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Procédé de fabrication de rubans de fils artificiels et appareil en permettant la réalisation -------------------------------------------------------
La présente invention est relative à un appareil et à un procédé de fabrication de rubans de fils artificiels.
La présente invention est relative à un appareil et à un procédé perfectionnés servant à disposer des fibres en mèches de façon à former un ruban donnant ensuite un ruban de section et de résistance uniformes.
Plus particulièrement, selon l'invention, le procédé et l'appareil servent à faire un ruban de fibres synthétiques en mèches, dans lequel les fibres ont une longueur uniforme avec des bouts de fibres uniformément répartis dans la longueur du ruban. les procédés et appareil de ce genre selon l'invention sont simples et efficaces et cet appareil extrêmement simple est économique, durable, de fonctionnement sur et bon marché de fabrication et d'installation.
D'autres avantages et particularités de l'invention res- sortiront de la description,! mais, bien que celle-ci contienne des détails de l'invention, il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée aux détails en question et que l'on peut y apporter de nombreuses variantes tout en restant dans son cadre.
Antérieurement, on a ouvert des fibres en mèches compactes faites d'un grand nombre de matières, pour en faire une masse
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embrouillée et irrégulière et on les a fait passer dans un des nombreux systèmes à plusieurs opérations servantà disposer les fibres en un ruban permettant la torsion pour obtenir un fil pour la filature, le but principal de l'arrangement de cette masse informe étant de placer les fibres aussi parallèles que l'exige la pratique et d'obtenir un ruban aussi uniforme que possible ou pratique en ce qui concerne sa section trans- versale et l'échelonnement des fibres les unes par rapport aux autres.
Ensuite, on a mis au point différents procédés dans lesquels un ruban continu de filaments était étiré au-delà du point de rupture des filaments, avant la torsion, le ruban étant ensuite tordu pour donner un fil fait de fibres en mèches à partir d'un ruban de filaments continus. Ce dernier procédé présente un inconvénient sérieux du fait qu'il n'y a pas de réglage exact ou approximativement exact ou de détermination de l'espacement des points de rupture le long du ruban. Il en résulte un fil non uniforme et, en conséquence, des ruptures excessives ou d'autres inconvénients dans la fabrication, ce qui donne un fil et des tissus, de mauvaise qualité.
Evidemment, sans réglage, il se produit trop souvent des ruptures des fila- ments qui sont trop proches les unes des autres et ces filaments sont placés dans un ordre non uniforme en ce qui concerne leur décalage les uns par rapport aux autres, en empêchant ainsi d'obtenir les résultats désirés.
Il est de pratique courante, lorsque l'on file des fibres synthétiques (par exemple de l'acétate de cellulose ou de la cellulose régénérée, d'autres rayonnes, etc...) de faire des filaments en calibrant la matière visqueuse par passage au travers d'ouvertures, sous une pression appropriée ; les matières calibrées résultantes sortant en pré- sence d'un agent solidifiant, gazeux ou liquide, le ou les fi- laments ainsi formés étaient retirés de la filière à l'aide du contact à friction des filaments avec une poulie tournante ou par tout autre dispositif externe, lequel servait également à
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étirer le ou les filaments nouvellement formés en les déplaçant à une vitesse linéaire supérieure à celle du ou des filaments au point de calibrage.
Parfois on maintient intentionnellement en circulation, le bain de coagulation en vue que la partie qui touche le filament ait une concentration ou une température sensiblement constantes ou uniformes. Il est également bon que certaines des fibres soient étirées lors de la solidification pour augmenter la résistance à la traction, pour obtenir un aspect convenable ou pour d'autres raisons.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvé- nients du système antérieur à plusieurs opérations, servant à disposer les fibres en mèches et également de remédier aux in- convénients de l'étirage et du filage du fil ordinaire à plu- sieurs brins. Ce résultat est obtenu, selon l'invention, grâce à un procédé de fabrication d'une mèche spéciale en une matière appropriée, mèche qui contient plusieurs filaments continus avec des points faibles espacés sur leur longueur et sur toute celle de la mèche, ces points faibles étant espacés de façon déterminée et disposés les uns par rapport aux autres sur les différents filaments consécutifs de manière telle que le ruban puisse 'être étiré et de.telle sorte que, lors de l'étirage, les filaments se brisent aux points faibles,
le fil peut ensuite 'être tordu de manière continue ou discontinue, le produit résul- tant étant un fil en fibres en mèches au lieu d'un fil fait d'un filament continu. On évite ainsi le système à plusieurs opérations servant à arranger une masse informe de fibres en mèches, car les filaments restent âansiblement parallèles depuis le moment où ils sont calibrés jusqu'à celui où ils sont tordus.
On remédie également aux inconvénients du système d'étirage et de filage de filaments continus ordinaires, en déterminant les points de rupture des filaments.
Le procédé d'étirage décrit ici est applicable à tous les filaments comportant des points faibles convenablement espacés et le procédé de préparation des filaments est généralement
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applicable à n'importe quel procédé de fabrication de fibres ou de matières fibreuses dans lequel on obtient un filament par filage ou calibrage d'une substance liquide ou visqueuse dans un ou plusieurs appareils, dans un bain liquide ou gazeux, bain de solidification et de coagulation, quel que soit le procédé chimique utilisé, certaines des meilleures fibres con- nues auxquelles le procédé est applicable étant la rayonne à la viscose, la rayonne à ltacétate de cellulose, la rayonne ouprosmmeniacale, et d'autres, ainsi que le verre, etc...
ou m'orne les procédés chimiques non encore trouvés qui peuvent utiliser des procédés analogues de traitement de matières ohimiques pour donner les résultats désirée. Après que les filaments sont obtenus et partiellement ou complètement solidi- fiés, on peut appliquer n'importe quel traitement chimique subséquent (par exemple le blanchiment, la désulfurat ion, ect...) sans sortir du cadre de l'invention si les points faibles ont été préalablement établis étant donné que c'est l'un des objets de l'invention d'établir les points faibles dans l'ordre désiré.
On a représenté ici, à titre d'exemple, les caractéris- tiques de l'invention permettant d'obtenir les résultats ci- dessus et d'autres, en combinaison avec un appareil qui, en quelques mots, comporte une pompe doseuse prenant la substance formant les filaments provenant d'une source appropriée et la refoulant par les ouvertures d'une filière et une hélice fixée par rapport aux ouvertures de calibrage de la filière de façon telle que, lorsque la pale de l'hélice se déplace, elle envoie la matière du bain de coagulation et de solidification, entou- rant l'extérieur de la filière, contre les filaments calibrés avec une force suffisante pour les étirer et les allonger successivement dans un ordre donné.
Il est prévu un dispositif servant à extraire la mèche de la filière à une vitesse désirée On recharge, fait circuler et règle de façon appropriée le bain de coagulation afin de maintenir une température et une concentration sensiblement constantes.
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On a représenté, de façon conventionnelle, sur le dessin annexé la rupture des filaments suivants les points faibles tout en maintenant les filaments sous forme d'un ruban, les filaments successifs comportant des points de rupture disposés à des distances successives, sensiblement égales, le long de la mèche.
On a représerté une variante du dispositif d'affaiblisse- ment des filaments dans lequel un jet tournant d'air vient frapper les filaments de manière à les allonger, à les réchauffer et à les affaiblir ou dans lequel une substance chimique est injeotée successivement sur les filaments de façon à les affaiblir.
Dans d'autres variantes de l'invention applicables au filage à sec ou au mouillé, les filaments peuvent être affai- blis de place en place en comrimant et/ou en crêpant les filaments successifs de manière à obtenir des points faibles de sec.tion transversale réduite ou des coudes. Pour réaliser cet écrasement ou ce pliage, les filaments en ruban ou sous tonne séparée peuvent 'être serrés par un disque tournant contre un support ou par un rouleau lisse contre une nervure sensiblement hélicoïdale d'un rouleau coopérant.
Dans une autre variante de l'invention, cette rainure peut 'être un couteau servant à couper les filaments espacés au lieu d'effectuer des opérations d'affaiblissement ou de rupture.
On a représenté plusieurs formes de réalisation possibles de l'invention sur les dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une coupe verticale longitudinale schémar- t'ique avec parties en élévation, représentant la machine à calibrer, le dispositif de choc et les moyens servant à cueillir et à enlever les filaments. la figure 2 est une vue en élévation représentant la filière et l'hélice.
Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe perpendiculaires
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l'une par rapport à l'autre et représentant le dispositif de choc par jet.
La figure 5 est une vue schématique de coté représentant le système d'étirage des filaments obtenus, de manière à pro- voquer les ruptures.
La figure 6 est une vue de détail schématique en plan, représentant les filaments du ruban développé et séparés les uns des autres latéralement, de manière à représenter la rela- tion de décalage des points faibles et des ruptures.
La figure 7 est une coupe verticale et longitudinale schématique aveo parties en élévation, représentant le dispo- sitif de calibrage, le dispositif servant à recueillir et éva- cuer les filaments et un disque intermédiaire serrant les filaments contre une bague de support.
La figure 8 est une vue en élévation, en bout, représen- tant les orifices de la filière.
La figure 9 est une vue schématique de coté représentant les paires de rouleaux servant à étirer ou affaiblir et à couper les filaments.
La figure 10 est une vue schématique de détail en plan représentant les filaments séparés latéralement, montrant le décalage des points faibles ou des coupures.
La figure 11 est une coupe verticale schématique d'une variante représentant le dispositif de choc par jet se déplaçant à l'extérieur du faisceau de filaments.
La forme de réalisation des figures 1 et 2 est représentée en combinaison avec un réservoir 10 contenant un bain 11 de matière coagulante ou autre agent de durcissement ou de prise, dans lequel se trouve une filière 12 comportant une paroi d'extrémité 14 dans laquelle se trouve une série annulaire d'orifices de calibrage 15 (figures 1 et 2) la filière étant alimentée par une conduite 16 comportant une pompe habituelle 17 servant à refouler dans la filière la matière formant le filament.
Une roue 18 située au dessus du bain tire simultané-
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ment les filaments étirés 19 venant de la filière et un crochet on. guide 20 situé entre cette roue et la filière.recueillie et conduit les filaments pour en faire un faisceau ou ruban 21 et le guide jusqu'à la roue 18. les trous de la filière représentés sur la figure 2 peu- vent différer beaicoup de ce qui est représenté, On peut utili- ser des séries concentriques supplémentaires de trous ou bien les trous peuvent s'étendre radialement à partir des côtés d'une filière cylindrique (ou d'une autre forme) au voisinage du sommet ou bien on peut utiliser d'autres dispositions appro- priées de trous dans un ordre régulier ou irrégulier et la dimension et la forme des trous peuvent varier sans sortir du cadre de l'invention.
Un tube 25 traverse la paroi 14 au centre de cette série annulaire d'orifice 15, il traverse la paroi opposée 26 de la filière et la paroi voisine 27 du bas pour aboutir à l'extérieur de celui-ci et,dans ce tube formant palier, peut tourner un arbre 28 muni, à son extrémité avant, d'une ou plusieurs héli- ces 30 venant au voisinage des orifices 15 de façon à tonner, par action centrifuge, des vagues dans le bain, ces vagues venant heurter les filaments successifs calibrés de manière à repousser les filaments latéralement en les écartant des orifi- ces en 31, en allongeant ainsi une petite partie de chaque filament au moment où il est sorti de la filière,
en diminuant ainsi sa section transversale et en y créant ainsi un emplace- ment de moins de résistance en 32, les points faibles produits d'abord 32a, comme on le voit sur la figure développée 6, étant progressivement plus éloignée de la filière que les points faibles produits ultérieurement 32b, lorsque les filaments sont tirés simultanément.
Une roue dentée d'entrainement 35 ou autre dispositif de commande situé à l'extrémité 36 de l'arbre faisant saillie extérieurement sert à actionner les pales de l'hélice sensible- ment en synchronisme avec la pompe 17, le nombre des pales et
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la vitesse de l'hélice étant dans une relation telle par rap- port à la vitesse de calibrage que les points faibles des fi- laments de la série sont espacés ou décalés dans le sens du déplacement du filament, suivant des distances sensiblement égales du point faible du filament voisin sur les orifices de calibrage en donnant ainsi un ruban de filanent dans lequel ces derniers présentent des points faibles disposés sensiblement à des distances égales le long du filament.
Comme on le voit sur la figure 6, les points faibles 32 des filaments sont, de préférence, disposés progressivement le long du ruban par rapport au point faible des autres filaments suivant des distan- ces égales ou appropriées avec un nombre sensiblement égal de ruptures dans le ruban par unité de longueur.
Comme on l'a dit, la pale de l'hélice en tournant refoule un courant puissant du bain de solidification successivement contre les :filaments dans l'ordre où ils se présentent, ces poussées de la matière du bain tendant à écarter les filaments calibrés par rapport aux ouvertures avec une force telle que le filament est repoussé ou allongé dans une mesure telle que sa section transversale en 32 soit plus petite à l'endroit où il est le plus allongé.
La vitesse d'écoulement de la matière formant le filament, à l'endroit de la pompe, peut être modifiée. On peut modifier la dimension et le nombre des trous de calibrage, la vitesse de la pale de l'hélice (ou le nombre ou la disposition des pales) et la vitesse du dispositif servant à étirer le ruban en l'écar- tant de la filière. Ces éléments sont indépendants les uns des autres ou on peut les fixer dans n'importe quelle relation désirée les uns par rapport aux autres de manière à obtenir le résultat désiré, sans sortir du cadre de l'invention.
On peut voir facilement que la vitesse du débit de la pompe doseuse et sa relation par rapport à la vitesse linéaire du ruban formé lorsqu'il est tiré hors de la filière constitue un facteur déterminant la dimension ou le dernier des filaments ainsi formés.
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On peut également voir facilement que le changement de fréquence des ondes de la matière du bain (qui peut 'être modifiée directe- ment en modifiant la vitesse de l'hélice) venant frapper les filaments qui sortent à une vitesse constante d'écoulement de la matière des filaments dans les procédés de formation du ruban (vitesse linéaire d'écoulement ou vitesse d'enlèvement) modifie les espacements ou les distances entre les points faibles succes- sifs de n'importe quel filament particulier envisagé, les points faibles étant plus rapporchés les uns des autres lorsque la fréquence de rotation de la pale est plus rapide.
Tour obtenir des fils "Novelty", les éléments (vitesse de débit de la pompe doseuse, dimension des trous de calibrage, vitesse de la pale ou du jet d'affaiblissement, vitesse du dis- positif qui tire le ruban hors de la filière),peut varier indé- pendamment et les éléments mobiles peuvent varier suivant un mouvement pulsatoire ou irrégulier, si on le désire, ou suivant n'importe quelle combinaison, sans sortir du cadre de l'invention.
Evidemment, si la pompe doseuse fonctionne par pulsations, il se forme un ruban de section transversale variable que l'on peut appeler un fil boudiné, ou un fil successivement épais et mince convenant pour faire des tissus shantung ou autres.
Dans le procédé à sec, le fluide projeté par les pales 30 peut 'être de l'air ou un autre gaz.
Lorsque la bande ou ruban quitte la roue 18 ou un autre dispositif de guidage 39, elle peut aller directement au dispo- sitif d'étirage (figures 5 et 6) pour briser les points faibles ou on peut l'enrouler ou la bobiner, ou l'emmagasiner autrement jusqu'à ce qu'elle soit prête à 'être amenée au dispositif d'éti- rage.
La figure 5 représente schématiquement le dispositif d'éti- rage qui comporte plusieurs paires 40, 41, 42 de rouleaux opposés, mis positivement en rotation ou rouleaux entre lesquels la bande, le faisceau ou la mèche de filament peut successivement passer et être étiré, ces rouleaux étant mis positivement en rotation
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dans le sens d'avance de la flèche 43, Chaque paire successive de rouleaux, ou la dernière paire seulement, dans le sens du déplacement du ruban peut tourner à une vitesse périphérique légèrement plus grande, de sorte que les filaments sont suf- fisament étirés pour provoquer leurs ruptures aux points fai- bles.
Sur la figure 5, la dernière paire de rouleaux 42 est représentée comme étant plus grande en vue de montrer que cette paire a une plus grande vitesse périphérique. Si les rouleaux sont de même d imens ion, la dernière ou les deux dernières pai- res peuvent tourner à des vitesses successivement plus grandes, à la façon habituelle, pour provoquer la rupture des filaments aux points faibles.
La figure 6 est une vue en plan du système de la figure 5 mais représentant les filaments très séparés latéralement.
En pratique, les fils qui passent entre les rouleaux sous forme de niche ne sont pas si séparésque le montre la figure 6, les filaments de la figure 6 étant représentés comme très séparés latéralement de manière à montrer plus clairement les points faibles 42 et les ruptures 45. La formation d'un ruban sur la filière et le dispositif d'étirage ne sont pas nécessairement une opération continue ou ininterrompue, et, en pratique, ceci peut 'être à deux stades séparés du fait de la vitesse élevée dans la tonnât ion du ruban par comparaison avec la vitesse relativement beaucoup plus lente du dispositif d'étirage qui doit nécessairement, même avec la meilleure installation actuel- le,
être suffisamment lent pour que le dispositif de torsion provoque le nombre désiré de torsions dans le ruban étiré lorsque le dispositif étireur l'amène aux broches correspondan- tes. En pratique, il n'y a pas de dispositions spéciales des points faibles de ruptures sauf dans le sens de la longueur, comme cela est représenté sur la figure 6,
Lorsque l'action d'étirage des rouleaux brise les fila- ments aux points faibles 62, ceux ci donnent un ruban de fil en 'mèches composé de bouts 44 de filaments, de longueurs sensi-
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blement égales, décalés les uns par rapport aux autres de longueurs sensiblement égales le long du ruban, avec un nombre sensiblement égal de ruptures sur chacune de ces distances.
On remarquera que le dernier point faible 32c d'une série avance de la m'orne quantité par rapport au point faible 32d de la série suivante, que celle suivant laquelle les différents points adjacents 32 sont situés les uns par rapport aux autres dans les rubans ; lepoint faible 32d peut tre latéralement aussi voisin du point faible 32c que d'autres points faibles voisins 32 le sont les uns des autres, par suite, les ruptures sont toutes espacées de la même façon et disposées comme les points faibles de sorte que les ruptures sont réparties succes- sivement et régulièrement le long du ruban et du fil en résul- tant.
Bien que l'on ait représenté ici les points faibles et les ruptures à des distances très régulières les uns des autres, il est bien entendu que, si on le désire, ces distances peuvent 'être un peu irrégulières tout en étant plus uniformé- ment réparties que ce n'était le cas jusqu'ici et tout en res- tant dans le cadre de l' invent ion.
Au lieu que le bain de matière soit projeté contre les filaments par l'hélice comme sur les figures 1 et 2, il peut 'être pmjeté par des tuyères 50 comme sur les figures 3 et 4, tuyères portées par un arbre creux 51 tournant et passant dans le palier tubulaire 25, muni à son extrémité arrière d'une partie d'entrée 52 (analogue à l'extrémité 36) et, sur son extrémité avant, d'une ou plusieurs tuyères radiales 50 commu- niquant avec l'alésage de l'arbre et allant jusqu'au voisinage des orifices 15, de sorte que le fluide sous pression, refoulé d'une façon quelconque dans l'extrémité extérieure 52 de l'ar- bre, peut venir frapper successivement des parties de filament calibrés 31 pour les écarter latéralement des orifices,
en af- faiblissant ainsi une petite partie de chaque filament lorsqu'il est calibré et en formant dans celui-ci une place faible, les
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places faibles produites précédemment avançant progressivement à partir de la filière, comme cela a été expliqué au sujet de la forme de réalisation des figures 1 et 2.
Le fluide donnant le choc peut provenir du réservoir 10 ou d'une source extérieure appropriée.
Si le procédé est un procédé à sec, ce fluide de choc peut âtre de l'air ou un autre gaz (ou mélange de gaz) venant frapper les filaments ou bien le fluide sortant des tuyères peut être uh liquide, un gaz ou de l'air chauffé présentant un effet d'affaiblissement physique ou du liquide ou du gaz ayant une action d'affaiblissement chimique sur le filament, auquel cas le jet sortant de la tuyère 50 n'a pas besoin de donner un choc mécanique appréciable. On peut choisir le fluide de maniè- re à donner une action d'affaiblissement et de ramollissement; (ou de la fragilité) faisant que le filament se brise plus facilement au point d'application de fluide.
La réaction chimique produite sur les filaments de manière à modifier physiquement la résistance à la traction en différents points peut également être due à ce que les filaments viennent au contact d'une partie du bain plus concentrée ou plus saturée (ou moins concentrée ou moins saturée), bain qui est dirigé sur les filaments sortants, soit par une pale, soit par un tube comme indiqué ci-dessus, soit en dirigeant autrement le bain sur les filaments qui sortent, dans l'ordre successif désiré.
On peut obtenir l'affaiblissement des filaments par ac- tion chimique de manière à réduire leur résistance à la trac- tion aux points désirés. Pour effectuer un traitement chimique, la tuyère des figures 3 et 4 est particulièrement interressante du fait que le produit chimique peut provenir d'une source extérieure et 'être dirigé de façon appropriée sur les filaments.
On ne sait pas exactement quelle est l'action chimique exercée sur les filaments. Si l'on utilise des agents oxylants une partie du filament peut tre oxydée ou rongée de manière à provoquer une réduction réelle de la section transversale.
Des agents réducteurs peuvent provoquer la format ion d'un
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composé différent, de faible résistance à la traction. Des re- t ardateurs à la coagulation peuvent du reste réaliser dans le filament un point faible. Des accélérateurs de coagulation peu- vent former à l'extérieur du filament une pellicule dure que le bain de coagulation ne pénètre pas suffisamment pour durcir et renforcer l'intérieur.
Etant donné que l'on utilise différents procédés pour la préparation de la matière cellulosique pouvant être filée, tous les traitements chimiques peuvent ne pas 'être également applicables pour affaiblir tous les types de filaments. Toute- fois, on peut utiliser des agents oxydants et réducteurs, quoi- que avec des degrés différents d'efficacité, sur les filaments provenant de tous les procédés cellulosiques connus. Comme agents oxydants appropriés, on a le chlore liquide ou gazeux, le trioxyde d'azote, une solution d'hypochlorite de sodium et les solutions de chlorates solubles. Comme agents réducteurs on a l'acide oxalique, le formaldéhyde, l'acide formique, l'oxyde de carbone, ect........
Comme retardateurs à ;la coagulation pour les procédés à la viscose et cuproammoniacal, on peut utiliser des alcalis concentrés, tels que la soude caustique, le phosphate trisodique, une solution d'ammoniaque et des hydroxydes ou des sels donnant des solutions ayant une valeur de pH sensiblement supérieur à 7, tandis que les acides tels que les acides sulfuriques et chlore- hydriques et les sels hydrolysables, en donnant des acides forts, tels que le sulfate d'aluminium, peuvent agir comme accélérateur.
Pour la cellulose à l'acétate et régénérée ou pour des filaments filés à sec, les alcools, les huiles minérales et végé- tales et l'eau retardent la coagulation.
Lorsque l'accélérateur provient d'une source étrangère et est également utilisé dans le bain de coagulation, l'alimen- tation en accélérateur peut se faire à une vitesse telle que l'on obtienne la concentration convenable du bain.
Sur les figures 7 et 8, on a représenté une autre forme
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de réalisation de l'invention comportant un réservoir 10' pour le bain de coagulation 11' et une filière 12' comportant une paroi plate 14t dans laquelle se trouve plusieurs séries an- nulaires concentriques, voisines les unes des aut res, d'orifi- ces de calibrage 15a et 15b (figure 8). le crochet 20 qui se trouve en dessous de la roue 18 est situé à une certaine distan- ce de la filière, sur l'axe de celle-ci, de manière à combiner les filaments pour la roue 18, comme on va l'expliquer.
Un palier tubulaire fixe 25' fait saillie à l'avant de la paroi 14', en 26' et, à l'arrière de cette paroi, qu'il traverse au contre des séries annulaires 15a et 15b, il passe à travers la paroi opposée de la filière et la paroi voisine du bac, pour s'étendre vers l'extérieur, comme dans le cas de la figure 1.
Un tronc de cône d'étalement lisse 55 est monté ooaxialement sur la partie en saillie à l'avant 26' du palier tubulaire 25' et il comporte, sur sa face extérieure, une cavité circulaire peu profonde 56, ainsi qu'un pourtour arrondi 57 à sa grande base, de plus grand diamètre que les circonfé- rences sur lesquelles sont réparties les filières 15a et 15b de sorte que les filaments 19, tirés hors des orifices de ces dernières, peuvent s'étaler sur le cône lisse et le pourtour arrondi, puis converger vers le crochet 20.
Une bague de support 58, montée sur une console 59 por- tée par la paroi inférieure du bac, comporte une face intérieure arrondie lisse 60 qui serre et qui incline légèrement vers l'intérieur les filaments en 61, entre le pourtour 57 et le crochet 20.
Un arbre 28' tournant dans le palier 25' est mis en rotation à l'aide d'une commande appropriée 35 et, sur son extrémité avant, sont calés un ou plusieurs bras radiaux 30', 31', s'étendant jusqu'au voisinage du pourtour de la bague et portant un arbre planétaire 64 tournant dans les extrémités des bras et sur l'extrémité avant duquel est calé un petit disque ou roue de pression planétaire 65, ce disque .ayant une périphé-
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rie à section arrondie, non coupante, roulant contre les filaments successifs lorsque l'arbre 28' tourne afin de pousser latéralement ces filaments contre la bague, de manière à apla- tir ainsi une portion courte de chaque filament en vue de réduire sa section transversale et à y former un point faible,
les points faibles préalablement produits avançait progressive- ment à partir de la filière, lorsque les filaments sont tirés simultanément.
De manière à obliger la roue 65 à rouler sans glissement, sur cette bague 58 en évitant ainsi la rupture des filaments sur cette dernière, il est piévu sur l'extrémité intérieure de l'axe 64, un pignon 66 ayant le même diamètre de cercle primitif que la roue 65 et engrenant avec une couronne dentée interne 67, fixée dans la cavité 56, coaxialement à l'arbre 28'.
Après que les filaments affaiblis sont passés sur la roue 18, ils sont étirés et ils se brisent aux points faibles de manière à faire des bouts de mèches, de toute façon appro- priée, ou de façon décrite ci-dessus au sujet des figures 5 et 6,
Dans la forme de réalisation de l'invention des figures 9 et 10, il est prévu un dispositif de serrage ou d'affaiblis- sement, ou de coupe, comme on va l'indiquer.
Stil est prévu un dispositif de serrage, le mécanisme des figures 9 et 10 peut recevoir directement les filanents venant de la filière, à l'état étalé, comme sur les figures 6 et 10, avant que les filaments durcissent et le mécanisme des figures 9 et 10 peut être placé dans le bain de coagulation si on le désire.
Ce mécanisme comporte une série horizontale de paires de rouleaux d'étirage coopérant, 70, 71, et 72, 73, étirant les filaments: étalés 19 qui se trouvent entre eux. Si on le désire, il peut 'être prévu un tablier 74 venant se placer entre les rouleaux et sur lequel les filaments étirés sont supportés entre les paires.
Plusieurs organes de serrage ou couteaux hélicoïdaux 75, 76, 77 sont montés en hélices à faible pas ou
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sont autrement déportés sur le pourtour du rouleau supérieur 70 de la paire contre laquelle les filaments sont serrés par le rouleau 71 qui se trouve en dessous, en étant ainsi aplatis et présentant des points faibles dans les bouts de mèches des filaments, et qui sont écartés les unsdes autres de la distance séparant les organes de serrage, la circonférence du rouleau 70 et le nombre des couteaux ou des organes de serrage déterminant la longueur des mèches. Les filaments peuvent être brisés de manière à former les interruptions aux points faibles, comme on l'a dit au sujet de la figure 6.
Si les couteaux 75, 76 et 77 sont coupants, ils coupent les filaments au lieu de simplement les affaiblir et l'opération de rupture par étirage ci-dessus décrite n'est pas nécessaire pour former les interruptions bien qu'il soit bon d'utiliser un dispositif d'étirage pour allonger le ruban en décalant les fibres coupées ainsi formées. les rouleaux tournent dans le sens des flèches de la figure 9 et les filaments ou le ruban et le tablier de support des filaments s'il y en a un, se déplacent dans la direct ion de la flèche sur la figure 10.
Il en résulte que la trajectoire de contact des nervures ou des couteaux sur le ruban ou les filaments occupe la position des lignes pointillées 78 de ma- nière à former aux points d'intersection 45a, 45b, 45c de ces trajectoires avec des filaments, des ruptures analogues à cel- les représentées en 32 sur la figure 6 ou des interruptions analogues à celles représentées en 45 sur la figure 6.
Dans la façon choisie arbitrairement pour la représenta- tion sur la figure 10, le pas est assez faible pour que chaque couteau passe trois fois autour du rouleau, l'angle des entail- les par rapport au ruban ou aux filaments dans leur ensemble est sensiblement longitudinal par rapport à la trajectoire des filaments et tout affaiblissement ou interruption 45a (figure est à une distance déterminée des affaiblissements, entail- les ou interruptions voisins 45b et 45c.
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La petitesse du pas de l'hélice détermine la distance latérale entre les entailles et le nombre de ces entailles sur chaque section transversale oblique du ruban et la distance longitudinale relative le long du ruban des entailles voisines des filaments adjacents. Plus le pas est petit, plus les entailles voisines sont décalées longitudinalement les unes par rapport aux autres de sorte que les filaments, à l'endroit des entaillera, sont maintenus en ligne et sont entrainés par l'adhérence et la friction des parties adjacentes non coupées des filaments voisins, ce qui conserve l'intégrité du ruban de sorte que le tablier qui se trouve en-dessous n'est pas nécessaire.
Le tablier 74 ou le rouleau 71 se trouvent au-dessous du rouleau coupant peut 'être monté élastiquement ou bien le rou- leau 71 peut être rainuré sous les couteaux de coupe afin de permettre aux couteaux de se déplacer dans les filaments. Le rouleau 71 peut encore 'être dur et serrer directement le fila- ment contre le couteau coupant.
Lorsque les couteaux 75, 76 et 77 sont des couteaux con- pants, ils peuvent être placés à toute distance désirée de la tuyère et ils peuvent agir sur les filaments dans l'état étalé qu'ils occupent à la sortie du calibrage, sans qu'ils soient combinés suivant un ruban de forme habituelle. Toutefois, si on le désire, on peut faire le ruban habituel et l'étaler comme sur la figure 10 avant de le faire passer entre les rouleaux 70 et 71. Si cela se fait, le ruban peut être emmagasiné et/ou expédié ou transporté après avoir été réalisé et avant son in- troduction entre les rouleaux 70 et 71.
Le nombre des couteaux de'coupe ou de serrage et le dia- mètre des rouleaux déterminent la distance circonférentielle séparant les couteaux sur toute section transversale oblique du rouleau et déterminent ainsi la longueur de la mèche.
Les pièces du mécanisme décrit sont faites en une matière appropriée résistant à l'action des produitschimiques utilisés.
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Les couteaux coupants n'ont pas besoin d'avoir un bord très tranchant et ces couteaux ainsi que le disque ou les nervures de serrage peuvent être en métal, en mastière plastique ou autre matière appropriée et ils n'ont pas besoin d'être très durs.
La machine servant à faire le ruban peut consister en un cer- tain nombre d'unités de filières et une ou plusieurs d'entre elles ou leur totalité peuvent fonctionner sous l'action d'un dispositif produisant plusieurs mouvements ou un mouvement unique.
Sur la figure 11, on a représenté un autre type d'appareil selon l'invention, permettant la mise en oeuvre du procédé. Cet appareil comporte une chambre de prise ou de coagulation 70 dans la partie supérieure de laquelle se trouve une filière 72 reliée à une conduited'alimentation amenant la matière qui forme les filaments, en quantité dosée. Une chambre à air annulaire 73, montée au-dessous de la filière et ayant même axe, comporte une soufflerie 74, munie de roulements à billes supérieur et inférieur 75 dans lesquels s'engagent des billes de support 76 venant coopérer avec des chemins de roulement 77 ménagés dans des brides latérales 78 d'une pièce tubulaire tournante 79 à travers laquelle descendent les filaments 80 lors de l'opération de prise ou de coagulation et/ou d'allonge- ment.
Ces filaments sortent par une ouverture 81 de l'extrémité inférieure de la chambre de coagulation 70, à la façon habituelle pour aller à un dispositif de bobinage (non représenté).
L'air chaud ou autre fluide ou gaz ou mélange de liquides arrive par le tuyau d'alimentation 82 dans la soufflerie 74 de la chambre à air et il passe par un ou plusieurs orifices ra- diaux 83 de manière à venir frapper les filaments en vue de réaliser, dans ceux-ci, des points faibles 84, comme il a été écrit ci-dessus, pour les tuyères 50.
La partie inférieure de la pièce tubulaire 79 à la forme d'une poulie 85 et elle reçoit une courroie d'entrainement 86 passant par les ouvertures 87 pour aller à une poulie de comman- de appropriée. Si on le désire, il peut être prévu un autre
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dispositif de commande connu.
Des garnitures 88 ou autre dispositif approprié peuvent servir à empêcher l'échappement de l'air, sauf par l'orifice 83.
Toutefois, si on le désire, on peut ne pas utiliser les roule- ments 76 et les garnitures 88, auquel cas il y a une portée serrée entre la chambre à air 73 et la pièce tournante 79.
La chambre à air 73 peut 'être maintenue en place par les tuyaux 82, avec ou sans l'aide de la console 89 montée par la paroi de la chambre de coagulation.
L'air chaud, en général, à une température supérieure à 560, ou autre agent de coagulation ou de prise montant par une ouverture inférieure appropriée 90 dans la chambre vient à l'intérieur de cette dernière, se mélange avec les vapeurs provenant des filaments et sort de l'ouverture supérieure 91 pour permettre la récupération ultérieure de l'acétone.
Les figures 1 à 4 représentent un dispositif contenu dans le faisceau de filaments servant à fournir les courants d'af- faiblissements de points ou d'endroits espacés sur les filaments, tandis que la figure 11 représente un dispositif situé à l'exté- rieur du faisceau de filament pour former ces points ou endroits affaiblis.
Alors que la figure 11 représente un appareil utili- sant des gaz ou de l'air chaud pour produire le durcissement des filaments et réaliser les endroits faibles, il est bien entendu que l'on peut utiliser ou modifier l'appareil de la figure 11 pour l'utiliser avec n'importe lequel des agents de prise ou de durcissement ou des liquides, gaz ou fluides d'af- faiblissement mentionnés plus haut, et que l'appareil des figures 1 à 4 peut étre utilisé ou modifié pour être utilisé avec des gaz ou de l'air chaud comme agents de prise et d'affaiblissement Tous les agents de durcissement ou de prise décrits ici peuvent 'être utilisés avec l'un quelconque des appareils des figures 1 à 4 et 7 à 11 et l'on peut utiliser, avec les procédés de tous les appareils des figures 1 à 4 et 11, n'importe quel agent fluide,
gazeux ou liquide mentionné ici, pour donner les points
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ou endroits d'affaiblissement dans les filaments, dans n'importe lequel'des procédés des appareils des figures 1 à 4 ou 11.
Tout appareil utilisé ici peut 'être l'une de plusieurs unités de filage analogues qui peuvent 'être synchronisées de manière à donner simultanément un produit uniforme.
N'importe lequel des appareils représentés peut être adapté au filage de l'acétate ou aux procédés à la viscose ou autres. Les tuyères 50 ou la pièce 79 portant les orifices 83 peuvent 'être réalisées de façon à pouvoir 'être changés facile- ment dans le cas de bouchage ou pour d'autres raisons et on peut les enlever pour permettre le filage continu de filaments à la façon habituelle.
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Manufacturing process of ribbons of artificial threads and apparatus allowing the realization ------------------------------------ -------------------
The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing tapes of artificial threads.
The present invention relates to an improved apparatus and method for arranging fibers in rovings so as to form a sliver then giving a sliver of uniform section and strength.
More particularly, according to the invention, the method and apparatus serve to make a sliver of synthetic fibers in rovings, in which the fibers have a uniform length with fiber ends evenly distributed throughout the length of the sliver. such methods and apparatus according to the invention are simple and efficient and this extremely simple apparatus is economical, durable, safe to operate and inexpensive to manufacture and install.
Other advantages and features of the invention will emerge from the description,! but, although the latter contains details of the invention, it is understood that it is not limited to the details in question and that many variations can be made while remaining within its scope.
Previously, we opened fibers in compact wicks made of a large number of materials, to make a mass.
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tangled and irregular and passed through one of the many multi-operation systems for arranging the fibers into a ribbon allowing twisting to obtain a yarn for spinning, the main purpose of arranging this shapeless mass being to place the fibers. fibers as parallel as practice requires and to obtain a strip which is as uniform as possible or practical as regards its cross-section and the spacing of the fibers with respect to each other.
Subsequently, various methods were developed in which a continuous sliver of filaments was drawn past the point of failure of the filaments, prior to twisting, the sliver then being twisted to give a yarn made of strand fibers from. a ribbon of continuous filaments. The latter method has a serious drawback in that there is no exact or approximately exact setting or determination of the spacing of the break points along the tape. This results in non-uniform yarn and, as a result, excessive breakage or other inconvenience in manufacturing, resulting in poor quality yarn and fabrics.
Obviously, without adjustment, too often breaks in filaments which are too close to each other and these filaments are placed in a non-uniform order with regard to their offset from each other, thus preventing to achieve the desired results.
It is common practice, when spun synthetic fibers (for example cellulose acetate or regenerated cellulose, other rayon, etc.) to make filaments by calibrating the viscous material by passage through openings, under appropriate pressure; the resulting sized materials exiting in the presence of a gaseous or liquid solidifying agent, the filament (s) thus formed were removed from the spinneret by means of the frictional contact of the filaments with a rotating pulley or by any other external device, which was also used to
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stretching the newly formed filament (s) by moving them at a linear speed greater than that of the filament (s) at the point of calibration.
Sometimes the coagulation bath is intentionally kept circulating so that the portion touching the filament has a substantially constant or uniform concentration or temperature. It is also good that some of the fibers are stretched upon solidification to increase tensile strength, to achieve a suitable appearance or for other reasons.
The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the prior multi-step system for arranging fibers into rovings and also to overcome the drawbacks of drawing and spinning ordinary multi-strand yarn. This result is obtained, according to the invention, thanks to a method of manufacturing a special wick of a suitable material, which wick contains several continuous filaments with weak points spaced over their length and over the entire length of the wick, these points weak being spaced in a fixed manner and arranged with respect to each other on the different consecutive filaments in such a way that the tape can be stretched and so that, during drawing, the filaments break at the weak points,
the yarn can then be twisted continuously or discontinuously, the resulting product being a sliver fiber yarn instead of a continuous filament yarn. This avoids the multi-step system for arranging a shapeless mass of fibers into rovings, since the filaments remain painfully parallel from the time they are sized to when they are twisted.
The disadvantages of the ordinary continuous filament drawing and spinning system are also overcome by determining the breaking points of the filaments.
The drawing process described herein is applicable to all filaments having suitably spaced weak points and the process for preparing the filaments is generally
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applicable to any process for the manufacture of fibers or fibrous materials in which a filament is obtained by spinning or sizing of a liquid or viscous substance in one or more devices, in a liquid or gas bath, solidification bath and coagulation, regardless of the chemical process used, some of the best known fibers to which the process is applicable being viscose rayon, cellulose acetate rayon, rayon or prosmmeniacal, and others, as well as glass, etc ...
or adorn as yet undiscovered chemical processes which may use analogous methods of treating ohimic materials to give the desired results. After the filaments are obtained and partially or completely solidified, any subsequent chemical treatment (for example bleaching, desulfurization, etc.) can be applied without departing from the scope of the invention if the points weak points have been established beforehand since it is one of the objects of the invention to establish the weak points in the desired order.
There is shown here, by way of example, the characteristics of the invention making it possible to obtain the above results and others, in combination with an apparatus which, in a few words, comprises a metering pump taking the filament-forming substance from a suitable source and pushing it back through the openings of a die and a propeller fixed relative to the die sizing openings in such a way that when the propeller blade moves, it sends the material of the coagulation and solidification bath, surrounding the outside of the die, against the sized filaments with sufficient force to stretch and elongate them successively in a given order.
A device is provided for extracting the wick from the die at a desired rate. The coagulation bath is recharged, circulated and adjusted as appropriate to maintain a substantially constant temperature and concentration.
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The breakage of the following filaments has been shown, in a conventional manner, in the accompanying drawing, the weak points while maintaining the filaments in the form of a ribbon, the successive filaments comprising break points arranged at successive distances, substantially equal, the along the wick.
We have shown a variant of the device for weakening the filaments in which a rotating jet of air strikes the filaments so as to lengthen them, heat them up and weaken them or in which a chemical substance is successively injected onto the filaments. filaments so as to weaken them.
In other variants of the invention applicable to dry or wet spinning, the filaments can be weakened from place to place by compressing and / or crimping the successive filaments so as to obtain weak points of sec.tion. reduced transverse or elbows. To achieve this crushing or folding, the sliver or sub-ton filaments may be clamped by a rotating disc against a support or by a smooth roll against a substantially helical rib of a cooperating roll.
In another variation of the invention, this groove may be a knife serving to cut the spaced filaments instead of performing weakening or breaking operations.
Several possible embodiments of the invention have been shown in the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a schematic longitudinal vertical section with parts in elevation showing the sizing machine, the impact device and the means for picking up and removing the filaments. FIG. 2 is an elevational view showing the die and the propeller.
Figures 3 and 4 are perpendicular sectional views
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one relative to the other and representing the jet impact device.
FIG. 5 is a schematic side view showing the system for drawing the filaments obtained, so as to cause breaks.
Fig. 6 is a schematic detail plan view showing the ribbon filaments developed and separated from each other laterally so as to show the offset relationship of weak points and breaks.
Fig. 7 is a schematic vertical and longitudinal section with parts in elevation showing the sizing device, the device for collecting and removing the filaments and an intermediate disc clamping the filaments against a support ring.
Figure 8 is an end elevational view showing the orifices of the die.
Fig. 9 is a schematic side view showing the pairs of rollers for stretching or weakening and cutting the filaments.
Fig. 10 is a schematic detail plan view showing the filaments separated laterally, showing the offset of weak points or cuts.
Fig. 11 is a schematic vertical section of a variant showing the jet impact device moving outside the bundle of filaments.
The embodiment of Figures 1 and 2 is shown in combination with a reservoir 10 containing a bath 11 of coagulating material or other curing or setting agent, in which there is a die 12 having an end wall 14 in which is located. finds an annular series of calibration orifices 15 (Figures 1 and 2) the die being supplied by a pipe 16 comprising a usual pump 17 serving to discharge the material forming the filament into the die.
A wheel 18 located above the bath pulls simultaneously
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ment the drawn filaments 19 coming from the die and a hook on. guide 20 located between this wheel and the die. collected and leads the filaments to make a bundle or ribbon 21 and guides it to the wheel 18. the holes of the die shown in figure 2 may differ greatly from this which is shown. Additional concentric series of holes can be used, or the holes can extend radially from the sides of a cylindrical (or other shape) die near the apex or the holes can be used. other suitable arrangements of holes in regular or irregular order and the size and shape of the holes may vary without departing from the scope of the invention.
A tube 25 passes through the wall 14 at the center of this annular series of orifice 15, it passes through the opposite wall 26 of the die and the neighboring wall 27 at the bottom to terminate on the outside thereof and, in this tube forming bearing, can turn a shaft 28 provided, at its front end, with one or more helixes 30 coming in the vicinity of the orifices 15 so as to thunder, by centrifugal action, the waves in the bath, these waves striking the filaments successive calibrated so as to push the filaments laterally by moving them away from the orifices at 31, thus lengthening a small part of each filament when it leaves the die,
thereby reducing its cross-section and thus creating therein a location of less resistance at 32, the weak spots produced initially 32a, as seen in developed figure 6, being progressively further from the die than the weak spots. weak spots subsequently produced 32b, when the filaments are pulled simultaneously.
A drive gear 35 or other control device located at the outwardly projecting end 36 of the shaft serves to actuate the propeller blades substantially in synchronism with pump 17, the number of blades and
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the speed of the helix being in such a relation with respect to the calibration speed that the weak points of the filaments of the series are spaced or offset in the direction of movement of the filament, at substantially equal distances from the point low of the neighboring filament on the calibration orifices, thus giving a ribbon of filament in which the latter have weak points arranged at substantially equal distances along the filament.
As can be seen in Figure 6, the weak points 32 of the filaments are preferably arranged progressively along the ribbon with respect to the weak point of the other filaments at equal or appropriate distances with a substantially equal number of breaks in the ribbon. the tape per unit length.
As we have said, the blade of the propeller, while rotating, pushes back a powerful current of the solidification bath successively against the: filaments in the order in which they appear, these thrusts of the material of the bath tending to separate the calibrated filaments relative to the openings with such force that the filament is pushed back or elongated to such an extent that its cross section at 32 is smaller where it is elongated most.
The flow rate of the material forming the filament, at the location of the pump, can be changed. The size and number of the calibration holes, the speed of the propeller blade (or the number or arrangement of the blades) and the speed of the device used to stretch the tape can be modified by moving it away from the Faculty. These elements are independent of each other or they can be fixed in any desired relationship with respect to each other so as to obtain the desired result, without departing from the scope of the invention.
It can easily be seen that the rate of flow rate of the metering pump and its relation to the linear speed of the sliver formed as it is pulled out of the die is a factor determining the size or last of the filaments thus formed.
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It can also be easily seen that the change in frequency of the waves of the material of the bath (which can 'be altered directly by changing the speed of the helix) striking the filaments which exit at a constant velocity of flow from the filament material in sliver forming processes (linear flow velocity or removal rate) alters the spacings or distances between successive weak points of any particular filament contemplated, the weak points being closer together from each other when the frequency of rotation of the blade is faster.
Turn to obtain "Novelty" wires, the elements (flow speed of the dosing pump, size of the calibration holes, speed of the blade or of the weakening jet, speed of the device which pulls the tape out of the die) , can vary independently and the movable elements can vary in pulsating or irregular motion, if desired, or in any combination, without departing from the scope of the invention.
Obviously, if the metering pump operates by pulsation, a ribbon of variable cross section is formed which may be called a coiled yarn, or a successively thick and thin yarn suitable for making shantung or other fabrics.
In the dry process, the fluid projected by the blades 30 may be air or another gas.
When the strip or ribbon leaves the wheel 18 or other guide device 39, it can go directly to the stretching device (Figures 5 and 6) to break up weak spots or it can be wound up or wound up, or store it otherwise until it is ready to be fed to the stretcher.
FIG. 5 schematically shows the stretching device which comprises several pairs 40, 41, 42 of opposed rollers, positively rotated or rollers between which the strip, bundle or strand of filament can successively pass and be stretched, these rollers being positively rotated
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in the direction of advance of the arrow 43, Each successive pair of rollers, or the last pair only, in the direction of movement of the ribbon may rotate at a slightly greater peripheral speed, so that the filaments are sufficiently stretched to cause them to break at weak points.
In FIG. 5, the last pair of rollers 42 is shown as being larger in order to show that this pair has a greater peripheral speed. If the rollers are of the same size, the last or the last two pairs may rotate at successively greater speeds, in the usual way, to break the filaments at weak points.
Figure 6 is a plan view of the system of Figure 5 but showing the filaments very separated laterally.
In practice, the threads which pass between the rollers in the form of a niche are not so separated as shown in figure 6, the filaments of figure 6 being shown as very separated laterally so as to show more clearly the weak points 42 and the breaks. 45. The slivering on the die and the drawing device is not necessarily a continuous or uninterrupted operation, and in practice this may be in two separate stages due to the high speed in the barrel. tape compared to the relatively much slower speed of the stretching device which must necessarily, even with the best current installation,
be slow enough that the twist device causes the desired number of twists in the stretched tape as the stretcher brings it to the corresponding pins. In practice, there are no special provisions for the weak points of breaks except in the direction of the length, as shown in Figure 6,
When the drawing action of the rollers breaks the filaments at the weak points 62, these result in a sliver of sliver yarn composed of ends 44 of filaments, of approximately lengths.
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equally equal, offset with respect to each other by substantially equal lengths along the strip, with a substantially equal number of breaks over each of these distances.
It will be noted that the last weak point 32c of a series advances by the same quantity with respect to the weak point 32d of the following series, as that according to which the various adjacent points 32 are located relative to each other in the ribbons ; the weak point 32d can be laterally as close to the weak point 32c as other neighboring weak points 32 are to each other, consequently, the breaks are all spaced in the same way and arranged like the weak points so that the breaks are distributed successively and evenly along the resulting ribbon and thread.
Although weak points and breaks have been shown here at very regular distances from each other, it is understood that, if desired, these distances can be somewhat irregular while being more uniform. distributed than hitherto and while remaining within the scope of the invention.
Instead of the bath of material being projected against the filaments by the propeller as in Figures 1 and 2, it can be thrown by nozzles 50 as in Figures 3 and 4, nozzles carried by a hollow shaft 51 rotating and passing through the tubular bearing 25, provided at its rear end with an inlet part 52 (similar to the end 36) and, at its front end, with one or more radial nozzles 50 communicating with the bore of the shaft and extending to the vicinity of the orifices 15, so that the pressurized fluid, discharged in any way into the outer end 52 of the shaft, can successively strike parts of calibrated filament 31 to separate them laterally from the orifices,
thus weakening a small part of each filament when it is calibrated and forming a weak place in it, the
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previously produced weak places progressively advancing from the die, as explained with respect to the embodiment of Figures 1 and 2.
The shock-giving fluid may come from reservoir 10 or from a suitable external source.
If the process is a dry process, this shock fluid can hearth air or another gas (or gas mixture) impinging on the filaments or the fluid leaving the nozzles can be a liquid, a gas or water. Heated air exhibiting a physical weakening effect or liquid or gas having a chemical weakening action on the filament, in which case the jet exiting the nozzle 50 need not give appreciable mechanical shock. The fluid can be chosen so as to give a weakening and softening action; (or brittleness) causing the filament to break more easily at the point of fluid application.
The chemical reaction produced on the filaments so as to physically modify the tensile strength at different points may also be due to the filaments coming into contact with a part of the bath that is more concentrated or more saturated (or less concentrated or less saturated). ), a bath which is directed onto the outgoing filaments, either by a blade or by a tube as indicated above, or by otherwise directing the bath on the outgoing filaments, in the desired successive order.
The weakening of the filaments can be obtained by chemical action so as to reduce their tensile strength at the desired points. For effecting chemical treatment, the nozzle of Figures 3 and 4 is of particular interest because the chemical can come from an external source and be suitably directed onto the filaments.
It is not known exactly what the chemical action is on the filaments. If oxidizing agents are used, part of the filament can be oxidized or eaten away so as to cause a real reduction in the cross section.
Reducing agents can cause the ion format of a
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different compound, low tensile strength. Coagulation retardants can also create a weak point in the filament. Coagulation accelerators can form a hard film on the outside of the filament which the coagulation bath does not penetrate sufficiently to harden and strengthen the inside.
Since different methods are used for the preparation of the spunable cellulosic material, not all chemical treatments may be equally applicable to weaken all types of filaments. However, oxidizing and reducing agents can be used, although with varying degrees of effectiveness, on filaments from all known cellulosic processes. Suitable oxidizing agents are liquid or gaseous chlorine, nitrogen trioxide, sodium hypochlorite solution and soluble chlorate solutions. As reducing agents we have oxalic acid, formaldehyde, formic acid, carbon monoxide, ect ........
As coagulation retardants for the viscose and cuproammoniacal processes, concentrated alkalis, such as caustic soda, trisodium phosphate, ammonia solution and hydroxides or salts, can be used to give solutions having a value of pH appreciably higher than 7, while acids such as sulfuric and hydrochloric acids and hydrolysable salts, giving strong acids, such as aluminum sulphate, can act as accelerator.
For acetate and regenerated cellulose or for dry spun filaments, alcohols, mineral and vegetable oils and water retard coagulation.
When the accelerator is from a foreign source and is also used in the coagulation bath, the feed of the accelerator can be done at such a rate as to obtain the proper concentration of the bath.
In Figures 7 and 8, there is shown another form
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embodiment of the invention comprising a reservoir 10 'for the coagulation bath 11' and a die 12 'comprising a flat wall 14t in which there are several concentric annular series, adjacent to each other, of orifi- these calibration 15a and 15b (Figure 8). the hook 20 which is located below the wheel 18 is located at a certain distance from the die, on the axis of the latter, so as to combine the filaments for the wheel 18, as will be explained .
A fixed tubular bearing 25 'protrudes at the front of the wall 14', at 26 'and, at the rear of this wall, which it crosses against the annular series 15a and 15b, it passes through the wall. opposite the die and the neighboring wall of the tank, to extend outwards, as in the case of Figure 1.
A smooth spreading truncated cone 55 is mounted ooaxially on the front protruding portion 26 'of the tubular bearing 25' and has, on its outer face, a shallow circular cavity 56, as well as a rounded rim. 57 at its large base, of greater diameter than the circumferences over which the dies 15a and 15b are distributed so that the filaments 19, drawn out of the orifices of the latter, can spread over the smooth cone and the periphery rounded, then converge on hook 20.
A support ring 58, mounted on a bracket 59 carried by the lower wall of the tank, has a smooth rounded inner face 60 which clamps and which inclines slightly inwardly the filaments at 61, between the periphery 57 and the hook. 20.
A shaft 28 'rotating in the bearing 25' is rotated by means of a suitable control 35 and, on its front end, are wedged one or more radial arms 30 ', 31', extending to vicinity of the periphery of the ring and carrying a planetary shaft 64 rotating in the ends of the arms and on the front end of which is wedged a small disk or planetary pressure wheel 65, this disk having a peripheral periphery.
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rie with a rounded section, not cutting, rolling against successive filaments as the shaft 28 'rotates in order to push these filaments laterally against the ring, so as to flatten a short portion of each filament in order to reduce its cross section and to form a weak point there,
weak spots previously produced progressively advance from the die as the filaments are pulled simultaneously.
So as to force the wheel 65 to roll without slipping, on this ring 58, thus avoiding the breaking of the filaments on the latter, there is provided on the inner end of the axle 64, a pinion 66 having the same circle diameter. primitive than the wheel 65 and meshing with an internal toothed ring 67, fixed in the cavity 56, coaxially with the shaft 28 '.
After the weakened filaments have passed over wheel 18, they are stretched and break at weak points so as to make ends of wicks, in any suitable way, or as described above in connection with Figures 5. and 6,
In the embodiment of the invention of Figures 9 and 10, there is provided a clamping or weakening, or cutting device, as will be indicated.
Stil is provided a clamping device, the mechanism of Figures 9 and 10 can directly receive the filaments coming from the spinneret, in the spread state, as in Figures 6 and 10, before the filaments harden and the mechanism of Figures 9 and can be placed in the coagulation bath if desired.
This mechanism comprises a horizontal series of pairs of cooperating drawing rollers, 70, 71, and 72, 73, stretching the filaments: spread 19 which are between them. If desired, an apron 74 may be provided which fits between the rollers and on which the drawn filaments are supported between the pairs.
Several clamping members or helical knives 75, 76, 77 are mounted in low pitch helixes or
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are otherwise offset around the periphery of the upper roll 70 of the pair against which the filaments are clamped by the roll 71 which is located below, thus being flattened and having weak points in the ends of the strands of the filaments, and which are spread apart each other by the distance between the clamps, the circumference of the roller 70 and the number of knives or clamps determining the length of the bits. The filaments can be broken so as to form the breaks at the weak points, as has been said about Fig. 6.
If the knives 75, 76 and 77 are sharp, they cut the filaments instead of just weakening them and the above-described stretch-breaking operation is not necessary to form the breaks although it is good to using a stretching device to stretch the tape by shifting the cut fibers thus formed. the rollers rotate in the direction of the arrows in figure 9 and the filaments or the sliver and the filament support apron, if there is one, move in the direction of the arrow in figure 10.
As a result, the contact path of the ribs or knives on the ribbon or filaments occupies the position of the dotted lines 78 so as to form at the points of intersection 45a, 45b, 45c of these paths with the filaments, breaks similar to those shown at 32 in Figure 6 or breaks similar to those shown at 45 in Figure 6.
In the manner arbitrarily chosen for the illustration in Figure 10, the pitch is small enough that each knife passes around the roll three times, the angle of the notches relative to the ribbon or filaments as a whole is substantially. longitudinal with respect to the path of the filaments and any weakening or interruption 45a (figure is at a determined distance from neighboring weakening, notches or interruptions 45b and 45c.
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The smallness of the helix pitch determines the lateral distance between the notches and the number of such notches on each oblique cross section of the ribbon and the relative longitudinal distance along the ribbon of neighboring notches of adjacent filaments. The smaller the pitch, the more the neighboring notches are offset longitudinally with respect to each other so that the filaments, where they will notch, are held in line and are driven by the adhesion and friction of adjacent non-adjacent parts. cut from neighboring filaments, which maintains the integrity of the tape so that the apron below is not required.
The apron 74 or the roller 71 located below the cutting roller can be resiliently mounted or the roller 71 can be grooved under the cutting knives to allow the knives to move through the filaments. Roll 71 may still be hard and clamp the filament directly against the cutting knife.
When the knives 75, 76 and 77 are sharp knives, they can be placed at any desired distance from the nozzle and they can act on the filaments in the spread state which they occupy at the exit of the sizing, without affecting the filaments. 'they are combined in a ribbon of usual shape. However, if desired, the usual tape can be made and rolled out as in Figure 10 before passing it between rollers 70 and 71. If this is done, the tape can be stored and / or shipped or transported. after having been produced and before its insertion between the rollers 70 and 71.
The number of cutting or clamping knives and the diameter of the rollers determine the circumferential distance between the knives on any oblique cross section of the roll and thus determine the length of the bit.
The parts of the mechanism described are made of a suitable material resistant to the action of the chemicals used.
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The cutting knives do not need to have a very sharp edge and these knives together with the disc or the clamping ribs can be made of metal, plastic mastier or other suitable material and they do not need to be very hard.
The tape-making machine may consist of a number of die units and one or more of them or all of them may operate under the action of a device producing several movements or a single movement.
In FIG. 11, another type of device according to the invention has been shown, allowing the implementation of the method. This apparatus comprises a setting or coagulation chamber 70 in the upper part of which there is a die 72 connected to a supply conduit bringing the material which forms the filaments, in a metered quantity. An annular air chamber 73, mounted below the die and having the same axis, comprises a blower 74, provided with upper and lower ball bearings 75 in which support balls 76 engage which cooperate with the raceways. 77 formed in side flanges 78 of a rotating tubular part 79 through which the filaments 80 descend during the setting or coagulation and / or extension operation.
These filaments exit through an opening 81 at the lower end of the coagulation chamber 70, in the usual way to go to a winding device (not shown).
The hot air or other fluid or gas or mixture of liquids arrives through the supply pipe 82 in the blower 74 of the air chamber and it passes through one or more radial orifices 83 so as to strike the filaments in view of achieving, in these, weak points 84, as has been written above, for the nozzles 50.
The lower part of the tubular part 79 is in the form of a pulley 85 and it receives a drive belt 86 passing through the openings 87 to go to a suitable control pulley. If desired, it can be planned another
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known control device.
Gaskets 88 or other suitable device may be used to prevent the escape of air, except through port 83.
However, if desired, the bearings 76 and linings 88 can be omitted, in which case there is a tight seat between the inner tube 73 and the rotating part 79.
The air chamber 73 can be held in place by the hoses 82, with or without the aid of the bracket 89 mounted by the wall of the coagulation chamber.
Hot air, in general, at a temperature above 560, or other coagulating or plugging agent rising through a suitable lower opening 90 into the chamber comes inside the latter, mixing with the vapors from the filaments. and exits the upper opening 91 to allow the subsequent recovery of the acetone.
Figures 1 to 4 show a device contained in the bundle of filaments for supplying the weakening currents of spaced points or locations on the filaments, while Figure 11 shows a device located outside. of the filament bundle to form these weakened points or places.
While Fig. 11 shows an apparatus using gases or hot air to harden the filaments and achieve weak spots, it is understood that the apparatus of Fig. 11 can be used or modified. for use with any of the setting or curing agents or liquids, gases or weakening fluids mentioned above, and that the apparatus of Figures 1 to 4 may be used or modified for use with gases or hot air as setting and weakening agents All of the curing or setting agents described herein can be used with any of the apparatuses of Figures 1 to 4 and 7 to 11 and the any fluid agent can be used with the methods of all the apparatuses of FIGS. 1 to 4 and 11,
gas or liquid mentioned here, to give the points
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or places of weakening in the filaments, in any of the methods of the apparatuses of Figures 1 to 4 or 11.
Any apparatus used herein can be one of several like spinning units which can be synchronized so as to give a uniform product simultaneously.
Any of the apparatuses shown may be suitable for acetate spinning or for viscose or other processes. The nozzles 50 or the piece 79 carrying the orifices 83 can be made so that they can be easily changed in the event of clogging or for other reasons and can be removed to allow continuous spinning of filaments at the same time. usual way.