrabilité indépendante des flores à traiter ne constituent généralement pas des caracté- ristiques d'agents d'imperméab ilisation ou d'agents hydro- phobes satisfaisants. De tels réactifs sont vraisemblable- ment volatils ou dissolvent ou gonflent le fil, ou en altè- rent les caractéristiques d'une manière indésirable.
C'est pourquoi, d'une manière générale, on a véri- fié que les suspensions ou émulsions convenant à l'imperméa- bilisation ont, de préférence, des particules ou des globu- les de dimensions comprisesentre 0,5 et 3 microns. Une vis- cosité égale ou équivalente à plusieurs fois celle de l'eau convient du moment que le fluide hydrophobe en question con- serve une capillarité suffisante pour effectuer et mainte- air l'alimentation désirée à travers les mèches et dans les fils ou filaments, à la température ordinaire ou à une température légèrement supérieure mais insuffisamment élevée pour attaquer le fil traité ou la matière hydrophobe elle- même.
Ces compositions doivent avoir la propriété de mouiller particulièrement la surface des fibres individuelles et de s'y étaler d'une manière uniforme, rapide et complète, mais non de pénétrer spontanément d'une manière appréciable dans la substance de la fibre ou du filament, en provoquant une augmentation de poids excessive ou une dissolution ou gonfle- ment de ladite fibre ou dudit filament, ou toute autre alté- ration des propriétés caractéristiques typiques et désirées.
Elles doivent, en outre, être sensiblement incolores sous la mince épaisseur de la pellicule appliquée et transparentes ou au moins translucides de manière à éviter des changements de couleur ou des taches. Dans certains cas, le changement de couleur,peut être pratiquement sans danger, mais, même dans
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ce cas, on a tendance à associer une altération de couleur à la désagrégation et il vaut mieux éviter cette idée.
Les dessins ci-joints montrent un appareil commode et satisfaisant pour réaliser l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan d'un bain de traite- ment et d'un dispositif pour l'alimentation par capillarité du fil en composition hydrophobe sous forme fluide,
La fig. 2 est une section verticale et une élévation latérale montrant le fil à traiter du dispositif de la fig.l;
La fig. 3 est un détail grossi en coupe transversale d'une paire de mèches capillaires saturées de la composition liquide hydrophobe, au moyen desquelles le fil est alimenté de manière à subir le traitement par l'agent hydrophobe;
La fig. 4 est un détail grossi en perspective sem- blable à la fig. 3 mais montrant une autre forme de support de mèches et une paire de mèches plus étroites que celles re- présentées dans la fig. 3, entre lesquelles le fil est tiré;
La fig. 5 est une vue grossie d'un filament de rayonne montrant les cannelures qui y figurent et l'action sur elles des fibres feutrées mouillées au moyen de pellicu- les du fluide de traitement ;
Les fig. 6 à 11 inclusivement représentent des cou- pes transversales caractéristiques respectivement de fibres de cellulose cuproammonique, de nitrocellulose, d'acétate de cellulose, de viscose, de coton et de laine.
La fig. 12 montre une autre forme de l'appareil, dans laquelle le filament est conduit dans les fluides de trai- tement, puis mis en contact avec des cylindres qui peuvent être fixes ou animés d'un mouvement de rotation ;
La fig. 13 est une vue semblable d'un appareil ana- logue utilisant une paire de baguettes au lieu de cylindres.
Dans les dessins, le réservoir 1 est disposé sur un support approprié et muni, à l'avant, d'un tablier 2 et
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d'une console .3 supportant une planche 4 qui sert également de gaide au fil débité par la bobine 6 et passant par la rai- nure-guide 7 et le guide $ monté sur le bord avant du réser- voir.
Un pont s'étendant en travers du réservoir en son sommet, de 1'avant à l'arrière, supporte le dispositif d'application 10, formé d'une pièce 11 rectangulaire en une composition telle que la "Masonite", fixée au pont, et d'une seconde pièce 12 rectangulaire, de mêmes composition, dimension et forme, montée sur la pièce 11 au moyen de deux piliers verticaux 13 passant par les trous 14 des deux plan- chettes, la planchette inférieure étant fixée par dessous au moyen d'une goutte de soudure, en 15.
Deux mèches feutrées 16 et 17 passent entre les deux planchettes qu'elles recouvrent, ces meches étant de grandeur suffisante pour recouvrir le pont .2 et la plancnette 11 et pour plonger dans la compositi- on liquide de traitement contenue dans le réservoir 1 par une de ses extrémités ou les ceux, à voloncé, suivant princi- palement la vitesse d'alimentation requise en liquide de traitement.
La mèche inférieure 16 est maintenue énergiquement contre la planchette inférieure, à chaque extrémité, par les fils 18 et 19, tandis que la meche supérieure 17 est maintenue énergiquement contre la planchette supérieure, à chaque ex- trémité, par les fils semblables 21 et 22. Le pilier 23 fixé sur la partie supérieure de la planchette supérieure sert de poignée pour soulever et ajuster la planchette et la mèche supérieures du pour serrer les meches et observer si leur fonctionnement est convenable, ou pour recevoir et maintenir es poids (non représentés) si on (,('--sire presser les Mèches l'une sur l'autre d'une miniers plus énergique.
De cette ma-
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nière, le flux capillaire de la composition liquide 20 qui s'élève du-réservoir et passe par les parties horizontales. et verticales des mèches, entre les planchettes et le fil lequel est disposé entre les parties des surfaces des mèches qui se- trouvent entre les deux planchettes - peut être ajusté et réglé.
En quittant les mèches, le fil traité est tiré sous une baguette 26 fixée horizontalement, en porcelaine vernissée, et, de là, vers le haut pour être transféré à une machine de réception ou de bobinage (non représentée).
De cette manière, le fil est. tiré de manière à en- "trer en contact intime et énergique avec les fibres des feu- tres ou mèches, lesquels sont imprégnés ou saturés de la so- lution ou de l'émulsion liquide de l'agent hydrophobe à ap- pliquer. Il leur emprunte une quantité suffisante de fluide pour s'humidifier complètement sur toute sa surface, en même temps que les fibres du feutre pressent énergiquement le fluide contre les surfaces des fibres et l'obligent à pé- nétrer dans les irrégularités de leur surface et entre les fibres, qui composent le fil traité. De cette manière les fils sont complètement et continûment mouillés par le fluide de traitement, que ce soit une solution vraie,-une solution colloïdale, une suspension ou une émulsion.
En même temps la pellicule mouillante de fluide est étirée jusqu'aux extrémi- tés des fibres du feutre en une couche mince et étroite. Cette action se traduit par un déplacement efficace de l'air adsor- bé sur les surfaces des filaments. En outre elle est répétée par chacune des nombreuses fibres constituant la surface des mèches feutrées, à mesure que le fil passe sur elles, et sous la pression qui maintient les deux mèches l'une contre l'autre. Le nombre et la durée de ces effets d'essuyage peu-
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vent être réglés par le nombre des fibres des mèches et la pression sous laquelle le fil vient en contact avec elies au cours de son passage entre les mèches.
Ceci est réalisé par la compression plus ou moins énergique maintenant les mèches l'un,, contre l'autre et par la largeur des mèches utilisées.
Ainsi, comme le montre la fig. 4, on peut employer une paire de mèches étroites 16' et 17'. Avec ces mèches, il peut être désirable d'employer des planchettes-couvercles 27 évidées sur leurs surfaces internes 28 et 29 de manière à recevoir et maintenir les mèches parallèlement et superposées l'une à l'autre, pour éviter toute tendance des mèches à glis- ser ou à se tordre, ce qui pourrait se produire plus facile- ment avec des rubans étroits qu'avec de larges bandes de feutre.
On a obtenu les résultats suivants avec l'appareil et le procédé montré dans les fig. 1 à 5 :
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Bien que le procédé et l'appareil ci-dessus aient été prouves les plus efficaces et satisfaisants pour l'appli- cation des liquides hydrophobes sur les fils et filaments généralement, on peut employer d'une manière satisfaisante un autre appareil, tel que celui représenté fige 12. Dans celui- ci, on peut utiliser un réservoir 30 peu profond contenant la composition fluide 31, qui est de préférence réglée à niveau constant par un dispositif de siphonnage adapté à un réservoir d'alimentation (non-représenté). Le fil 35 tiré d'une bobine 36 par les guides 37 et 38 passe sous ou sur le cylin dre 39, plongeant dans le liquide de traitement, et, de là, à un mécanisme collecteur et à des appareils de sé- chage, non représentés.
Le cylindre peut être fixe ou commandé, à volonté. S'il est commandé, il peut tourner dans le même sens que le fil passant sur lui, ou dans le sens opposé. Une rotation rapide des cylindres et un passage ra- pide du fil tendent à diminuer la quantité du liquide hydro- phobe prise et retenue au cours de ce traitement. Le fil passe des cylindres dans la bobineuse habituelle (non représentée) dans laquelle il est booiné sur des tubes de bobinage, et il est ensuite séché de la manière habituelle, mais de préfé- rence complètement et rapidement à température élevée, par exemple entre 71 et 88 pour la rayonne, particulièrement dans le cas où l'on utilise des émulsions aqueuses.
Quand le composé hydrophobe est contenu dans un solvant volatil organique non-aqueux, le séchage est encore plus rapide et échappe à la phase de gonflement qui se produit nabituellement avec les fils qui ont été mouillés au moyen d'émulsions aqueuses, à moins qu'on ne prenne soin de sécher rapidement.
Au lieu de cylindres, on peut employer deux baguet- tes fixes lisses, comme le montre la fig. 13. L'espacement des baguettes détermine, conjointement avec la vitesse du fil, . la durée de traitement. En utilisant deux baguettes, (ou
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davantage), .l'application du fluide sur sa périphérie en/bous les ppints de fil aussi bien qu'en tous les points de sa longueur% de manière à donner une pellicule uniforme et continue, est assurée, aussi bien que le contact énergique et l'effet d'essuyage, ainsi que l'expulsion des gaz adsorbés-.
Dans le fonctionnement des dispositifs à baguettes ou à cylindres, on notera que le filament est tout d'abord mouillé au moyen du traitement fluide par'immersion complète, puis est pressé énergiquement contre les baguettes ou cylin- dres, ce qui produit un effet d'essayage ferme sur la pellicu- le mouillée. Cette opération met la pellicule en contact fluide intime et sert également à expulser l'air adsorbé des surfaces du filament et d'entre les fibres. Elle favorise encore l'adhérence énergique de la pellicule de traitement et en étale et unifie les particules en une couche ou pelli- cule uniforme et continue d'enduit hydrophobe. Mais ces dis- positifs ne peuvent atteindre les cannelures ou dépressions des filaments et fibres aussi intimement que le font les fi- bres des feutres, comme ci-dessus décrit.
Il est par consé- quent désirable de combiner l'immersion préliminaire et le mouillage du filament avec une action subséquente d'essuyage des matières fibreuses fines, comme ci-dessus décrit. C'est à dire que les cylindres ou baguettes peuvent être munis d'une paire de feutres ou mèches, comme il est montré en 40 dans les fig. 12 et 13, de telle sorte que le fil soit d'abord immergé, puis tiré entre les fibres des feutres ou mèches, étant ainsi soumis à l'action de balayage de ces feutres ou mèches.
On a effectué conformément à l'invention des traite- ments de divers fils au moyen d'émulsions ou de suspensions de composé hydrophobe à diverses concentrations, aussi bien que de solutions dans un solvant volatil, comme ci-dessus dé-
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crit, en utilisant des cylindres ou baguettes immergés, comme il est montré dans les fig. 12 et 13. Les résultats de ces traitements, apres séchage, sont donnés dans le taoleau suivant
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Les formes préférées de la présente invention mon- trent que la quantité d'eau ou autre véhicule employé dans la composition hydrophobe appliquée aux filaments, fils cordes et analogues et qui doit par la suite être chassée peut être fortement réduite, et aussi que la quantité de composition hydrophobe résiduelle appliquée et laissée sur les filaments peut .¯être réglée avec facilité et précision, et réduite même aux proportions miniman ci-dessus mentionnées sans danger de perte d'hydrophobie du produit obtenu.
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Dans la teinture des matières textiles, il est de pratique courante de les teindre sous forme de tissus finis (teinture des tissus en pièce) ou de teindre le fil sous forme de bobines ou d'écheveaux. Pour ces opéra- tions de teinture, il est nécessaire de disposer d'appareils grands et coûteux et de grands volumes de liqueur colorante, et on emploie habituellement et nécessairement des rapporta élevés de liqueur. L'exécution de ces opérations exige beau- coup de temps pour obtenir un résultats satisfaisant. Ceci en raison de ce que les procédés antérieurs demandent du temps pour réaliser l'épuisement du colorant contenu dans le bain colorant, et varient d'un lot à l'autre et d'un colorant à l'autre.
En outre, la nuance de la teinture dé- pend du degré d'épuisement atteint, lequel doit par consé- quent être soigneusement observé et réglé pendant le pro- cessus pour ce qui concerne la durée de teinture, la tem- pérature, la précipitation par le sel et le jugement du coloriste. De plus ces procédés impliquent beaucoup de manipulations spéciales telles que :bobinage et rebobinage du fil à partir des masses ou bobines coniques en éche- veaux ou bobines pour la teinture, charge des machines, longues opérations de teinture, décharge des machines, esso- rage et séchage.
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Dans beaucoup de cas il est désirable de teindre de grandes quantités. de fil et s'il est possible et pratiqua- ble du point de vue de la teinture industrielle, il serait souhaitable de les teindre sans que ceci entraîne des opéra- tions de teintures différentes des opérations de fabrication régulières nécessaires.
Une caractéristique de la présente invention réside dans un procédé qui permet de teindre des filaments textiles, particulièrement sous forme de fils, sans interrompre d'autres opérations de fabrication, et qui néanmoins donne un produit satisfaisant et sur répondant aux exigences de l'industrie textile.
Une caractéristique plus particulière de l'invention réside dans un prpcédé applicable à la fois aux filaments et fils naturels et aux filaments et fils artificiels ou synthétiques tels que les divers types de rayonne - ou de nylon - au moyen de colorants directs.
Dans la teinture des filaments ou fils, il est né- cessaire d'effectuer un mouillage complet et uniforme de toutes les surfaces de la fibre au moyen de la liqueur colo- rante. Pour réaliser ce mouillage, on immerge habituellement l'écheveau ou la masse de fil dans une liqueur,colorante et on envoie la solution de colorant au moyen de pompes à travers le fil, pendant un temps considérable, pour effectuer une teinture uniforme et complète du fil au moyen de la liqueur colorante. Sinon on n'obtient pas une teinture uniforme de la masse.
On obtient communément les fibres textiles artifi- cielles à l'état plastique ou fluide, après façonnage sous forme de filaments, fibres ou fils. Ces fibre,sont par con- séquent susceptibles de rétrécissement par séchage ou soli- dification. Ce rétrécissement conduit à un raffermissement
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et un lissage plus ou moins accusé de la surface qui, parfois, se ride ensuite. Les rides ou plis causent des irrégularités et des sillons dans la fibre, disposés plus ou moins longitu- dinalement sur toute la longueur.
On peut au moyen de la présente invention, teindre les fibres et filaments textiles, naturels et artificiels ou synthétiques, d'une manière satisfaisante et à grande vitesse - telle que celle des machines habituelles à bobiner - sans l'obligation du re-bobinage et autres manipulations habituel- les et nécessaires jusqu'ici avec ces types de fibres. On a également trouvé qu'un choix judicieux des colorants, des formules et des procédés permet d'obtenir une distribution uniforme, une reproduction précise des nuances et une haute qualité des produits teints, conformément aux essais appliqués à ces types de filaments et fils teints.
On appréciera par conséquent facilement les nombreu- ses commodités et économies auxquelles on peut atteindre au moyen du présent procédé, telles que l'élimination de la né- cessité, pour le dispositif de teinture, de grands volumes de liqueur colorante en raison des rapports élevés de liqueurs, de la longue durée du séchage nécessaire avec les écheveaux, bobines et analogues saturés. L'opération de la teinture peut être réalisée sur des lots grands ou petits, avec la même facilité quand à la rapidité du rendement une haute qualité du produit, ainsi qu'avec les économies accompagnant chacune de .ces caractéristiques avantageuses.
Le procédé de l'invention comprend la découverte que bien qu'un filament ou fil puisse être seulement suscep- tible d'un mouillage lent ou modéré par une solution de teinture, on peut néanmoins le mouiller uniformément, complè- tement et rapidemènt par une telle solution en effectuant son contact avec une pellicule de la solution, en des points
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ou portions relativement petites de sasurface, sous.une pression légère ou modérée.
Ces filaments peuvent être entoù- rés complètement par ces points ou zones de contact de la pellicule, et si chaque point ou zone de contact de la pelli- cule est tiré le long de la surface de la fibre, ou si, in- versement, la fibre le déplace contre la pellicule de contact, la pellicule de solution colorante viendra en contact intime avec la surface de la fibre, la mouillera et s'associera à elle d'une manière continue et uniforme sur toute la longueur du. filament. En outre elle se répartira d'elle-même à la fois sur les surfaces lisses et irrégulières du filament ou du fil et y pénétrera uniformément sur toute sa longueur, et à une vitesse extrêmement grande, du même ordre que celle des machines habituelles à bobiner, c'est-à-dire environ 300 m. par minute ou davantage.
En outre, une caractéristique du procédé de teinture de la présente invention est que le filament ou fil reçoit une pellicule (et une imprégnation subséquente) uniforme de la liqueur colorante, laquelle peut être nettement déterminée par la prise en liqueur de teinture, qui détermine la profon- deur de la nuance du fil ou filament teint. Dans tout cas donné, la prise est réglée par la vitesse à laquelle la solution de colorant est fournie au filament et par la vi- tesse relative du filament et de la pellicule de solution colorante en contact.
Un exemple typique et représentatif de la mise en pratique de la présente invention est donné par la descripti- on de la teinture d'un fil de rayonne au cours de son bobi- nage ou re-bobinage (ou d'opérations similaires) en se re- portant aux dessins ci-joints.
La matière fibreuse est de préférence composée de fibres fines, terminées en pointes effilées, souples mais
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élastiques. Ces masses de fibres sont disposées de manière à ce que de nombreux bouts tendent à faire saillie sur les surfaces de chaque masse, qu'on place alors en opposition.
Elles ne doivent pas être tassées. D'autre part ces fibres
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individuelles saillantes doivent être slIfilS ,LFt0n",:; 1-rLigaes pour I't3:"1 J,-,)Jr'veE3 les anes' es adirés Milo quand elles aont abondamment mouillées par des pellicules de la solu- tion colorante, sous la pression de contact plus ou moins énergique entre les masses et contre les surfaces du filament en contact avec elles. Les fibres de laine fines sous forme de mèches modérément feutrées,ou desserrées, peuvent être préparées et utilisées, de préférence avec les bouts libres effilés des fibres superficielles en saillie vers l'extérieur.
Ces mèches conviennent particulièrement dans ce but quand elles sont suffisamment épaisses et serrées pour provoquer l'attraction capillaire de la solution colorante, en oppo- sition à la pesanteur, avec formation de pellicules minces et continues sur toute la longueur de la mèche, des surfaces libres des mèches et des bouts saillants des fibres.
La mèche inférieure est maintenue contre la planchet- te inférieure, à chaque extrémité, par les fils métalliques 18 et 19, fermement mais insuffisamment pour provoquer la compacité des fibres ou interrompre le flux capillaire de la solution colorante, la mèche supérieure 17 étant maintenue à chaque extrémité contre la planchette supérieure par des fils métalliques semblables 21 et 22.
La colonnette 23 dis- posée sur la face supérieure de la planchette supérieure peut servir de poignée pour soulever et ajuster ladite planchette supérieure et la mèche supérieure, ou pour séparer les mèches et observer leur fonctionnement, ou pour recevoir et suppor- ter des poids (non-représentés) , si on désire comprimer les mèches ou-les maintenir plus serrées l'une sur l' autre. Ceci
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peut être nécessaire en raison du caractère lâche, libre et quelque peu élastique des fibres, pour assurer un flux capillaire uniforme de la solution colorante, non seulement vers le haut à travers chacune des mèches, mais encore dans et entre leurs surfaces opposées.
Mais il faut éviter une trop grande compression en raison de ce que les fibres poutraient être trop énergiquement tassées, ce qui empêche- rait les fibres individuelles, en raison de leur élasticité, d'entrer en contact intime avec et de pénétrer dans les irrégularités de la surface du filament qui doit être mouillé par elles.
De cette manière, la solution colorante 20 du réser- voir monte par capillarité dans les portions verticales et horizontales des deux mèches, en tous les points des surfaces desdites mèches et de , leurs fibres saillantes, et passent, de là, sur le filament qui est conduit entre les parties des mèches placées.horizontalement entre les planchettes, et ce courant capillaire peut être réglé facilement et con- trôlé avec précision. Les fibres ont de préférence les carac- téristiques de fibres lâches, chaque fibre étant complètement mouillée par la solution colorante, et les nombreuses ex- trémités saillantes des fibres étant susceptibles d'entrer en contact 'intime avec le filament .2 à teindre, qui est tiré entre elles.
Ce ne sont pas des masses fibreuses tassées, enchevêtrées, saturées de volumes constamment renouvelés de liquide, sinon elles ne seraient pas capables de transférer de telles masses de liquide rapidemènt, ni uniformément et par contact intime aux filaments du caractère en question, ni à la,vitesse requise pour obtenir les résultats.désirés.
Elles ne conviendraient pas davantage au passage du fil à travers le bain de teinture en vue du but qu'on se propose.
Au sortir dés mèches, le filament ou fil 2 est tiré sous une baguette 26 en porcelaine vernissée, placée horizontalement d'une manière fixe, et de là sur une bobineuse
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ou autre machine réceptrice où il est bobiné sous forme de tubes,cônes, etc, de toute dimension désirée. Ceux-ci, une fois remplis, sont séchés par les procédés habituels. Ils exigeront toutefois une durée de séchage bien moindre que ne font les masses de fil similaires qui ont été teintes par les procédés courants, en raison du volume de solution colo-. rante beaucoup plus faible que celui exigé par les autres opérations de teinture. En outre la solution colorante peut être pratiquement de toute concentration désirée, qui n'est limitée que par la solubilité du colorant.
En utilisant une solution de colorant plus concentrée, une quantité corres- pondante plus faible de solution colorante sera suffisante pour une nuance donnée et on obtiendra une teinture satis- faisante, tout en n'ayant à assurer que l'évaporation d'une quantité moindre de liquide au cours du séchage.
On doit toutefois observer certaines limites - par exemple assurer un volume adéquat de liqueur colorante et une température suffisante pour efiectuer la teinture, de manière à assurer la pénétration du colorant dans le fi- lament plutôt qu'une simple évaporation , précipitation et dépôt du colorant sur la surface externe du filament, sans pénétration et fixation adéquate. De cette manière on effec- tue un épuisement complet du colorant par le filament. La solution colorante n'est donc pas modifiée durant l'emploi pour ce qui est de sa composition ou de sa concentration. Par suite, une liqueur colorante uniforme est appliquée en quantités constantes, sur toute la périphérie et sur toute la longueur du filament. Cette liqueur est complètement ab- sorbée et épuisée in situ, sur et dans le filament.
La so- lution colorante restant dans le réservoir est par conséquent maintenue à une concentration et une qualité normales.
Il en résulte que dans le procédé de la présente
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invention, le filament ou fil est tiré et amené en contact intime avec de nombreuses saillantes et libres des fines fibres de laine des mèches ou feutres. Ceux ou celles-ci sont mouillés au moyen de pellicules continues de la solution colorante, et la solution étant enlevée par le filament au cours de son passage entre les mèches, les fibres enlèvent à leur tour de nouvelles quantités de solution provenant du bain 20, par capillarité superficielle et inter-superficielle.
Le filament, dans son mouvement rapide contre ou à travers les mèches fibreuses, enlève des extrémités de chacune des fibres une pellicule plus mince de solution co- lorante 31 (fig. 5) et s'humidifie d'une manière continue à leur contact. En multipliant le nombre d'extrémités fibreuses des feutres,fines, séparées, élastiques et humides avec lesquelles le filament vient en contact, les pellicules amincies et rétrécies de la solution colorante seront suffi- santes pour atteindre chaque point de la périphérie du fila- ment et l'humidifier.
Ces bandelettes pelliculaireà très fines, de solution colorante, appliquées séparément, non seulement mouillent intimement les surfaces du filament avec :lesquelles elles sont en contact et y adhèrent, mais enco- re, conjointement à l'action de frottement des fibres, en enlèvent en même temps les gaz qui y ont été adsorbés, les- quels s'échappent des points de contact progressifs de la pellicule de liquide colorant.
En multipliant le nombre de ces points mouillés par le colorant humide autour du filament, non seulement les points ou filets pelliculaires de solu- tion colorante mouillent intimement la surface pelliculaire sous le;contact sous pression des fibres dont ils sont enle- vés, mais ils se fondent ensuite latéralement et ils se dispersent et se répartissent ainsi sur toute la pé- riphérie du filament, y compris les surfaces internes inégales des rainures ou cannelures dont on a parlé, aussi bien que
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les surfaces lisses et extérieurement arrondies elles-mêmes.
Le filament traversant l'appareil à une très grande vitesse, ces pellicules de solution colorante en contact qui se fon- dent entre elles s'unissent en une pellicule qui se forme et progresse rapidement sur toute la surface du filament, en dépit de ses irrégularités et sillons, et sur toute sa longueur.
C'est ainsi que dans un cas d'application indus- trielle de l'invention, un fil de rayonne brillant de 300 de- niers a été déroulé d'une bobine de 1360 gr., a traversé un appareil conforme aux dessins, et a été recueilli par une m-achine à bobiner du type Universal et bobiné à la vitesse de 300 m. par minute environ en bobines de 350 gr. (Avec un fil de denier plus élevé il peut être souhaitable d'utiliser une vitesse un peu plus faible, - ou des vitesses plus éle- vées si l'on utilise des mèches plus larges).
La solution de teinture a été préparée en solution aqueuse comme suit : par litre
Orangé SW Erie (National Aniline Chemical Corp.) 0,119 gr.
Jaune NNL Pontamine solide (E.I. DU PONT par litre de Nemours) 0,00954 gr.
Sulfate de sodium 1 gr.
Dans cette opération, la liqueur colorante est prise par le fil dans la proportion de 70 % environ de poids du fil traité. Les bobines ont été séchées dans les sécheurs habituels à 76 5 en 10 heures environ. Le produit obtenu était satisfaisant non seulement dans tous les essais commer- ciaux, mais encore eu égard à l'identité requise des nuances.
L'opération a été effectuée à la vitesse habituelle de bo- binage, de telle sorte qu'il n'a pas été nécessaire de ralen- tir le cours des opérations pour obtenir une application tout à fait satisfaisante de la solution de colorant sur le
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filament à la vitesse à laquelle il était recueilli par les machines de bobinage. Un épuisement complet de la substance colorante avait été effectué lors du séchage, de telle sorte que le fil était teint réellement et uniformément.
On obtient une teinte plus foncée, par exemple le bleu utilisé actuellement pour l'industrie des fils électri- ques, au moyen de la solution suivante :
Bleu Chloramine 3 B 8 gr. par litre
Bleu Chloramine 2 B 2 gr. par litre
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sandow ahemr'G. ) . ¯
Sulfate de sodium 1,5 gr. par litre-.
Il y a lieu-de remarquer qu'on ajoute fréquemment : du sulfaté de sodium aux bains pour favoriser l'épuisement du colorant contenu dans le bain par les tissus, vers la fin' de l'opération de teinture ; le sulfate de sodium doit tou- jours être employé pour la teinture des fils,.
En opérant d cette manière,, on applique une pellicule de liqueur colorante
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recomposition uniforme, laquelle contient à la fois le cô- lorant et le sulfate de sodium dans les proportions judi- cieuses où ils figurent dans la solution, de telle sorte, que, ' ' au cours de la pénétration de mouillage et,,,de l'égale distri- bution sur et dans le filament, la pellicule est aussi mise à même d'être complètement épuisée par Cet de pénétrer dans?,,':
. le fil pour s'y fixer et s'y développer et pour abandonner alors son ou ses composants volatils au cours des opérations habituelles de séchage, laissant une teinte complètement développée et solide sur le fil ou filament, contrairement à ce qui se passe quand le dépôt se fait uniquement en sur- dface, ce qui peut se produire par excès de colorant ou séchage trop rapide, ou encore migration du colorant, quand on opère au moyen des anciens procédés.