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La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil pour la fabrication de filaments et fibres frisés.
'Il est très répandu dans la fabrication de filaments artificiels à partir de polymères linéaires synthétiques de filer les filaments à l'état fondu et de recueillir les filaments filés sur un dévidoir ou sur une bobine. Ces filaments sont alors étirés en les conduisant des cylindres d'alimentation à des cylindres d'étirage tournant à une vitesse superficielle plus élevée. Les filaments étirés peuvent être utilisés directement sous forme de fils de filaments continus en les tordant ensemble, ou être découpés en brins. De préférence, avant de les clé couper en brins et dans certains cas, avant de les tordre pour en faire un fil,
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1 .3 fi1Ft:rr?nl;s Gont frisés, en les faisant passer par exemple
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entre des roues dentées.
On a également proposé d'enrouler des filaments filés à l'état fondu provenant de la filière à des vitesses élevées, par exemple supérieures à 10.000 pieds/minute (3048 m/min.).
Ces filaments ne nécessitent pas d'étirage, mais ils ont tendance à être moins tenaces que les filaments étirés.
La présente invention procure un procédé perfectionné pour la pioduction de filaments ou fibres filés à l'état fondu, étirés et frisés en une opération continue.
Dans le procédé de l'invention, on file des filaments à l'état fondu, et on conduit les filaments de la filière directement à un dispositif comprenant deux jeux de dents s'engrènant entre elles, de préférence une paire de roues dentées, qui frisent et étirent les filaments. Les filaments étirés et frisés peuvent si on le désire être transformés en brins, par n'importe quel procédé connu.
Le dispositif d'étirage de la présente invention doit être construit de manière que le degré de pénétration des dents ou des doigts soit suffisant pour étirer les filaments en les forçant à pénétrer dans les espaces entre les dents ou doigts qui font saillie. On a rencontré certaines difficultés pour obtenir un degré élevé de pénétration des dents des roues dentées en utilisant le profil habituel à développante. Cette difficulté a été surmontée en utilisant, par exemple, des dents ayant une forme de bloc en substance rectangulaire de préférence des dents dont les extrémités sont arrondies ou effilées, la profondeur @ des dents étant considérablement plus grande que leur épaisseur et la distance entre les dents étant plus grande que') l'épaisseur de chaque dent.
Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, les dents donnent également la possibilité de transformer les filaments étirés et frisés en brins. Ceci peut être réalisé au moyen de certaines dents qui sont plus longues que les autres.
Ainsi, lorsqu'on utilise deux roues dentées,certaines dents,
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disposées sur la périphérie des roues font davantage saillie de surface de la roue que d'autres.
En appliquant le procédé de l'invention, on n'obtient pas facilement un rapport d'étirage supérieur à 3 : 1 entre les dents des roues dentées. Pour beaucoup d'usages textiles, il est nécessaire avec certains filaments artificiels, d'avoir un degré d'étirage supérieur à 3 : 1. On a trouvé que des fila- ments de téréphtalate de polyéthylène, par exemple, ayant des .propriétés satisfaisantes, peuvent être fabriqués avec un rapport d'étirage faible, pour autant qu'on utilise des vitesses élevées d'enroulement, par exemple non inférieures à 10.000 pieds/ minute.
La présente invention comprend également un appareil pour la fabrication de filaments étirés et frisés et, si on le désire, de brins de fibres, en une opération.
Cet appareil comprend un dispositif de filature à l'état fondu et une paire de roues dentées entraînées, qui s'engrènent réciproquement, et qui reçoivent les filaments provenant du dispositif de filature à l'état fondu, les dents de ces roues ayant une forme de bloc pratiquement rectangulaire, et ayant de préférence des extrémités arrondies ou effilées, la pro- fondeur de ces dents étant plus grande que leur épaisseur et la distance entre les dents successives étant supérieure à l'épais- seur de chaque dent.
L'appareil préféré comprend une paire de roues dentées entraînées,à engrènement réciproque, dont les dents sont des lames fixées à un noyau et faisant saillie sur ce noyau.
Certaines dents, disposées à intervalles égaux autour de la périphérie d'une ou des deux roues, doivent de préférence faire saillie de la surface plus que les autres. Ces dents servent à couper les filaments en fibres courtes.
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Lorsque les filaments passent dans l'appareil de l'in veiition,, ils sont frisés et soumis à un processus d'étirage au cours de l'engrènement des dents. Pour obtenir un degré raisonnable d'étirage, on doit utiliser de longues dents fines qui permettent une forte pénétration. L'usinage de ces dents longues et minces est une opération coûteuse et les dents éventuellement détériorées par l'utilisation: sont difficiles à remplacer. Les dents de l'appareil préféré de l'invention peuvent être fabriquées facilement et à bas prix avec n'importe quelle matière connue résistant à l'usure,en particulier les métaux com- me l'acier dur. Elles peuvent être fabriquées avec précision et mises en place sans difficultés.
Tout procédé de fixation de la lame au noyau peut convenir. Un procédé simple consiste à insérer les lames dans des entailles faites dans la surface du noyau et à les fixer dans ces entailles* Lorsqu'une dent est endommagée,elle peut être facilement remplacée.
Pour la simplicité, le noyau peut avoir une forme cylindrique, et les dents peuvent faire saillie radialement de ce noyau à la manière de dentures d'engrenages droits ordinaires. Si on le désire, cependant, les dents peuvent être prévues sur le noyau de telle sorte qu'elles s'engrènent comme des dentures d'engrenages à dents de côté ou d'engrenages coniques.
Les dents des roues dentées de l'inventinne transmettent pas le mouvement. Ce mouvement est de préférence transmis par une paire de roues d'engrenages montées sur les arbres des roues dentées d'étirage et de frisage de l'appareil de l'invention. On évite ainsi la détérioration des dents d'étirage et de frisage.
La présente invention est illustrée mais non limitée par les dessins annexés.
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Sur les dessins, la fig. 1 est un graphique représen-
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t..ji'c. li i,,i i=- de fonctionnement de l'appareil. fige représente l'ai>j;i.r.-i'L de la fig. l, pourvu de dents de coupe. Fig. 5 est une coupe schématique d'une des roues dentées.
Sur les figs. 1 et 2, deux roues dentées 1 et ont des dents d'engrènement 3. Un faisceau de filaments 4 pénétrant entre les dents des roues de la fig. 1, quitte les dents, étiré et frisé. Sur la fig. 2, des dents plus longues 6 coupent les filaments continus en filaments frisés de courte longueur.
Sur la fig. 5, le noyau cylindrique 11 est fixé sur l'ar- bre 12 par un écrou de retenue 13 avec un chapeau 14. Des laines en acier dur 15 sont placées dansdes entailles sur la périphérie du noyau et fixées par des anneaux 16 fixés au noyau par des boulons 17. Les trous 18, percés dans le noyau aident l'enlè- vement des fibres des lames par action centrifuge au cours de la rotation, en permettant le libre passage de l'air autour des lames. La roue dentée est entraînée par une transmission (non représentée) sur l'arbre 12.
En utilisant deux roues, comme représentées,sur la fig.3, on étire, frise et coupe successivement des câbles de
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i.1 hr ttzo. :, di téréphtalate de polyéthylène. Quittant la filière d \ ';')C"l,,:,1 de f1.1fltnrc à l'état fondu à une vitesse de 1.ï:0 i>J ,;<1;=,',;1>,>;iii<., (:.',,t50 m/min.) les filaments passent dans les entre-dents des roues dentées, dont la vitesse est de 12.000 pieds par minute (3658 m/min.). Les dents utilisées donnent un rapport d'étirage de 1,5 :1 et on obtient des brins de fibres frisés avaynt uno longueur de 4,5 pouces (11,43 mm).
Un avantage obtenu par l'utilisation des roues
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d }',,:C's de i.'z y.ü;r e3. préféré de la présente invention est que, >. iixr ](':3 rr)rs ('"llb('=: n,3 sont pas llsÍ.#:s::; n. portir d'un bloc plein il ,<1 H;,.p1'i: Of liTI'oro!' le noyau oii {l':"I"i.l' 11n noyau crr'lIx, si sur Le àéfit+é, T',',IJ1'> permettre le libre t)éi;1SPEt.: de l'nh' psir. action '1tÍ t'U>$t' sur les dents. Ceci aide l' enlèvr:'L1cnt des
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fibres coupées et évite la formation d'entortillements.
Un autre avantage de l'appareil est que le degré de frisure et la longueur des brins des fibres coupées peuvent être modifiés en réglant simplement le degré de pénétration des dent s.
L'invention a été décrite ci-dessus sous la forme simple dans laquelle les dents sont disposées comme des dentures d'engrenages droits.
L'utilisation de cette disposition limite l'inter- pénétration des dents qui s'engrènent. Cette limitation réduit le degré d'étirage des filaments qu'on peut obtenir. Cette limitation peut être surmontée en utilisant des dents qui s'engrè- nent à la manière des dentures d'engrenages à dents de c8té ou d'engrenages coniques, où il n'y a aucune limitation quant au degré d'interpénétration.
REVENDICATIONS
1.- Procédé caractérisé en ce qu'on file des filaments à l'état fondu et on conduit directement les filaments de la filière à un dispositif comportant deux jeux de dents qui s'en- grènent, de préférence une paire de roues dentées, qui frisent et étirent les filaments.
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The present invention relates to a method and apparatus for the manufacture of crimped filaments and fibers.
It is widely used in the manufacture of artificial filaments from synthetic linear polymers to spin the filaments in the molten state and collect the spun filaments on a reel or on a spool. These filaments are then drawn by leading them from the feed rolls to the draw rolls rotating at a higher surface speed. The drawn filaments can be used directly as continuous filament yarns by twisting them together, or be cut into strands. Preferably, before the key cut them into strands and in some cases, before twisting them to make a wire,
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1 .3 fi1Ft: rr? Nl; s Gont curly, by passing them for example
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between cogwheels.
It has also been proposed to wind melt spun filaments from the spinneret at high speeds, for example above 10,000 feet / minute (3048 m / min).
These filaments do not require stretching, but they tend to be less stubborn than stretched filaments.
The present invention provides an improved process for the production of melt spun, drawn and crimped filaments or fibers in a continuous operation.
In the method of the invention, filaments are spun in the molten state, and the filaments of the die are led directly to a device comprising two sets of teeth meshing with each other, preferably a pair of toothed wheels, which curl and stretch the filaments. The drawn and crimped filaments can, if desired, be made into strands, by any known method.
The stretching device of the present invention should be constructed so that the degree of penetration of the teeth or fingers is sufficient to stretch the filaments by forcing them into the spaces between the protruding teeth or fingers. Certain difficulties have been encountered in obtaining a high degree of tooth penetration of the toothed wheels using the usual involute profile. This difficulty has been overcome by using, for example, teeth having a substantially rectangular block shape, preferably teeth with rounded or tapered ends, the depth of the teeth being considerably greater than their thickness and the distance between the teeth. teeth being greater than ') the thickness of each tooth.
In a preferred embodiment of the invention, the teeth also provide the possibility of transforming the stretched and crimped filaments into strands. This can be achieved by means of some teeth which are longer than the others.
Thus, when two cogwheels are used, certain teeth,
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arranged on the periphery of the wheels protrude more from the surface of the wheel than others.
By applying the method of the invention, a draw ratio of more than 3: 1 between the teeth of the sprockets is not easily obtained. For many textile uses it is necessary with certain artificial filaments to have a degree of draw greater than 3: 1. Polyethylene terephthalate yarns, for example, have been found to have satisfactory properties. , can be manufactured with a low draw ratio, as long as high winding speeds are used, for example not less than 10,000 feet / minute.
The present invention also includes an apparatus for manufacturing drawn and crimped filaments and, if desired, strands of fibers, in one operation.
This apparatus comprises a molten spinning device and a pair of driven gear wheels, which intermesh with each other, and which receive the filaments from the molten spinning device, the teeth of these wheels having a shape of substantially rectangular block, and preferably having rounded or tapered ends, the depth of these teeth being greater than their thickness and the distance between successive teeth being greater than the thickness of each tooth.
The preferred apparatus comprises a pair of intermeshing driven toothed wheels the teeth of which are blades attached to and protruding from a core.
Some teeth, arranged at equal intervals around the periphery of one or both wheels, should preferably project from the surface more than the others. These teeth are used to cut short fiber filaments.
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As the filaments pass through the inventive apparatus, they are crimped and subjected to a stretching process during the meshing of the teeth. To achieve a reasonable degree of stretching, long, fine teeth should be used which allow strong penetration. The machining of these long and thin teeth is an expensive operation and the teeth possibly damaged by use are difficult to replace. The teeth of the preferred apparatus of the invention can be made easily and inexpensively from any known wear resistant material, particularly metals such as hard steel. They can be manufactured with precision and put in place without difficulty.
Any method of fixing the blade to the core may be suitable. A simple process is to insert the blades into notches made in the surface of the core and secure them in those notches * When a tooth is damaged, it can be easily replaced.
For simplicity, the core may have a cylindrical shape, and the teeth may project radially from this core in the manner of ordinary spur gear teeth. If desired, however, the teeth can be provided on the core so that they mesh as side tooth or bevel gear teeth.
The teeth of the inventive toothed wheels do not transmit movement. This movement is preferably transmitted by a pair of gear wheels mounted on the shafts of the stretching and crimping toothed wheels of the apparatus of the invention. This prevents damage to the stretching and crimping teeth.
The present invention is illustrated but not limited by the accompanying drawings.
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In the drawings, FIG. 1 is a graph represented
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t..ji'c. li i ,, i i = - operation of the device. fig represents ai> j; i.r.-i'L of fig. l, provided with cutting teeth. Fig. 5 is a schematic sectional view of one of the toothed wheels.
In figs. 1 and 2, two toothed wheels 1 and have meshing teeth 3. A bundle of filaments 4 penetrating between the teeth of the wheels of FIG. 1, leaves the teeth, stretched and curled. In fig. 2, longer teeth 6 cut the continuous filaments into crimped filaments of short length.
In fig. 5, the cylindrical core 11 is secured to the shaft 12 by a retaining nut 13 with a cap 14. Hard steel wools 15 are placed in notches on the periphery of the core and secured by rings 16 attached to the core. by bolts 17. The holes 18, drilled in the core, assist the removal of fibers from the blades by centrifugal action during rotation, allowing free passage of air around the blades. The toothed wheel is driven by a transmission (not shown) on the shaft 12.
Using two wheels, as shown in fig. 3, we successively stretch, curl and cut cables of
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i.1 hr ttzo. :, polyethylene di terephthalate. Leaving the die of \ ';') C "l ,,:, 1 of f1.1fltnrc in the molten state at a speed of 1.ï: 0 i> J,; <1; =, ',; 1> ,>; iii <., (:. ',, t50 m / min.) the filaments pass through the teeth of the toothed wheels, the speed of which is 12,000 feet per minute (3658 m / min.). used gave a draw ratio of 1.5: 1 and crimped fiber strands were obtained having a length of 4.5 inches (11.43 mm).
An advantage obtained by the use of wheels
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d} ',,: C's of i.'z y.ü; r e3. preferred of the present invention is that,>. iixr] (': 3 rr) rs (' "llb ('=: n, 3 are not llsÍ. #: s ::; n. carry a full block il, <1 H;,. p1'i: Of liTI'oro! 'The nucleus oii {l': "I" il '11n nucleus crr'lIx, if on Le àéfit + é, T', ', IJ1'> allow the free t) éi; 1SPEt .: de l'nh 'psir. action' 1tÍ t'U> $ t 'on the teeth. This helps to remove:' L1cnt from
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cut fibers and prevents the formation of kinks.
Another advantage of the apparatus is that the degree of crimp and the length of the strands of the cut fibers can be varied by simply adjusting the degree of penetration of the teeth.
The invention has been described above in the simple form in which the teeth are arranged as teeth of spur gears.
The use of this arrangement limits the interpenetration of the meshing teeth. This limitation reduces the degree of stretching of the filaments obtainable. This limitation can be overcome by using teeth which mesh in the manner of the toothed gears of side teeth or bevel gears, where there is no limitation on the degree of interpenetration.
CLAIMS
1.- A method characterized in that the filaments are spun in the molten state and the filaments are driven directly from the die to a device comprising two sets of teeth which mesh, preferably a pair of toothed wheels, which curl and stretch the filaments.