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La présente invention concerne des perfectionnements à la torsion- et au crêpage de filaments textiles, et, en particulier, mais non exclusive- ment, des tubes de torsion perfectionnés pouvant être utilisés pour donner une fausse torsion à des filaments textiles qui les traversent. Par "fila- ment textile", on entend une structure filamentaire quelconque comprenant soit des filaments continus, simples ou tordus ensemble sous forme de fil, soit des fils filés à l'aide de fibres coupées, ceux-ci étant tous destinés à des applications textileso
Les tubes de torsion sont en usage depuis de nombreuses années dans l'industrie textile, et récemment ils se sont avérés particulièrement utiles dans les applications de crêpage de filaments textiles thermoplasti- ques par une suite d'opération de torsion, de fixage et de torsion en sens inverse.
Il est à remarquer qu'un tube de fausse torsion permet d'effectuer une telle opération de crêpage de manière continue, au lieu de devoir le faire dans des stades séparés, comme dans certains autres procédés de crêpa- ge. Les filaments sont soumis à l'action de la chaleur pendant qu'ils com- portent une torsion élevée, en vue de fixer cette torsion, de telle sorte que lorsque la torsion égale et opposée leur est communiquée par le détorda- ge après qu'ils ont quitté le tube de torsion, il se produit un crêpage.
Le principe d'opération sur lequel repose le fonctionnement de tous les tubes de fausse torsion connus consiste à imprimer aux filaments en mou- vement, le mouvement de rotation du tube, en assurant le contact des fila- ments avec une ou plusieurs parties de l'intérieur du tube de manière que cha- que révolution du tube imprime une révolution aux filaments. Ainsi, les fi- laments peuvent être amenés à passer autour d'une tige ou d'une poulie mon- tée dans le tube transversalement à l'axe de celui-ci ou encore, des dispo- sitifs d'emprisonnement peuvent être prévus pour les emprisonner contre un côté du tube. En variante, l'alésage du tube lui-même peut être rendu excen- trique sur une certaine partie de sa longueur de manière que les filaments acquièrent le mouvement de rotation du tube en suivant une courte trajectoi- re à l'écart de la ligne axiale.
Dans d'autres tubes, les filaments pénètrent par un trou radial à une extrémité du tube, c'est-à-dire par un trou dépla- cé radialement par rapport à l'axe du tube.
Dans le procédé où un filament textile est crêpé au moyen d'un tu- be de fausse torsion, il est nécessaire d'obtenir un degré très élevé, de tor- sion ; par exemple, une torsion de 90 tours par pouce (25,4 mm) n'est pas du tout extraordinairement élevée, mais 75 tours environ par pouce, constituent une torsion satisfaisante pour la plupart des fils multifilamentaires dont le denier est compris entre 30 et 100. Dès lors, pour que le procédé donne un rendement raisonnable, il est nécessaire que le tube ait une vitesse de rotation extrêmement élevée, et des vitesses de l'ordre de 30.000 tours par minute sont fréquentes. A titre d'exemple, pour que des fils de filaments continus de nylon puissent être crêpés et envidés à raison de 33 pieds/minu- te (10 m/min. environ), la vitesse de rotation doit être de 28.000 tours/ minute.
Ces vitesses de rotation élevées du tube de torsion suscitent évi- demment des difficultés de construction et d'entretien, et le but de la pré- sente invention est d'arriver à un taux de production de fil crêpé satisfai- santet en fait accru, à des vitesses de rotation du tube de torsion consi- dérablement réduites.
Ce but est atteint par la présente invention qui comprend un tube de torsion pour donner une fausse torsion à un filament textile, dont la surface intérieure, au moins à une extrémité de celui-ci est composée d'une matière non abrasive ayant un coefficient de frottement élevé par rapport au filament qui doit subir une torsion de cette' manière.
L'invention com- prend également un procédé par lequel une fausse torsion est donnée à un fi-
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lament textile en mouvement en amenant le filament à s'appuyer sur, et à être mis en rotation-par la surface périphérique intérieure d'une extrémité, au moins, d'un tube de torsion et d'un côté de l'axe de celui-ci,
la surface intérieure du tube à cette extrémité au moins étant composée d'une matière non abrasive ayant un coefficient de frottement élevé vis-à-vis du filamento L'invention comprend également le crêpage d'un filament textile thermoplas- tique par un tel procédé dans lequel des parties successives du filament qui possèdent un degré de torsion élevé sont chauffées dans une mesure suf- fisante pour y fixer la torsion après quoi les parties successives du fila- ment tordu et fixé sont refroidies avant le détordage et le filament détor- du est envidé sous faible tension sous forme crêpée.
Suivant la présente invention, le filament est tordu par contact de frottement direct avec.la, surface périphérique intérieure du tube, et donc, si le filament est maintenu constamment dans la même position relative sur la périphérie du tube, le rapport de la vitesse de rotation du filament à la vi- tesse de rotation du tube dépend du rapport entre le diamètre intérieur du tube et le diamètre du filamento Etant donné que ce dernier rapport est re- lativement élevé, par exemple de l'ordre de 250 à 1, pour un degré de tor- sion et pour un débit donnés, la vitesse du tube de torsion peut être con- sidérablement réduite par comparaison avec celle d'un tube de torsion fonc- tionnant conformément au principe classique dans lequel un tour du tube ne peut communiquer plus d'un tour de torsion au filament qui le traverse.
Par surcroît, un débit considérablement accru peut-être atteint pour des vites- ses de rotation relativement modérées du tube de torsion.
Par "matière ayant un coefficient de frottement élevé vis-à-vis du filament textile", on entend non seulement une matière qui, en elle-même, possède un tel coefficient de frottement, mais également une matière qui en raison de ses caractéristiques superficielles et/ou d'élasticité possède un tel coefficient en pratique, c'est-à-dire dans les conditions d'opération pour un filament textile particulier quelconque lorsque celui-ci est,mainte- nu contre la matière par sa propre tension ou par d'autres procédés.
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Comme exemples de matières pouvant être utilisées pour doubler le tube de torsion, divers types de caoutchouc conviennent plus ou moins bien, la matière la plus satisfaisante étant le caoutchouc naturel chargé de char- bon blacko Cette matière atteint après un certain usage, un poli qui semble lui donner les qualités de frottement nécessaires combinées avec une résis- tance à l'usure qui sont les caractéristiques essentielles d'une matière pleinement appropriée. Le filament est amené à s'appuyer sur la périphérie intérieure du tube de torsion d'un côté de l'axe de celui-ci en le condui- sant vers le tube et/ou en l'emmenant du tube sur un ou plusieurs guides, la trajectoire entre l'extrémité du tube et le ou les guides formant un cer- tain angle (pouvant atteindre approximativement 90 ) avec la projection de l'axe du tube.
En variante, le filament peut être maintenu en contact suffi- sant avec la surface périphérique intérieure par un dispositif tel qu'un rou- leau monté sur un axe passant par le tube et parallèle, à son axe. Il est né- cessaire, dans le premier cas, qu'une tension préalable correcte ait été ap- pliquée au filamento L'angle et la pré-tension corrects peuvent être conve- nablement déterminés de manière empirique, et ils doivent être choisis de ma- nière qu'un léger glissement ait lieu entre la périphérie et le filament, condition qui outre qu'elle représente la condition optimum pour l'effet de tordage, correspond au désir d'éviter l'endommagement du filament.
Si le glissement atteint une valeur trop élevée, le filament peut être endommagé Les tensions de l'ordre de celles utilisées dans un procédé quelconque de crê- page par fausse torsion normale sont satisfaisantes, et elles doivent être choisies de manière à maintenir fermement le filament contre la périphérie intérieure du tube sans sauts.
Dans le cas où le contact nécessaire est
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créé par un dispositif mécanique comme le rouleau décrit ci-dessus, la pres- sion du rouleau sur la surface périphérique intérieure du tube constitue le réglage importante
Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-a- près avec référence aux dessins anenxés, dans lesquels :
Figure- 1 est une coupe d'un tube de torsion conforme à la présen- te invention ;
Figure 2 est un schéma montrant l'utilisation d'un tube de torsion suivant la présente invention dans un procédé de crêpage d'un filament tex- tile thermoplastique.
Plus particulièrement, le tube de torsion représenté sur la figure 3 comprend une partie annulaire fixe 1, et une partie annulaire entraînée 3 montée sur des roulements à rouleaux 5, 7 dans celle-ci La partie annu-.'' laire entraînée 3 reçoit un mouvement de rotation de la bande 9. Un coussi- net en caoutchouc 11 est adapté dans la partie annulaire entraînée 3, la sur- face intérieure de ce coussinet étant en contact direct avec le fil 13 Le fil est amené au tube sous un certain angle par rapport à l'axe du tube, et amené du tube sur une poulie 15, sous un angle semblable par rapport à l'axe du tube.
Ainsi, le fil, lorsqu'il est sous tension adéquate, est main- tenu en contact avec la surface intérieure du coussinet, en caoutchouc sur toute l'étendue de celle-ci, et également avec les deux parties d'extrémité incurvées de ce coussinet. Les dimensions d'un tube de torsion qui se sont avérées appropriées en pratique sont les suivantes :
Longueur du coussinet : 1 1/4 pouce (31,75 mm).
Epaisseur du coussinet et rayon de courbure des parties et extré- mité du coussinet 7/16 pouce (11,11 mm).
Sur la figure 2, un fil 13 en matière thermoplastique est dévidé par un bout d'un enroulement d'alimentation 17, et il passe ensuite autour du tambour d'un dispositif de tension à hystérésis magnétique 19 qui impose au fil une tension de sortie constante; le fil est amené ensuite à travers un dispositif de chauffage par rayonnement infra-rouge 21 comprenant un tube de verre 23 autour duquel sont bobinés des fils de résistance électrique 25. Le dispositif est suffisamment long pour permettre le fixage de la torsion du fil thermoplastique par l'action de la chaleur que ce dispositif engendre aux débits élevés de fil, possibles dans la présente invention.
Après avoir tra- versé le tube, le fil se déplace dans l'air pendant une durée suffisante pour que sa température descende au-dessous de la température d'état plasti- que et il pénètre ensuite à une extrémité dans un tube de torsion 27, tel que celui représenté sur la figure 1. Le tube de torsion est monté avec son axe à un certain angle par rapport à la verticale de manière que le fil passant dans et sortant directement du dispositif entre en contact avec un côté 29 de la surface périphérique intérieure du coussinet en caoutchouc que contient le tube de torsiono Le fil passe du tube de torsion autour d'une roue de poulie 31 qui assure le contact du fil avec le coussinet à cette extrémité de celui-ci, et, dès lors, sur toute la longueur du coussinet.
Le choix des angles d'entrée et de sortie du fil les mieux appropriés est une question d'expérience, ces angles dépendant principalement du denier du fil et du nom- bre-de tours de torsion par unité de mesure qu'on désire donner au fil. De manière générale, toutefois, des angles compris entre 45 et 90 sont néces- saires, les grands angles donnant des torsions plus élevées que les angles plus petitso Les angles auxquels on s'est référé sont les angles entre la trajectoire d'entrée du fil et la projection de l'axe du tube de torsion, et entre la trajectoire de sortie du fil et la projection de l'axe du tubeo A- près avoir passé sur la roue de poulie 31, le fil traverse la morsure d'une
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paire de rouleaux d'entraînement 33,
35 qui déplacent le-'fil à une vitesse légèrement plus élevée que celle à laquelle il est finalement envidé par le rouleau 37 sur l'enroulement 39. Le fil, entre le rouleau 33, 35 et l'en- roulement d'envidage 39 est donc légèrement relâché. En opération, le fil reçoit un degré élevé de fausse torsion au moyen du tube de torsion, torsion élevée dans un sens qui remonte par le dispositif de chauffage au dispositif de tension, et est fixée; le fil à l'état tordu et fixé est quelque peu re- froidi entre le dispositif de chauffage et le tube de torsion ; torsion en sens opposé est donnée au fil tordu et fixé directement à sa sortie du tube de torsion; et le fil crêpé est envidé sous faible tension.
On a trouvé qu'en utilisant un appareil suivant la présente inven- tion, en substance comme décrit ci-dessus, dans un procédé de crêpage de fils multifilamentaires de polyhexaméthylène adipamide, par exemple dès que le tube de torsion tourne à une vitesse angulaire minimum donnée, ou à une vi- tesse plus élevée le nombre de tours de torsion par pouce communiqués aux fils est très peu affecté par des variations de tension ou de vitesse du fil, ou par des variations de vitesse du tube au-dessus de la vitesse critique, ou par le degré d'usure de la matière formant la surface intérieure du tube.
La raison en est, naturellement, que pour le crêpage, le nombre de tours par pouce est élevé, et, pour ces valeurs élevées, l'accroissement du cou- ple nécessaire pour élever le nombre de tours par pouce de 5%, par exemple, doit être de l'ordre de 30%. Donc, le réglage de la vitesse du tube, et de la tension et de la vitesse du fil ne doit pas être fait dans les limites ex- trêmement étroites de certains autres procédés.
La vitesse angulaire minimum, en tours par minute, peut être établie d'après la formule :
EMI4.1
où V est la vitesse angulaire en tours par minute
T est le nombre requis de tours de torsion par pouce t est la vitesse du filament en pieds par minute
Ry est le rayon du filament textile en pouces
RM est le rayon intérieur du tube de torsion, en pouceso
En outre, l'appareil produit un filament textile, d'une nature donnée, de facteur de torsion constant (c'est-à-dire le produit du nombre de tours par pouce par la racine carrée du denier), de l'ordre de 680, par exem- ple, ou dans ce voisinage, pour un fil de polyhexaméthylène adipamide compre- nant des filaments de 3 deniers chacun, de telle sorte que dès que l'appareil est réglé pour donner la torsion optimum à un tel filament textile d'un cer- tain denier,
il est au point pour communiquer la torsion optimum à de tels filaments de tout autre deniero
Pour illustrer la variation du nombre de tours de torsion par pou- ce avec le denier, le tableau ci-dessous montre la relation qui existe en- tre ces deux facteurs pour un fils multifilamentaire de polyhexaméthylène adipamide, le tube tournant à 1500 tours/mino, la tension exercée sur le fil étant de 25 g, et le débit de 170 pieds/min. (52 m/min.env.).. Le fil entre dans le tube et en sort du même côté de l'axe de celui-ci, sous un angle de 45 par rapport à cet axe.
TABLEAU 1.-
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EMI5.1
<tb> Denier <SEP> du <SEP> fil <SEP> 210 <SEP> 150 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 60 <SEP> 45 <SEP> 30
<tb>
<tb> Tours <SEP> par <SEP> pouce <SEP> (25,4 <SEP> mm) <SEP> 42 <SEP> 55 <SEP> 70 <SEP> 85 <SEP> 88 <SEP> 103 <SEP> 125
<tb>
Pour illustrer la variation beaucoup moins importante du nombre de tours de torsion avec une modification de la tension, le tableau 2 ci-après montre la relation qui existe entre les deux facteurs pour un fil multifila- mentaire de 60 deniers de polyhexaméthylène adipamide, avec un tube tournant à 1500 tours par minute, le débit variant entre 110 pieds/min. (33,5 m/min.) et 300 pieds/mino (91,4 m/mino)o Le fil entre dans le tube et en sort du même côté de son axe, sous un angle de 45 par rapport à cet axe.
TABLEAU 2.-
EMI5.2
<tb> Débit <SEP> en <SEP> pieds/min. <SEP> 110 <SEP> 110 <SEP> 110 <SEP> 170 <SEP> 170 <SEP> 170 <SEP> 170 <SEP> 300 <SEP> 300 <SEP> 300
<tb> (0,3 <SEP> m/min)o
<tb>
<tb> Tension <SEP> (gramme) <SEP> 15 <SEP> 20 <SEP> 25 <SEP> 15 <SEP> 20 <SEP> 25 <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 20 <SEP> 2-5"
<tb>
<tb> Tours <SEP> par <SEP> pouce <SEP> 72 <SEP> 76 <SEP> 85 <SEP> 72 <SEP> 80 <SEP> 88 <SEP> 88 <SEP> 70 <SEP> 76 <SEP> 80
<tb> (25,4 <SEP> mm)
<tb>
A titre d'exemples de l'utilisation du tube de torsion suivant la présente invention dans des procédés de crêpage de fil multifilamentaire de polyhexaméthylène adipamide de manière continue, les conditions de traite- ment suivantes sont données dans les exemples 1 à 11 inclus.
EXEMPLE lo-
Un fil multifilamentaire provenant d'un enroulement d'alimentation est amené par un dispositif,de tension, tel qu'un dispositif du type à hys- térésis magnétique, puis sur et en contact avec une plaque métallique, chauf- fée électriquement à 235 C, au tube de torsion qui tourne à 1500 tours par minute. Des guides sont disposés au-dessus et au-dessous du tube de torsion, dont l'axe de rotation est vertical de manière que le fil pénètre dans le tu- be et en sorte, d'un côté de l'axe du tube, sous un angle de 45 par rapport à l'axe du tube.
Dans'les conditions ci-dessus, un fil peut être traité à des vitesses comprises entre 20 et 60 pieds/minute (6 et 18 m/mino), et en- vidé en un roulement sous faible tension.,
EXEMPLE 2 à 9l-
Le procédé de l'exemple 1 est exéuuté à l'aide du fil multifilamen- taire de deniers 30 et 60, mais celui-ci est chauffé tandis qu'il est à l'é- tat de torsion élevée au moyen de chaleur rayonnante dans un tube, par le milieu duquel le fil passe, et,non plus par contact avec la plaque métalli- que chaude. Le tube, fait en verre, a une longueur de 25 cm, la chaleur é- tant produite par un fil de résistance électrique bobiné à l'extérieur du tube.
Lès températures exprimées sont celles enregistrées par un thermocou- ple en équilibre dans la trajectoire du fil dans le tube, et ce sont les températures maxima ainsi enregistrées.
EMI5.3
<tb>
Exemple <SEP> Denier <SEP> du <SEP> Débit <SEP> en <SEP> pieds <SEP> Tension <SEP> Température <SEP> C
<tb> n <SEP> fil <SEP> (0,3 <SEP> m/min)
<tb>
<tb> 2 <SEP> 60 <SEP> 205 <SEP> 6,5 <SEP> g <SEP> 534 C
<tb> 3 <SEP> 60 <SEP> 205 <SEP> 22,0 <SEP> g <SEP> 473 C
<tb> 4 <SEP> 60 <SEP> 300 <SEP> 6,5 <SEP> g <SEP> 546 C
<tb>
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EMI6.1
<tb> Exemple <SEP> Denier <SEP> du <SEP> Débit <SEP> en <SEP> pieds <SEP> Tension <SEP> Température <SEP> C
<tb> fil <SEP> (0,3 <SEP> m/min)
<tb>
<tb> 5 <SEP> 60 <SEP> 300 <SEP> 23,0 <SEP> g <SEP> 546 C
<tb> 6 <SEP> 30 <SEP> 200 <SEP> 3,5 <SEP> g <SEP> 358 C
<tb> 7 <SEP> 30 <SEP> 200 <SEP> 19,0 <SEP> g <SEP> 358 c
<tb> 8 <SEP> 30 <SEP> 300 <SEP> 3,5 <SEP> g <SEP> 419 C
<tb> 9 <SEP> 30 <SEP> 300 <SEP> 21,
0 <SEP> g <SEP> 419 C
<tb>
EXEMPLE 100=
Un fil multifilamentaire de denier 150 est crêpé par un procédé semblable à ceux décrits dans les exemples 2 à 9 ci-dessus, excepté que le tube de chauffage n'a qu'une longueur de 13 cm. La température maximum dans le tube est de 705 C, et le fil crêpé est produit à une vitesse de 200 pieds/ min.
(61 m/mino environ, la tension d'entrée étant de 24 go EXEMPLE 11.-
Un fil de 10 filaments de 60 deniers de polyhexaméthylène adipa- mide est amené d'un dispositif d'alimentation en traversant un dispositif de tension à hystérésis magnétique qui lui impose une tension de sortie de 25 g, au tube de torsion tournant à 4000 tours par minute, et il y pénètre sous un angle de 80 par rapport à la projection de l'axe du tube de torsion.
Un dispositif de chauffage par rayonnement infra-rouge ayant une longueur de 3 pieds (0,9 m environ) est placé entre le dispositif de tension et le tube de torsion, pour chauffer le fil qui le traverse à l'état de torsion élevée. Le dispositif de chauffage comporte un élément de chauffage électri- que en forme de tige placé le long d'un foyer d'un tube réflecteur à section transversale elliptique qui l'entoure, et le fil passe le long de l'autre foyer de l'ellipseo La température dans le tube, mesurée par un thermocou- ple en équilibre dans la trajectoire du fil dans le tube, est de 224 C. Le fil quitte le tube de torsion sous un angle de 80 par rapport à la projec- tion de l'axe du tube et il est envidé sous faible tension à une vitesse de 200 pieds par minute (61 m/min, environ).
EXEMPLE 12. -
Un monofilament de polyhexaméthylène adipamide de 15 deniers est traité de manière continue par un tube de torsion conformément à la présen- te invention suivant les agencements de l'exemple 11, excepté que la pré-ten- sion que lui est imposée est inférieure à 2 g et que le tube de torsion tour- ne à 4600 tours par minuteo Il en résulte un filament à torsion vive compor- tant quelque 20 tours par pouce (25,4 mm) donnés, fixés,et enlevés de maniè- re continue.
Le facteur de torsion dans ce cas est faible, par suite de] la nature différente du frottement de la surface du monofilament, et par suite du fait que le couple nécessaire pour communiquer une torsion donnée à une structure aussi élémentaire qu'un monofilament est plus élevée que celui né- cessaire pour un fil multifilamentaireo
EXEMPLE 13.-
Un fil multifilamentaire de 50 deniers du polyester linéaire syn- thétique dénommé "Térylène" est crêpé suivant l'exemple 11, le tube de tor- sion tournant toutefois à 4600 tours par minute.
Il faut mettre l'accent sur le fait que, dans tous les exemples ci-dessus, le fil doit être suffisamment refroidi après le chauffage et avant le débordage pour qu'il niait pas une plasticité telle qu'il subisse une déformation réelle au cours des débordageso Un espace suffisant entre
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le dispositif de chauffage et le tube de torsion, dans lequel le fil se dé- place dans l'atmosphère ambiante réalise les conditions de ce refroidissement.
Il faut également mentionner que si le tube de torsion lui-même est monté de manière appropriée de façon que son axe fasse avec la verticale l'angle requis, par exemple 45 , ainsi que le représente schématiquement la figure 2, il est possible de réaliser une?disposition horizontale appropriée des divers éléments de l'appareil.
Bien que le chauffage électrique par contact ou par rayonnement ait été décrit pour le fixage, celui-ci peut également se faire à l'aide de vapeur sous pression, ou par contact avec des particules solides chauffées, comme le verre, amenées à l'état fluidisé par un passage d'airo
Le tube de torsion conforme à la présente invention offre en outre sur les dispositifs connus l'avantage important de pouvoir communiquer une fausse torsion à plusieurs filaments textiles à la fois.
Des guides peu- vent être placés à 1 entrée et à la sortie du tube de manière qu'une série de filaments textiles puissent être maintenus en contact avec différentes positions relatives de la périphérie du tubeo Ainsi, deux, trois, quatre filaments textiles ou plus peuvent être traités simultanément, et ce taux accru de production de l'invention accentue davantage son utilité par rap- port aux tubes de torsion classiques et aux procédés qui s'en servent. En outre, par un agencement adéquat d'enroulements d'alimentation et d'envida- ge et de guides, il est possible de communiquer une fausse torsion en sens différents à une série de filaments textiles et de doubler ensemble des fi- laments textiles à torsions initiales opposées de manière à obtenir des fils équilibrés.
Dans ce cas, certains filaments textiles passeront dans le tu- be dans un sens, et certains dans l'autre; ou un dans un sens, et un dans 1'autre
Il est possible de crêper des filaments textiles en les faisant passer dans deux tubes de torsion suivant l'invention tournant en sens con- traires disposés en série, comme décrit dans la demande de brevet anglais n 28864/ 55.
Des filaments textiles thermoplastiques appropriés pour le crêpage comprennent ceux des amides ou des esters polymères linéaires synthétiques comme le "Nylon" ou le "Térylène" et ceux d'acétate et de triacétate de cel- lulose. Il est possible également de crêper des filaments textiles non thermoplastiques qui ont été traités par un agent thermodurcissanto Si le filament textile à crêper est un monofilament, il n'est ni réalisable ni nécessaire de lui communiquer autant de tours de torsion par unité de mesu- re qu'à un fil multifilamentaireo Des monofilaments utiles de nature à torsion vive plutôt que crêpée, peuvent être obtenus avec une torsion de 20 à 30 tours par pouce (25,4 mm), ou dans ce voisinage, et ces filaments peuvent être incorporés à des tissus de manière à les rendre extensibles.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to improvements in the twisting and creping of textile filaments, and in particular, but not exclusively, to improved torsion tubes which can be used to give false twist to textile filaments which pass therethrough. By "textile filament" is meant any filamentary structure comprising either continuous filaments, single or twisted together in the form of a yarn, or yarns spun using staple fibers, these all being intended for applications. textileso
Torsion tubes have been in use for many years in the textile industry, and recently they have been found particularly useful in creping applications of thermoplastic textile filaments by a series of twisting, clamping and twisting operations. reverse.
It should be noted that a false torsion tube allows such a creping operation to be carried out continuously, rather than having to do it in separate stages, as in some other creping processes. The filaments are subjected to the action of heat while they are in high twist, in order to fix this twist, so that when the equal and opposite twist is imparted to them by untwisting afterwards. they have left the torsion tube, creping occurs.
The operating principle on which the operation of all known false torsion tubes is based consists in imparting to the moving filaments, the rotational movement of the tube, ensuring contact of the filaments with one or more parts of the tube. inside the tube so that each revolution of the tube imparts a revolution to the filaments. Thus, the filaments can be made to pass around a rod or a pulley mounted in the tube transversely to the axis of the latter or else, imprisonment devices can be provided for. trap them against one side of the tube. Alternatively, the bore of the tube itself can be eccentric over some part of its length so that the filaments acquire the rotational motion of the tube by following a short path away from the line. axial.
In other tubes, the filaments enter through a radial hole at one end of the tube, ie through a hole displaced radially with respect to the axis of the tube.
In the process where a textile filament is creped by means of a false twist tube, it is necessary to obtain a very high degree of twist; for example, a twist of 90 turns per inch (25.4 mm) is not at all extraordinarily high, but about 75 turns per inch is a satisfactory twist for most multifilament yarns with a denier between 30 and 100. Therefore, for the process to give a reasonable yield, it is necessary for the tube to have an extremely high rotational speed, and speeds of the order of 30,000 revolutions per minute are frequent. For example, in order for continuous nylon filament yarns to be creped and fed at 33 feet / minute (approximately 10 m / min), the rotational speed should be 28,000 rpm.
These high rotational speeds of the torque tube obviously give rise to difficulties in construction and maintenance, and the object of the present invention is to achieve a satisfactory and in fact increased crimped yarn production rate. at considerably reduced torque tube rotational speeds.
This object is achieved by the present invention which comprises a torsion tube for imparting false torsion to a textile filament, the inner surface of which, at least at one end thereof, is composed of a non-abrasive material having a coefficient of high friction with respect to the filament which is to be twisted in this way.
The invention also includes a method by which a false twist is given to a wire.
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textile lament in motion by causing the filament to rest on, and be rotated - by the inner peripheral surface of one end, at least, of a torque tube and one side of the axis of this one,
the inner surface of the tube at at least this end being composed of a non-abrasive material having a high coefficient of friction with respect to the filamento The invention also comprises the creping of a thermoplastic textile filament by such a method in which successive parts of the filament which have a high degree of twist are heated to a sufficient extent to fix the twist therein after which successive parts of the twisted and fixed filament are cooled before unwinding and the filament unwinding. is sent under low tension in crimped form.
According to the present invention, the filament is twisted by direct frictional contact with the inner peripheral surface of the tube, and therefore, if the filament is kept constantly in the same relative position on the periphery of the tube, the speed ratio of rotation of the filament at the rate of rotation of the tube depends on the ratio between the inside diameter of the tube and the diameter of the filamento Since the latter ratio is relatively high, for example of the order of 250 to 1, for a given degree of torsion and for a given flow rate, the speed of the torsion tube can be considerably reduced compared to that of a torsion tube operating according to the classical principle in which one revolution of the tube cannot communicate. more than one twist of the filament passing through it.
In addition, a considerably increased throughput can be achieved at relatively moderate torque tube rotational speeds.
By "material having a high coefficient of friction with respect to the textile filament" is meant not only a material which in itself has such a coefficient of friction, but also a material which, due to its surface characteristics and / or elasticity has such a coefficient in practice, that is to say under the operating conditions for any particular textile filament when the latter is held against the material by its own tension or by other processes.
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As examples of materials which can be used for lining the torque tube, various types of rubber are more or less suitable, the most satisfactory material being natural rubber loaded with black carbon. This material achieves after some use a polish which seems to give it the necessary frictional qualities combined with wear resistance which are essential characteristics of a fully suitable material. The filament is caused to rest on the inner periphery of the torsion tube on one side of the axis thereof by leading it towards the tube and / or by taking it from the tube on one or more guides. , the path between the end of the tube and the guide (s) forming a certain angle (up to approximately 90) with the projection of the axis of the tube.
Alternatively, the filament may be maintained in sufficient contact with the inner peripheral surface by a device such as a roller mounted on an axis passing through the tube and parallel to its axis. It is necessary, in the first case, that a correct pre-tension has been applied to the filamento The correct angle and pre-tension can be suitably determined empirically, and they must be chosen according to my - denies that a slight slippage takes place between the periphery and the filament, a condition which besides representing the optimum condition for the twisting effect, corresponds to the desire to avoid damage to the filament.
If the slip reaches too high a value the filament may be damaged Tensions on the order of those used in any normal false twist creping process are satisfactory, and they should be chosen so as to hold the filament firmly. against the inner periphery of the tube without jumps.
In the event that the necessary contact is
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created by a mechanical device such as the roller described above, the pressure of the roller on the inner peripheral surface of the tube is the important setting
An embodiment of the present invention is described below with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure- 1 is a section through a torque tube according to the present invention;
Figure 2 is a diagram showing the use of a torsion tube according to the present invention in a method of creping a thermoplastic textile filament.
More particularly, the torsion tube shown in Fig. 3 comprises a fixed annular part 1, and a driven annular part 3 mounted on roller bearings 5, 7 therein. The driven annular part 3 receives an annular driven part 3. rotational movement of the strip 9. A rubber pad 11 is fitted in the driven annular part 3, the inner surface of this pad being in direct contact with the wire 13 The wire is fed to the tube at a certain angle relative to the axis of the tube, and brought from the tube onto a pulley 15, at a similar angle relative to the axis of the tube.
Thus, the wire, when under adequate tension, is kept in contact with the inner surface of the pad, rubber throughout its full extent, and also with the two curved end portions of it. pad. The dimensions of a torsion tube which have been found to be suitable in practice are as follows:
Pad length: 1 1/4 inch (31.75mm).
Thickness of the bushing and radius of curvature of the parts and end of the bushing 7/16 inch (11.11 mm).
In FIG. 2, a wire 13 of thermoplastic material is unwound through one end of a supply winding 17, and it then passes around the drum of a magnetic hysteresis tension device 19 which imposes an output voltage on the wire. constant; the wire is then brought through an infrared heating device 21 comprising a glass tube 23 around which are wound electrical resistance wires 25. The device is long enough to allow the twist of the thermoplastic wire to be fixed by the action of heat that this device generates at the high flow rates of wire, possible in the present invention.
After passing through the tube, the wire moves through air for a sufficient time for its temperature to drop below the plastic state temperature, and then at one end enters a torque tube. , such as that shown in Figure 1. The torsion tube is mounted with its axis at an angle to the vertical so that the wire passing in and out of the device directly contacts one side 29 of the surface. inner peripheral of the rubber pad that the torsion tube contains o The wire passes from the torsion tube around a pulley wheel 31 which ensures contact of the wire with the pad at this end thereof, and therefore on the entire length of the pad.
The choice of the most suitable entry and exit angles for the yarn is a matter of experience, these angles depending mainly on the denier of the yarn and on the number of turns of twist per unit of measurement desired. wire. Generally, however, angles between 45 and 90 are needed, with large angles giving higher twists than smaller angles. The angles referred to are the angles between the entry path of the wire. and the projection of the axis of the torsion tube, and between the exit path of the wire and the projection of the axis of the tubeo A- after passing over the pulley wheel 31, the wire passes through the bite of a
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pair of drive rollers 33,
35 which move the thread at a speed slightly higher than that at which it is finally fed by the roller 37 onto the winding 39. The thread, between the roller 33, 35 and the winding winding 39 is therefore slightly relaxed. In operation, the yarn receives a high degree of false twist by means of the torsion tube, high twist in a direction which goes up through the heater to the tension device, and is fixed; the wire in the twisted and fixed state is cooled somewhat between the heater and the torque tube; torsion in the opposite direction is given to the twisted wire and fixed directly at its exit from the torsion tube; and the creped yarn is fed under low tension.
It has been found that by using an apparatus according to the present invention, substantially as described above, in a creping process of polyhexamethylene adipamide multifilament yarns, for example as soon as the torque tube is rotated at a minimum angular speed. given, or at a higher speed the number of twist turns per inch imparted to the wires is very little affected by variations in tension or wire speed, or by variations in tube speed above the speed critical, or by the degree of wear of the material forming the inner surface of the tube.
The reason is, of course, that for creping the number of turns per inch is high, and for these high values the increase in torque required to raise the number of turns per inch by 5%, for example. , must be around 30%. Thus, the adjustment of the tube speed, and the tension and speed of the wire, need not be made within the extremely narrow limits of certain other processes.
The minimum angular speed, in revolutions per minute, can be established from the formula:
EMI4.1
where V is the angular speed in revolutions per minute
T is the required number of twist turns per inch t is the speed of the filament in feet per minute
Ry is the radius of the textile filament in inches
RM is the inside radius of the torque tube, in incheso
Further, the apparatus produces a textile filament, of a given nature, of constant twist factor (i.e. the product of the number of turns per inch times the square root of the denier), of the order of 680, for example, or in the vicinity, for a polyhexamethylene adipamide yarn comprising filaments of 3 denier each, so that as soon as the apparatus is set to give the optimum twist to such a textile filament of a certain denarius,
it is developed to impart the optimum twist to such filaments of any other deniero
To illustrate the variation of the number of turns of twist per inch with the denier, the table below shows the relationship between these two factors for a multifilament yarn of polyhexamethylene adipamide, the tube rotating at 1,500 turns / min. , the tension exerted on the wire being 25 g, and the flow rate of 170 feet / min. (52 m / min.env.) .. The wire enters the tube and leaves it on the same side of the axis thereof, at an angle of 45 with respect to this axis.
TABLE 1.-
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EMI5.1
<tb> Denier <SEP> of <SEP> yarn <SEP> 210 <SEP> 150 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 60 <SEP> 45 <SEP> 30
<tb>
<tb> Turns <SEP> by <SEP> inch <SEP> (25.4 <SEP> mm) <SEP> 42 <SEP> 55 <SEP> 70 <SEP> 85 <SEP> 88 <SEP> 103 <SEP > 125
<tb>
To illustrate the much smaller variation in the number of twist turns with a change in tension, Table 2 below shows the relationship between the two factors for a 60 denier multifilament yarn of polyhexamethylene adipamide, with a tube rotating at 1500 revolutions per minute, the flow rate varying between 110 feet / min. (33.5 m / min.) And 300 ft / min (91.4 m / min) o The wire enters the tube and leaves it on the same side of its axis, at an angle of 45 with respect to this axis.
TABLE 2.-
EMI5.2
<tb> Flow <SEP> in <SEP> feet / min. <SEP> 110 <SEP> 110 <SEP> 110 <SEP> 170 <SEP> 170 <SEP> 170 <SEP> 170 <SEP> 300 <SEP> 300 <SEP> 300
<tb> (0.3 <SEP> m / min) o
<tb>
<tb> Tension <SEP> (gram) <SEP> 15 <SEP> 20 <SEP> 25 <SEP> 15 <SEP> 20 <SEP> 25 <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 20 <SEP> 2 -5 "
<tb>
<tb> Turns <SEP> by <SEP> inch <SEP> 72 <SEP> 76 <SEP> 85 <SEP> 72 <SEP> 80 <SEP> 88 <SEP> 88 <SEP> 70 <SEP> 76 <SEP > 80
<tb> (25.4 <SEP> mm)
<tb>
As examples of the use of the torsion tube according to the present invention in methods of creping polyhexamethylene adipamide multifilament yarn on a continuous basis, the following processing conditions are given in Examples 1 to 11 inclusive.
EXAMPLE lo-
A multifilament yarn coming from a supply winding is fed by a device, of tension, such as a device of the magnetic hysteresis type, then on and in contact with a metal plate, electrically heated to 235 C , the torsion tube which rotates at 1500 revolutions per minute. Guides are arranged above and below the torsion tube, the axis of rotation of which is vertical so that the wire enters the tube and leaves, on one side of the tube axis, at an angle of 45 relative to the axis of the tube.
Under the above conditions, a wire can be processed at speeds between 20 and 60 feet / minute (6 and 18 m / min), and wound up in a low tension bearing.
EXAMPLE 2 to 9l-
The process of Example 1 is carried out using the 30 and 60 denier multifilament yarn, but this is heated while in the state of high twist by means of radiant heat in the yarn. a tube, through which the wire passes, and no longer by contact with the hot metal plate. The tube, made of glass, is 25 cm long, the heat being produced by an electrical resistance wire wound outside the tube.
The temperatures expressed are those recorded by a thermocouple in equilibrium in the path of the wire in the tube, and these are the maximum temperatures thus recorded.
EMI5.3
<tb>
Example <SEP> Denier <SEP> of <SEP> Flow <SEP> in <SEP> feet <SEP> Voltage <SEP> Temperature <SEP> C
<tb> n <SEP> wire <SEP> (0.3 <SEP> m / min)
<tb>
<tb> 2 <SEP> 60 <SEP> 205 <SEP> 6.5 <SEP> g <SEP> 534 C
<tb> 3 <SEP> 60 <SEP> 205 <SEP> 22.0 <SEP> g <SEP> 473 C
<tb> 4 <SEP> 60 <SEP> 300 <SEP> 6.5 <SEP> g <SEP> 546 C
<tb>
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EMI6.1
<tb> Example <SEP> Denier <SEP> of <SEP> Flow <SEP> in <SEP> feet <SEP> Voltage <SEP> Temperature <SEP> C
<tb> wire <SEP> (0.3 <SEP> m / min)
<tb>
<tb> 5 <SEP> 60 <SEP> 300 <SEP> 23.0 <SEP> g <SEP> 546 C
<tb> 6 <SEP> 30 <SEP> 200 <SEP> 3.5 <SEP> g <SEP> 358 C
<tb> 7 <SEP> 30 <SEP> 200 <SEP> 19.0 <SEP> g <SEP> 358 c
<tb> 8 <SEP> 30 <SEP> 300 <SEP> 3.5 <SEP> g <SEP> 419 C
<tb> 9 <SEP> 30 <SEP> 300 <SEP> 21,
0 <SEP> g <SEP> 419 C
<tb>
EXAMPLE 100 =
A 150 denier multifilament yarn was creped by a process similar to those described in Examples 2-9 above, except that the heating tube was only 13 cm long. The maximum temperature in the tube is 705 C, and the creped yarn is produced at a rate of 200 feet / min.
(61 m / min approximately, the input voltage being 24 go EXAMPLE 11.-
A yarn of 10 filaments of 60 denier of polyhexamethylene adipamide is fed from a feed device through a magnetic hysteresis tension device which imposes an output tension of 25 g on the torsion tube rotating at 4000 turns. per minute, and it enters it at an angle of 80 to the projection of the torsion tube axis.
An infrared radiant heater having a length of 3 feet (about 0.9 m) is placed between the tension device and the torsion tube, to heat the wire passing through it to the state of high torsion. The heater has a rod-shaped electric heater element placed along one focal point of a surrounding elliptical cross-sectional reflector tube, and the wire is passed along the other focal point of the heater. 'ellipseo The temperature in the tube, measured by a thermocouple in equilibrium in the path of the wire in the tube, is 224 C. The wire leaves the torsion tube at an angle of 80 to the projection of axis of the tube and it is sent under low tension at a speed of 200 feet per minute (61 m / min, approximately).
EXAMPLE 12. -
A 15 denier polyhexamethylene adipamide monofilament is continuously treated by a torsion tube according to the present invention according to the arrangements of Example 11, except that the pre-tension imposed on it is less than 2. g and the torque tube rotates at 4600 revolutions per minute o This results in a lively twist filament of approximately 20 revolutions per inch (25.4 mm) given, attached, and continuously removed.
The torsion factor in this case is low, owing to the different nature of the friction of the monofilament surface, and owing to the fact that the torque required to impart a given torsion to such an elementary structure as a monofilament is greater. higher than that required for a multifilament yarn
EXAMPLE 13.-
A 50 denier multifilament yarn of the synthetic linear polyester referred to as "Terylene" was creped according to Example 11, the twist tube however rotating at 4600 revolutions per minute.
It should be emphasized that in all of the above examples the wire should be sufficiently cooled after heating and before edging so that it does not negate plasticity such that it undergoes actual deformation during overflows o Sufficient space between
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the heating device and the torsion tube, in which the wire moves in the ambient atmosphere, provide the conditions for this cooling.
It should also be mentioned that if the torsion tube itself is suitably mounted so that its axis makes with the vertical the required angle, for example 45, as shown schematically in figure 2, it is possible to realize an appropriate horizontal arrangement of the various elements of the apparatus.
Although electric heating by contact or by radiation has been described for fixing, this can also be done using steam under pressure, or by contact with heated solid particles, such as glass, brought to the heat. fluidized state by a passage of airo
The torsion tube according to the present invention also offers over the known devices the important advantage of being able to impart a false twist to several textile filaments at the same time.
Guides can be placed at the inlet and outlet of the tube so that a series of textile filaments can be kept in contact with different relative positions of the periphery of the tube. Thus, two, three, four or more textile filaments can be processed simultaneously, and this increased production rate of the invention further enhances its utility over conventional torsion tubes and the methods which use them. Further, by a suitable arrangement of feed and envy windings and guides, it is possible to impart false twist in different directions to a series of textile filaments and to double the textile filaments together. initial twists opposed so as to obtain balanced threads.
In this case, some textile filaments will pass through the tube in one direction, and some in the other; or one in one direction, and one in the other
Textile filaments can be creped by passing them through two torsion tubes according to the invention rotating in opposite directions arranged in series, as described in UK patent application no. 28864/55.
Suitable thermoplastic textile filaments for creping include those of synthetic linear polymeric amides or esters such as "Nylon" or "Terylene" and those of cellulose acetate and triacetate. It is also possible to crimp non-thermoplastic textile filaments which have been treated with a thermosetting agent. If the textile filament to be crimped is a monofilament, it is neither feasible nor necessary to impart to it so many turns of twist per unit of measurement. re than to a multifilament yarn o Useful monofilaments of a sharp twist rather than crimped nature, can be obtained with a twist of 20 to 30 turns per inch (25.4 mm), or so close, and such filaments can be incorporated to fabrics so as to make them stretchable.
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