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La présente invention concerne les procédés d'"élastification" des fils c'est-à-dire les procédés des- tinés à rendre les fils plus élastiques, du type dans le- quel on déplace un fil sous tension à une température élevée le long d'un trajet anguleux; l'invention concerne également les dispositifs permettant d.e mettre en oeuvre ces procédés.
Il est bien connu de faire passer un fil ther- moplastique sous tension, dans des conditions appropriées, le long d'un trajet linéaire comportant une partie à an- gle aigu, dans le but de conférer au fil une tendance per manente à s'enrouler sur lui-même, s'il se trouve à une température élevée au moment où il passe dans la partie du trajet à angle aigu. Les procédés de ce genre, tels qu'ils sont mis en oeuvre actuellement, consistent à faire passer le fil le long dtun trajet anguleux et par- dessus le tranchant d'une lame se trouvant au sommet de l'angle du trajet. On élète la température du fil jusque la valeur désirée, soit en chauffant la lame et en la maintenant à une température élevée, soit en faisant pas- ser le fil sur un dispositif de chauffage placé tout près du tranchant de la lame.
Avant la présente invention, on considérait généralement comme désirable, dans les procédés indiqués ci-dessus, de maintenir la température du fil aussi con- stante'que possible pendant son passage sur la partie an- guleuse de son trajet, ou même d'augmenter se température pendant ce passage. Le procédé, consistant à chauffer la lame autour de laquelle le fil doit passer, entraîne né- cessairement une augmentation considérable de la tempéra- ture du fil pendant son passage à travers la partie angu-
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leuse de son trajet; même quand on utilise un dispositif séparé de chauffage du fil, il est courant de placer la lame si près de ce dispositif qu'elle se trouve maintenue à une température sensiblement égale à celle de celui-ci.
Avec de telles dispositions, le tranchant de la lame agit comme un dispositif supplémentaire de chauffage du fil et maintient celui-ci sensiblement à la même température que celle à laquelle il a été chauffé par le dispositif prin- cipal de chauffage.
On considérait précédemment comme désirable de fournir de la chaleur à la surface du fil en contact avec le tranchant de la lame, pendant que le fil passe dans la partie anguleuse de son trajet, mais on a négligé jusqu'à présent l'importance possible de la température du côté du fil adjacent au tranchant par rapport à celle du côté opposé. Cependant, il semble que, dans les an- ciens procédés, on ait généralement, du côté du fil adja- cent 'au tranchant, une température légèrement supérieure à celle du côté du fil éloigné de la lame.
Les disposi- tions, dans lesquelles on fait passer le fil sur le tran- chant d'une lame chauffée, ont abouti à ce que la partie longitudinale du fil adjacente à la lame se trouve à une température notablement plus élevée que celle de l'autre coté du fil. c'est-à-dire du côté éloigne du tranchant, à 'cause de la faible conductibilité thermique du,fil; même dans les dispositifs, où le fil est chauffé avant de passer autour de la lame, une partie du fil adjacente au tranchant se .trouve sans aucun doute à une température légèrement supérieure à celle de l'autre côté du fil, puisqu'aucune tentative n'a été faite jusqu'à présent pour refroidir la lame.
On a constaté maintenant qu'on pouvait produi- re un fil possédant une plus grande élasticité que les
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fils obtenus jusqu'à présent par un procédé d'élastifica- tion à lame ; cela, on exerce positivement une action de refroidissement sur la surface du fil, dans une zone s'étendant suivant l'axe du fil, au moins le long de la pai tie anguleuse du trajet et au moins dans une partie impor- tante de la périphérie du fil.
Les conditions de refroidis' sement sont choisies de préférence de manière à agir princi' paiement sur une partie longitudinale du fil, à l'inté- rieur de la partie.anguleuse du trajet ; un mode de réalisation préféré, on réalise l'action de refroidissement en maintenant une lame, sur le tranchant de laquelle passe le fil, à une température moyenne inférieure à celle uti- lisée couramment, de manière que l'effet de refroidissement soit le plus grand sur la partie longitudinale de la surfa- ce du fil possédant une courbure concave.
Un autre avanta- ge de cette disposition réside dans le fait que le fil peut être refroidi rapidement, après son passage dans la partie' anguleuse de son trajet, par contact avec une face de la lame froide; on q constaté qu'il en résulte une nou- velle augmentation du degré d'élasticité du fil.
La ou les raisons exactes du succès de ce pro- cédé perfectionné ne sont pas parfaitement connues, mais il semble probable qu'un certain nombre de facteurs inter- viennent dans ce succès. Pendant qu'un segment du fil passe dans la partie anguleuse du trajet, le côté 'du fil éloigné de la lame est sous tension ; est tendu par rap- port à l'état du fil en un point du trajet précédent immé- diatement la partie anguleuse. Le côté opposé du fil n'est pas tendu à cet endroit et se trouve au contraire soumis à une compression. Quand le segment de fil est redressé ensuite en ligne droite, le côté tendu est soumis à-une compression et se contracte d'un certain pourcentage de la
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longueur dont il avait été allongé en passant dans la par. tie anguleuse du trajet.
En un point coïncidant sensible- ment avec celui où le côté du fil éloigné de la lame a été placé sous compression, le côté opposé du fil est placé sous tension et se trouve légèrement allongé par rapport à sa longueur dans la partie anguleuse. Le fil est refroi di ensuite, un côté étant sous tension et l'autre sous compression.
Si on considère qu'en abaissant la tempéra- ture on élargit la marge des déformations élastiques et on élève la limite élastique du fil, on voit, dtaprès la discussion précédente, que la tension du côté du fil éloi- gné de la lame doit être effectuée à une température rela- tivement élevée, tandis que la tension du côté du fil pas- sant au contact du tranchant de la lame doit être effec- tuée à une température relativement basse et que la com- pression et la contraction du côté du fil éloigné du trna- chant doivent s'effectuer également à une température rela- tivement basse.
Ceci n'explique pas seulement pourquoi de meilleurs résultats peuvent être obtenus en refroidissant uniformément le fil pendant qu'il passe dans la partie an- guleuse de son trajet, mais pourrait aussi expliquer pour- quoi il est préférable d'effectuer principalement le re- froMissement du fil du côté passant près du tranchant..1 ne famt cependant déduire de cette explication que le pro- cédé provoque nécessairement un allongement net dû fil traité, puisqu'il aboutit généralement à une augmentation du denier du fil; bien que cette explication paraisse ac- tuellement la'plus satisfaisante, il faut faire remarquer qu'elle est, dans une certaine,mesure, théorique, et que l'invention n'est limitée par elle en aucune manière.
Le dispositif servant à mettre en oeuvre ce nouveau procédé-fait aussi partie de l'invention. Il com-
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prend d'une manière générale un dispositif pour faire pas- ser un fil thermoplastique sous tension le long d'un tra- jet linéaire comportant une partie à angle aigu, un dispo- sitif pour chauffer le fil de manière qu'il se trouve à une température élevée en entrant dans la partie anguleuse de son trajet, et un dispositif pour refroidir le fil pen- dant son passage dans cette partie anguleuse. Comme on l'a indiqué précédemment, le refroidissement du fil est réalisé de préférence en maintenant une lame, sur le tranchant de laquelle passe le fil, à une température relativement basse par rapport à celle du fil entrant dans la partie anguleu- se.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise un dispositif de maintien, pour fixer une lame dans une position fixe par rapport à un dispositif de chauffage du fil, et un dispositif pour maintenir cette lame à une température moyenne, qui est relativement fai- ble par rapport à celle du dispositif de chauffage et à celle du fil entrant en contact avec le tranchant de la lame. Le dispositif servant à maintenir la lame à une tem- pérature relativement basse consiste de préférence en un , organe de dissipation de chaleur, qui est constitué par une matière possédant une conductibilité thermique relativement élevée et contre lequel la lame est poussée fortement de manière à perdre de la chaleur par conduction.
Dans les modes de réalisation préférés du dis- positif conforme à l'invention, les dispositifs de maintien de lame constituent des moyens exceptionnellement avantageux pour maintenir-la lame à une basse température, de manière qu'elle exerce un effet de refroidissement sur le fil, pen- dant que celui-ci passe dans la partie anguleuse de son trajet. Tout d'abord, les nouveaux dispositifs de maintien de lame sont-d'une conception simple, ne possèdent aucune
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partie mobile et n'exigent pas une circulation forcée d'un fluide de refroidissement. Un système de circulation for- cée servant à refroidir la lame doit comprendre au moins un moteur, une pompe et des conduits pour diriger le fluide; on voit donc que les dispositifs n'exigeant pas un tel sys- tème sont e xtrêmement avantageux.
Un autre avantage des dispositifs de maintien de lame conformes à l'invention réside dans le fait qu'au- cun isolant n'est nécessaire pour maintenir la lame à une température relativement basse. L'emploi d'un isolant calorifique, non seulement produit un retard considérable dans l'établissement de la température caractéristique de fonctionnement de la lame, mais exige aussi qu'on éloigne la lame du dispositif de chauffage du fil davantage qu'il n'est généralement désirable. Avec le dispositif de main- tien de lame préféré conforme à l'invention, la lame at- teint rapidement sa température caractéristique de fonction nement et peut être disposée extrêmement près du dispositif de chauffage du fil, si on le désire.
Les nouveaux dispositifs de maintien de lame possèdent encore un autre avantage; ils permettent en ef- fet de. maintenir sensiblement à la même température les lames de plusieurs dispositifs d'élastification de fils, de manière que les différents fils produits par ces disposi- tifs soient d'une qualité uniforme et puissent être combi- nés pour former une pièce d'étoffe unique. Si le disposi- tif choisi pour refroidir la lame aboutit à porter la lame d'un dispositif d'élastification à une température sensi- blement différente de la lame d'un autre dispositif, les fils produits par les deux dispositifs d'élastification peuvent ne pas avoir la même qualité.
Si on combine ces deux fils pour former une étoffe, la différence de leurs qualités apparaît fréquemment et l'étoffe ne présente pas
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une apparence uniforme. Avec le dispositif préféré de maintien de lame, la quantité de chaleur reçue par la lame dans des conditions données, est sensiblement constante dtun dispositif à un autre dispositif d'élastification, à cause de l'emplacement précis de la lame par rapport à l'élément de chauffage; la quantité de chaleur retirée de la lame dans les mêmes conditions est aussi sensiblement constante ; il en résulte que toutes les lames se trouvent à peu près à la même température et qu'on obtient ainsi des fils d'une qualité uniforme.
Un autre avantage des nouveaux dispositifs de maintien de lame réside dans le fait qu'ils constituent un moyen simple et efficace pour refroidir rapidement le fil après qu'il est passé dans la partie anguleuse de son trajet. Avec le mode de réalisation préféré de ce dispo- sitif de maintien de lame, il est possible de faire passer le fil en contact avec une face de la lame, immédiatement après qu'il est passé sur le tranchant, et puisque la lame se trouve à une température relativement basse, il en ré- sulte que le fil est refroidi très rapidement.
Même si on ne tient pas compte de leur apttu de à maintenir la lame à une température uniformément bas- se, les..modes de réalisation préférés du dispositif de l'invention possèdent de nombreux avantages par rapport aux) anciens dispositifs de maintien utilisés dans les disposi- tifs d'élastification. Le type de dispositif de maintien le plus utilisé à présent comprend un fil métallique re- plié de manière à s'engager sur les extrémités de la lame et sur les faces opposées de l'élément de chauffage; ce dispositif de maintien est relativement peu coûteux, mais il comporte quelques inconvénients.
Un premier inconvé- nient réside dans le fait que ces anciens dispositifs de @ maintien ne constituent pas un moyen positif d'alignement
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ou de lalame par rapport à l'élément de chauffage/par rap- port au trajet du fil, et qu'une variation quelconque de cet alignement affecte d'une manière nuisible la qualité du fil. Si le tranchant de la lame est par exemple, dans un premier cas, plus éloigné de l'élément de chauffage que dans un deuxième.cas, le fil se refroidit davantage en pas, sant du dispositif de chauffage au tranchant dans le cas où celui-ci est plus éloigné de l'élément de chauffage, de telle sorte que le-fil pénètre dans la partie anguleuse de son trajet à une température plus basse et que les fils produits dans les deux cas considérés ne sont pas d'une qualité uniforme.
Dans un autre exemple, si le tranchant de la lame est incliné par rapport au trajet du fil, il donne au fil une tendance à se rouler latéralement sur le tranchant, de sorte qu'une torsion nuisible est introduite dans le fil et se trouve stabilisée par la chaleur dans celui-ci, du fait que le fil est chauffé. On voit donc que si, dans un premier cas, la lame est perpendiculaire au trajet du fil, et si dans un deuxième cas elle est in- clinée par rapport à ce trajet, les fils produits dans les deux cas ne sont pas d'une qualité égale. Les modes de réalisation préférés du dispositif conforme à l'invention surmontent les difficultés précédentes et permettent de placer la lame avec précision par rapport au dispositif de chauffage du fil.
' Les anciens dispositifs de maintien de la lame présentent un autre inconvénient du fait qu'il se défor- ment facilement par flexion et sont extrêmement difficiles à reproduire avec précision. Au contraire, le dispositif de maintien de lame conforme à l'invention est rarement déformé si on le manipule avec soin et peut même résister dans une certaine mesure à une manipulation maladroite ou
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brutale. De plus, ce nouveau dispositif peut être facile- ment reproduit avec précision,il est même caractéristique, comme on l'expliquera plus loin en détail, qu'on peut le produire uniquement par des opérations d'emboutissage,. sans aucune opération d'usinage.
Uri autre inconvénient des anciens dispositifs de maintien est qu'ils sont généralement conçus pour une seule lame d'une certaine forme, ayant une épaisseur et des dimensions déterminées ; conséquent, si on veut utiliser une autre lame, il est nécessaire d'avoir recours à un nouveau dispositif de maintien..- Le dispositif de maintien de lame de l'invention peut au contraire être em- ployé avec une gamme étendue de types et de dimensions de lames, de sorte qu'il est rarement nécessaire de prévoir plusieurs dispositifs de maintien.
On décrira maintenant avec plus de détails l'invention en se référant au dessin annexé, qui représen- te deux modes de réalisation préférés. Sur ce dessin : - la figure 1 est une vue schématique en pers- pective d'un dispositif d'élastification de fil conforme à l'invention; on y voit les parties principales à leurs em- placements respectifs; - la figure 2 est une vue en plan avant agran- die du dispositif de maintien de. lame représenté sur la figure 1; .
, :' - la figure 3 est une coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en plan avant d'une variante du dispositif de maintien de lame; - la figure 5 est une vue en élévation arriè- re du dispositif de maintien de la figure 4; @ ¯¯¯¯ la figure 6 est une coupe suivant la ligne
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VI-VI de la figure 4.
Si on ne réfère en particulier aux figures 1 à 3 , on y voit un dispositif 10 d'alimentation en fil, qui est monté sur un bâti approprié ou un organe de support non représenté. Un fil 12 venant du bobinage d'alimenta- tion 10 passe à travers un guide 14 et aboutit à un disposi tif régulateur de tension 16. Ge dispositif 16 sert à sup- primer les fluctuations de tension, résultant de la sortie du fil en dehors du bobinage 10, et à tendre davantage le fil 12; le guide 14 est destiné à permettre de retirer le fil du bobinage par une extrémité de celui-ci.
Après le régulateur de tension 16, le fil passe en contact avec un dispositif de chauffage 18, qui comprend une plaque longue et relativement étroite et qui peut être constitué par une matière appropriée quelconque, par exemple de l'acier inoxydable. Comme on le voit; la plaque de chauffage le comprend une face arrière 20, deux surfaces latérales et opposées 22, 24, et une face supé- rieure d'engagement du fil 26, qui est de préférence conve- xe et possède un rayon de courbure compris entre 10 cm et 25 cm, de manière à réaliser un contact continu du fil. La plaque de chauffage 19 doit avoir une largeur suffisante pour que le fil passant sur elle soit chauffé à la tempé- rature désirée; elle est de préférence aussi mince que le permettent la résistance et la rigidité nécessaires.
Cette plaque 18 est chauffée au moyen d'un courant électrique; elle est connectée à cet efft par deux conducteurs élec- triques 28 et'30 à un transformateur réglable 32, qui est alimenté en énergie électrique par une s ource appropriée quelconque (non représentée) et par l'intermédiaire de conducteurs 34 et 36.
Après être passé sur la face 26 de la plaque de chauffage 18, le fil 12 passe autour du tranchant d'une
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lame 38 portée par un dispositif de maintien 40 que Iron décrira en détail plus loin. Le fil vient ensuite en con- tact avec la face inférieure de la lame 38 et arrive sur ui galet de guidage 42, de là, il se dirige vers un disposi- tif d'alimentation en fil 44, comprenant une paire de pou- lies ou cabestans entraînés 46 et 48. Le fil passe une ou plusieurs fois autour des . poulies 46 et 48, puis sur une poulie folle 50, et de là traverse un guide 52, pour arri- ver enfin à un dispositif courant 54 de recueil du fil; ce dispositif 54 représenté sur le dessin est un disposi- tif du type à anneau et broche. Le fil est recueilli par ce dispositif 54 sout la forme d'un bobinage ordinaire.
Le dispositif 40 de maintien de lame comprend un organe allongé d'agrafage 56, qui peut être constitué par une matière élastique quelconque, telle que de l'acier à ressort, et qui s'étend en travers de la face arrière 20 de la plaque de chauffage 18. Les extrémités de l'organe d'agrafage 56 comportent chacune une indentation ; in- dentations ont une forme telle qu'elles donnent naissance, aux coins de l'organe 56, à des. pattes 58, 60, 62 et 64; ces pattes ont une.forme telle qu'elles s'engagent sur les faces latérales et -opposées 22, .24 de la plaque de chauf- fage 10'et qu'elles positionnent ainsi avec précision l'or- gane d'agrafage 56 par rapport à l'élément de chauffage.
Une plaque allongée de dissipation de chaleur, désignée dans son ensemble par le nombre de référence 66, est fixée près de l'une de ses extrémités, par un moyen approprié tel que des vis 68, sur une face appropriée de support.de l'organe d'agrafage 56. Une partie de la plaque 66, entre les deux extrémités de celle-ci, est décalée de manière à former un creux ou cavité 72 immédiatement en dessous d'un bord de la surface d'engagement du fil de la plaque de
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chauffage 18.
Le dégré de ce décalage est tel que la sur- face supérieure de la plaque 66, à l'intérieur du creux 72, est déportée au delà du plan de la surface inférieure de l'extrémité fixée de cette plaque ; end'autres termes, la partie intermédiaire de la plaque 66 est décalée sur une profondeur égale au moins à l'épaisseur de la plaque.
L'extrémité non supportée de la plaque 66 est en forme de fourhhe de manière à former deux branches 74, 76, séparées par une fente 78 ouverte à une extrémité; cette fente est parallèle à un coté de la plaque. La fen- te 78 doit avoir une largeur suffisante pour recevoir faci- lement un fil à traiter; d'autre part, elle doit avoir une longueur suffisante pour s'étendre au moins à travers la partie intermédiaire et décalée de la plaque 66, et cela pour des raisons que l'on exposera plus loin. Les branches 74 et 76 s'étendent vers l'extérieur à partir du dessous de la plaque de chauffage 18, de manière à se trouver en contact de convection avec l'atmosphère ; consti- tuent des ailettes de refroidissement servant à dissiper la chaleur en dehors de la lame tout entière.
La surface totale et la masse de la plaque 66 sont de préférence grandes par rapport à celles de la lame 38, de façon que la plaque constitue effectivement un moyen de dissipation de chaleur. La masse de la plaque 66 doit être générale- ment égale, par exemple, à au moins quatre à dix fois celle de la lame, et sa surface totale dpit être générale- ment au moins égale à une valeur comprise entre deux et cinq fois celle de la lame. La plaque 66 est formée de préférence d'une matière possédant une conductibilité thermique relativement élevée, supérieure par exemple à 0,1 et de préférence à 0,3 calorie par seconde et par de- gré centigrade, de manière que le gradient de température dans cette plaque soit très faible et que la chaleur en
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soit rapidement évacuée.
Les matières préférées, compte tenu du prix, pour former la plaque 66 sont l'aluminium, le cuivre, ou des alliages de l'un et l'autre de ces mé- taux, en raison de la conductibilité thermique élevée de ceux-ci. La distance sur laquelle les branches 74 et 76 s'étendent à partir du dessous de la plaque de chauffage dépend d'un certain nombre de facteurs, en particulier de la surface totale de la plaque 66 et de la quantité de chaleur qui doit être dissipée; cependant, une distance comprise entre 6 mm et 24 mm est généralement suffisante.
La lame 38,'qui peut être constituée par une matière appropriée quelconque, telle que l'acier à ressort au carbone dit "acier bleu" ou l'acier inoxydable, est disposée en dessous des pattes 62 et 64 et repose à l'inté- rieur de la cavité 72. L'organe d'agrafage 56 est façon- rié de manière que les pattes 62, 64 s'étendent dans la ca- vité 72 et d'appliquent fortement contre le fond de cel- le-ci, comme on le voit sur le dessin, à moins qu'elles n'en soient empêchées par la présence d'une lame.
On voit par conséquent que, quand une lame est placée dans une position appropriée à l'intérieur de la cavité 72, elle est pressée entre les pattes 62, 64 et la plaque 66, à cause de la nature élastique de l'organe d'agrafage 56, et elle est séparée de l'élément de chauffage par une distance fixe, qui est déterminée par l'épaisseur des pattes 62,.64. L'épaisseur minima des pattes 62, 64, à leur point de contact avec la lame 38, est déterminée uni quement par la nécessité de donner à ces pattes une résis tance suffisante pour remplir leur fonction ; cependant,il n'y a qu'un avantage minime ou nul à donner aux pattes en ce point une épaisseur inférieure à une valeur compri- se à peu près entre 0,05 mm et 0,125 mm.
D'autre part, si les pattes 62,64 sont si épaisses que la surface supé-
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rieure de la lame n'est plus à proximité immédiate du bord terminal de la surface de chauffage du fil de la pla- que 18, il faut que le fil de déplace sur une plus grande distance pour passer du dispositif de chauffage au tran- chant de la lame et il en résulte un refroidissement pré- maturé du fil. Pour compenser ce refroidissement, il faut alors chauffer le fil au moyen de la plaque de chauffage jusqu'à une température plus élevée que celle qui serait nécessaire autrement; il peut en résulter une détériora- tion non indispensable du fil.
En règle générale, l'épais. seur des pattes 62, 64, à leur point de contact avec la face supérieure de la lame, ne doit pas dépasser 200 à 500 fois le diamètre du fil à traiter et de préférence 25 à 50 fois ce diamètre.
On voit aussi, après la discussion précédente, que l'angle de la lame 38, par rapport à une ligne tangen- te à/la surface d'engagement du fil, de Isolément de chauf- fage, près du bord inférieur de celui-ci (en regardant le dessin), est déterminé par l'angle que fait avec cette ligne la surface de support à l'intérieur de la cavité 72.
Puisque la distance entre la cavité 72 et le point de fixa- tion de la plaque 66 sur l'organe d'agrafage 56 est relati- vement grande, par rapport à une épaisseur raisonnable quelconque de la lame 38, on peut- faire varier l'épaisseur de celle-ci,' à l'intérieur de limites raisonnablement écar tées, sans modifier d'une manière appréciable l'angle com- pris entre le plaide la plaque 66 et le trajet du fil re- présenté par la tangente à la surface d'engagement du fil de la plaque de chauffage, près du bord inférieur de cel- le-ci (en regardant le dessin). Quand l'épaisseur de la lame passe de 0,025 mm à 0,15 mm par exemple, cet angle varie généralement de moins de un degré, et cette varia- tion est insuffisante pour affecter d'une manière appré-
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ciable l'uniformité du fil.
En réalité, on peut faire varier cet angle de un ou deux degrés, sans qu'une modifi- cation notable se produise dans le fil obtenu; même avec cette variation relativement grande entre deux dispositifs de traitement-du fil, les fils obtenus par ceux-ci ne sont pas différents au point de ne pas pouvoir être combinés facilement pour former une étoffe.. Par ailleurs, cet an- gle ne présente pas une grande importance et, pourvu que toutes les lames fassent sensiblement le même angle avec le trajet du fil, on peut modifier cet angle qu'intérieur de limites très écartées sans qu'il en résulte des fils non satisfaisants. On peut par exemple donner à cet angle une valeur atteignant 90 ou même davantage et on peut aussi le réduire jusqu'à 10 ou même en dessous.
Tous les autres facteurs restant inchangés, on peut dire, en règle générale, que plus l'angle est petit, plus le degré d'élas. ticité obtenu est grand ; quand l'angle est trop petit, on constate une plus grande difficulté pour mainte- nir la plaque 66 à une faible température, à cause de sa proximité de l'élément de chauffage. En général, on ob- tient les meilleurs résultats quand l'organe d'agrafage 56 est formé de manière que l'angle entre le plan de la lame et la.ligne tangente à la surface d'engagement du fil ait une'valeur comprise à peu près entre 20 et 40 .
La largeur de la lame ne présente pas une grande importance, pourvu qu'elle soit suffisamment étroi- te pour être logée à l'intérieur de la cavité 72, puis- qu'elle est correctement positionnée par le fait que son bord d'engagement du fil bute contre la surface limite avant de la cavité 72.
La longueur de la lame est également sans im- portance, pourvu qu'elle ait une longueur suffisante pour s'étendre en'travers de la fente 78; cependant, il est gé-
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néralement avantageux d'utiliser une lame relativement longue de manière que l'on puisse, dans le cas où uh point du bord d'engagement du fil est usé, déplacer la lame lon- gitudinalement à l'intérieur de la cavité 72, afin de pla- cer une nouvelle section du tranchant sur le trajet du fil.
La lame 38 doit généralement s'étendre vers m'extérieur, au delà de l'élément de chauffage, suffisam- ment pour que son bord d'ngagement du fil coupe une ligne tangente à la surface 26 d'engagement du fil. Il en ré- sulte un trajet extrêmement satisfaisant pour le fil, puis. que celui-ci reste en contact avec l'élément de chauffage jusqu'à l'extrémité de la surface d'engagement du fil et n'est'pas cependant replié à l'endroit où il quitte cette surface.
Ceci revient à dire que le trajet du fil se rap- proche du tranchant de la lame suivant l'angle minimum possible, la lame faisant un angle donné quelconque avec une ligne tangente à la surface d'engagement du fil de l'élément de chauffage, près du bord inférieur de celui-ci L'affirmation précédente, relative à la distance sur la- quelle la lame s'étend au delà de la plaque de chauffage, ne s'applique cependant que dans le cas où la plaque de chauffage est suffisamment mince pour que le tranchant de la lame ne soit pas trop éloigné de cette plaque quand il est positionné comme on l'a expliqué.
Le tranchant de la lame ne doit pas généralement se trouver, par rapport à la surface'd'engagement du fil de l'élément de chauffage, à une distance dépassant 300 à 600 fois le diamètre du fil ; il est généralement avantageux de sacrifier un petit angle d'approche, si cela est nécessaire, pour maintenir en dessous de cette limite supérieure la distance entre la plaque de chauffage et le tranchant de la lame.
Les techniciens comprennent immédiatement
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qu'il est facile de construire le dispositif décrit ci- dessus en modifiant un métier ordinaire à filer ou à re- tordre. Dans les deux cas, il suffit,d'ajouter le dispo- sitif de chauffage comprenant la plaque de chauffage 18, le dispositif 40 de maintien de lame, le régulateur de tension 16, et dans certains cas, un dispositif de guida- ge pour réaliser un trajet approprié du fil. Dans le cas d'un métier à retordre, les poulies 46 et 48 peuvent cons- tituer le dispositif habituel d'alimentation en fil ; le cas d'un métier à filer, le dispositif d'alimentation peut constituer les deux poulies de tirage et de livrai- son.
On voit également qu'une seule plaque de chauffage d'une .longueur considérable peut servir pour plusieurs lames réparties à des intervalles correspondant respecti- vement à chaque emplacement d'un métier ; il est cependant généralement désirable, avec une telle disposition, que la plaque de chauffage soit isolée, entre les différentes positions des lames, pour réduire les pertes de chaleur.
Pour utiliser le dispositif de la figure 1, on fait passer un fil, venant du bobinage d'alimentation 10, à travers le dispositif, comme on l'a expliqué précé- demment, de manière à l'amener en contact avec la surface supérieure d'engagement du fil'de la..plaque de chauffage 18, entre les pattes 58, 60 et entre les pattes 62, 64; on le fait passer à travers la.fente 7$, sur le tranchant de la lame .38, puis en travers de la surface inférieure de la lame.
Puisque la profondeur de la cavité 72 est plus grande que l'épaisseur de la plaque 66, et puisque la fente 78 s'étend trop loin à travers la partie décalée de la plaque 66, on voit que le fil ne vient à aucun mo- ment en contact avec une surface quelconque du dispositif de maintien de lame, s'il est correctement centré à l'in- térieur de la fente 78 en passant autour du tranchant de
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là lame. On élimine ainsi la nécessité d'un polissage ou d'un durcissement poussé d'une surface quelconque du dispositif de maintien de lame et on peut maintenir la tension du fil à une valeur minima.
Quand le dispositif d'élastification a été garni correctement de fil, on porte la plaque de chauffage 18 à une température appropriée en réglant le transforma- teur 32; même si la plaque de chauffage devient très chau- de, la lame 38 est maintenue à une température relativemeni faible, puisqu'elle n'est pas en contact direct avec l'élé- ment de chauffage et qu'une grande partie de sa surface se trouve en contact avec la plaque 66.
Quand la plaque de chauffage se trouve à une température appropriée, on fait fonctionner le dispositif d'alimentation 44 et le dispositif de recueil 54, de manière que le fil soit tiré le long de son trajet avec une vitesse appropriée ; faut ensuite vérifier la tension du fil, puis régler le régulateur 16, si cela est nécessaire, pour donner à la tension une valeur correcte. Les limites appropriées de fonctionnement pour la vitesse du fil, sa tension, la tem- pérature de l'élément de chauffage, ainsi que les limites des autres variables, telles que le rayon de courbure du tranchant de la lame et le diamètre du fil, sont connues.
On ne discutera pas par conséquent de ces limites d'une manière détaillée dans la présente demande.
Quand le dispositif fonctionne, il faut véri- fier périodiquement la température de la lame pour s'as- surer .que le.refroidissement est suffisant. L'action de refroidissement nécessaire pour obtenir les meilleurs résultats varie avec la vitesse du fil sur son trajet; en effet, si cette vitesse est très élevée, le fil se trouve en contact avec le tranchant de la lame pendant un temps plus court-qu'avec une vitesse plus faible du fil. Par
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conséquent, pour réduire la température à laquelle se trouve la surface du fil, pendant son contact avec le tranchant de la lame, d'un nombre spécifié de degrés en dessous de la valeur correspondant au cas où la lame ne serait pas refroidie, la température de celle-ci à son point de contact avec le fil, doit être plus faible pour les vitesses plus élevées du fil.
D'autre part, puisque le fil se déplaçant à grande vitesse transfère une grande quantité de chaleur au tranchant de la lame, il peut être, nécessaire que la température moyenne de la lame soit considérablement inférieure à sa température au point où elle est en contact avec le fil; pour ces raisons, une lame rès froide est généralement nécessaire pour obtenir les meilleurs résultats, quand la vitesse du fil est très élevée. Par ailleurs, si la lame se trouve à une tempéra- ture très basse et si la vitesse du fil est très faible, il est possible que le fil soit refroidi entièrement en dessous d'une température de fonctionnement, avant de franchir la partie anguleuse de son trajet.
En règle gé- nérale, on profite dès avantages du procédé de l'inven- tion, au moins dans une certaine mesure, si le rapport de la vitesse du fil, exprimée en mètres à la minute, à la différence en degrés Farenheit entre la température moyen- ne de la lame et la température du fil en contact avec la lame (ou la température de l'élément de chauffage, si le fil peut être considéré comme se trouvant approximative- ment à la température de cet élément) est compris à peu près entre 2,.7 et 0,045 ; rapport doit avoir cependant une valeur comprise de préférence entre 0,72 et 0,09.
Av un fil de "NYLON" par exemple, que l'on traite habituelle ment à une température comprise entre 138 C et 1710 C, et avec des vitesses courantes du fil comprises entre 27 mètres et 72 mètres à la minute, la température moyenne de
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la lame est comprise de préférence .entre 15 C et 71 C., Si on s'aperçoit, en vérifiant la température de. la lame$, qu'elle est trop élevée par rapport à la règle précédente-, ou bien il faut diminuer la vitesse du fil,,ou bien il faut remplacer le dispositif de maintien.de lame par un autre dispositif fournissant une plus grande action de refroidissement, si on @e réfère aux.
figures 4 à 6, on y voit une plaque de chauffage 80, analogue à celle représentée sur l'est figures précédentes, et un organe d'agrafage 82 s'étrendant en travers de la surface arrière de la plaque 80. L'brgane 82 est muni de pattes 84, 85, 86 et 87, qui s'engagent sur les surfaces latérales et opposées de la plaque 80, de manière à positionner avec précision l'organe d'agrafage 82 par rapport à l'élément de chauffa ge.
Un organe anguleux 92 de dissipation de cha- leur est fixé sur l'organe d'agrafage 82 par un moyen ap- proprié quelconque, par exemple par des vis 88 et 90. Cet organe 92 est constitué par une matière possédant une con- ductibilité thermique relativement élevée ; est muni de deux branches pendantes 94, 96, qui s'étendent à partir de l'élément de chauffage 80 de manière à venir en contact de convection avec.l'atmosphère. Les branches 94 et 96 remplissent le même rôle que les branches 74'et 76 dans le mode de réalisation décrit précédemment.
L'organe 92 de dissipation de chaleur s'étend au delà d'un bord de la plaque de chauffage 80; il compor- te une cavité 98 tournée vers le haut, immédiatement en dessous du bord de l'élément de chauffage, comme on le voit sur le dessin. La cavité 98 a une largeur suffisante pour maintenir une lame 100, qui peut être analogue ou identique à celle décrite précédemment en se.référant aux
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figures 1 à 3 ; cette cavité 98 fournit une surface creuse de support contra laquelle est disposée la lame 100.
Cette surface-,de support, à l'intérieur de la cavité 98, doit être parâllèle au plan de la lame, quand celle-ci fait l'nagle désiré avec une ligne tangente à la surface d'engagement du fil de l'élément de chauffage 80, près du bord inférieur de celui-ci ; surface supérieure de l'organe 92 fait de préférence un angle légèrement plus faible avec une ligne analogue, pour des raisons qui ap- paraîtront clairement un peu plus loin.
L'organe 92 de dissipation de chaleur comporta une fente 102, qui s'étend à partir du bord avant de cet organe et perpendiculairement à l'axe longitudinal de la lame 100, au moins à travers la cavité 98, de manière à réaliser pour le fil un trajet autour du bord d'engagement du fil de la lame 100. L'organe 92 comporte aussi une gor ge 104 s'étendant à partir de l'intervalle entre les bran- ches 94, 96 jusqu'à la fente 102. Le fond de la gorge 104 doit être parallèle au plan de la lame 100 ; profondeur doit être suffisante pour qu'un fil tiré en travers de la face inférieure de la lame 100 puisse passer suivant la longueur de la gorge sans toucher les surfaces de limita- tion de celle-ci.
Puisque la surface de support, dans la cavité 98, fait un angle avec le plan de la surface supé- rieure de l'organe 92, on voit que la gorge 104 peut avoir une profondeur plus faible vers l'arrière de l'organe 92 (en regardans le dessin), en réalisant ainsi une plus grande,épaisseur de matière au-dessus de la partie arrière de la gorge et par conséquent une plus grande résistance.
Les pattes 87 et 87 s'étendent dans la cavité 98 et sont normalement en contact serré avec la surface du en fond de celle-ci,/l'absence d'une lame, grâce à l'élastici
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té de l'organe d'agrafage 82. Quand on introduit une lame 86 entre les pattes $7/et le fond de la cavité 98, cette lame est poussée fortement contre l'organe de dissipation de chaleur, tout en étant retenue à une distance fixe de l'élément de chauffage, cette distance étant égale à l'épaisseur des'pattes 86, 87. Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment, un alignement correct de la lame est assuré par le fait que son bord bute contre la surface latérale avant de la cavité 98.
Le fonctionnement du dispositif de réalisation représenté sur les figures 4 à 6 est sensiblement analogue à celui du mode de réalisation décrit précédemment. On tire Un fil par-dessus l'élément de chauffage 80, entre les pattes 84, 85 et entre les pattes 86, 87; on le fait passer ensuite à travers la fente 102 pour l'amener en contact avec le bord d'engagement du fil de la lame 100, puis en travers de la surface inférieure de la lame, entre les branches 94, 96 et en même temps à l'intérieur de la gorge 104.
Il n'est pas nécessaire que le fil soit en contact avec une surface quelconque du dispositif de main- tien de lame ; dans le mode de réalisation précédente on peut facilement déplacer la lame, de manière à en pré- senter une nouvelle partie au fil, sans déranger son ali- gnement.
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The present invention relates to methods of "elasticizing" yarns, i.e. methods of making the yarns more elastic, of the type in which a yarn under tension at an elevated temperature is moved along its length. of an angular path; the invention also relates to devices making it possible to implement these methods.
It is well known to pass a thermoplastic yarn under tension, under suitable conditions, along a linear path having a sharp-angled portion, in order to give the yarn a permanent tendency to sag. roll up on itself, if it is at a high temperature as it passes through the acute angled part of the path. Such methods, as currently practiced, involve passing the wire along an angular path and over the cutting edge of a blade at the apex of the corner of the path. The wire temperature is adjusted to the desired value, either by heating the blade and keeping it at a high temperature, or by passing the wire through a heater placed close to the edge of the blade.
Prior to the present invention, it was generally considered desirable in the above-noted processes to maintain the temperature of the wire as constant as possible during its passage through the angular portion of its path, or even to increase the temperature of the wire. temperature during this passage. The process of heating the blade around which the wire is to pass necessarily results in a considerable increase in the temperature of the wire as it passes through the angular portion.
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leuse of its journey; even when a separate wire heating device is used, it is common to place the blade so close to this device that it is maintained at a temperature substantially equal to that thereof.
With such arrangements, the cutting edge of the blade acts as an additional device for heating the wire and maintains the latter at substantially the same temperature as that to which it was heated by the main heater.
It was previously considered desirable to provide heat to the surface of the wire in contact with the cutting edge of the blade, while the wire passes through the angular portion of its path, but the possible importance of the temperature of the side of the wire adjacent to the cutting edge versus that of the opposite side. However, it appears that in the older processes there is generally a slightly higher temperature on the side of the wire adjacent to the cutting edge than on the side of the wire away from the blade.
Arrangements in which the wire is passed over the edge of a heated blade have resulted in the longitudinal portion of the wire adjacent the blade being at a significantly higher temperature than that of the blade. other side of the wire. that is to say on the side away from the cutting edge, because of the low thermal conductivity of the wire; even in devices, where the wire is heated before passing around the blade, a part of the wire adjacent to the cutting edge is undoubtedly at a temperature slightly higher than that on the other side of the wire, since no attempt has been made so far to cool the slide.
It has now been found that it is possible to produce a yarn having a greater elasticity than the
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yarns obtained until now by a blade elasticization process; this, a cooling action is positively exerted on the surface of the wire, in a zone extending along the axis of the wire, at least along the angular part of the path and at least in a significant part of the path. periphery of the wire.
The cooling conditions are preferably chosen so as to act mainly on a longitudinal part of the wire, within the angular part of the path; a preferred embodiment, the cooling action is achieved by maintaining a blade, on the cutting edge of which the wire passes, at an average temperature lower than that commonly used, so that the cooling effect is greatest. large on the longitudinal part of the wire surface having a concave curvature.
Another advantage of this arrangement resides in the fact that the wire can be cooled rapidly, after its passage through the angular part of its path, by contact with a face of the cold blade; it has been observed that this results in a further increase in the degree of elasticity of the yarn.
The exact reason (s) for the success of this improved process is not fully understood, but it seems likely that a number of factors are involved in its success. As a segment of the wire passes through the angular portion of the path, the side of the wire remote from the blade is under tension; is tensioned with respect to the state of the wire at a point of the path immediately preceding the angular part. The opposite side of the wire is not stretched at this point and is instead subjected to compression. When the wire segment is then straightened out in a straight line, the stretched side is subjected to compression and contracts a certain percentage of the length.
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length of which it had been lengthened while passing through the par. angular tie of the path.
At a point substantially coincident with where the side of the wire remote from the blade has been placed under compression, the opposite side of the wire is placed under tension and is slightly elongated with respect to its length in the angled portion. The wire is then cooled, one side being under tension and the other under compression.
If we consider that by lowering the temperature we widen the margin of elastic deformations and we raise the elastic limit of the yarn, we see from the preceding discussion that the tension on the side of the yarn far from the blade must be carried out at a relatively high temperature, while the tension on the side of the wire passing in contact with the cutting edge of the blade must be carried out at a relatively low temperature and the compression and contraction of the side of the wire away from the edge must also be carried out at a relatively low temperature.
This not only explains why better results can be obtained by uniformly cooling the wire as it passes through the angular part of its path, but could also explain why it is preferable to mainly perform the re- Crumpling of the yarn on the side passing near the cutting edge. However, it is not inferred from this explanation that the process necessarily causes a net elongation of the treated yarn, since it generally results in an increase in the denier of the yarn; although this explanation appears at present to be the most satisfactory, it should be noted that it is to some extent theoretical, and that the invention is not limited by it in any way.
The device used to implement this new method also forms part of the invention. He com-
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generally takes a device for passing a thermoplastic yarn under tension along a linear path having an acutely angled portion, a device for heating the yarn so that it lies at a high temperature on entering the angular part of its path, and a device for cooling the wire as it passes through this angular part. As indicated above, the cooling of the wire is preferably carried out by maintaining a blade, on the cutting edge of which the wire passes, at a relatively low temperature compared to that of the wire entering the angular portion.
In a preferred embodiment of the invention, a holding device is used, for fixing a blade in a fixed position relative to a device for heating the wire, and a device for maintaining this blade at an average temperature, which is relatively small compared to that of the heater and that of the wire coming into contact with the cutting edge of the blade. The device for maintaining the blade at a relatively low temperature preferably consists of a heat dissipating member which is made of a material having a relatively high thermal conductivity and against which the blade is strongly pushed so as to lose. heat by conduction.
In the preferred embodiments of the device according to the invention, the blade holding devices constitute exceptionally advantageous means for maintaining the blade at a low temperature, so that it exerts a cooling effect on the wire. , while it passes through the angular part of its path. First, the new blade retainers are simple in design, have no
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moving part and do not require a forced circulation of a cooling fluid. A forced circulation system for cooling the blade must include at least one motor, pump, and conduits to direct the fluid; it can therefore be seen that the devices which do not require such a system are extremely advantageous.
Another advantage of the blade holding devices according to the invention resides in the fact that no insulation is necessary to maintain the blade at a relatively low temperature. The use of heat insulator not only produces a considerable delay in establishing the characteristic operating temperature of the blade, but also requires that the blade be moved further away from the wire heater than it needs to be. is generally desirable. With the preferred blade holder according to the invention, the blade quickly reaches its characteristic operating temperature and can be placed extremely close to the wire heater, if desired.
The new blade retainers have yet another advantage; in effect they allow. maintaining the blades of several yarn elasticating devices at substantially the same temperature so that the different yarns produced by these devices are of uniform quality and can be combined to form a single piece of fabric. If the device chosen for cooling the blade results in the blade of one elasticizing device being brought to a significantly different temperature from the blade of another device, the threads produced by the two elasticating devices may not not have the same quality.
If these two threads are combined to form a fabric, the difference in their qualities frequently appears and the fabric does not present
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uniform appearance. With the preferred blade holder, the amount of heat received by the blade under given conditions is substantially constant from device to device elasticator, due to the precise location of the blade relative to the blade. heating element; the amount of heat withdrawn from the slide under the same conditions is also substantially constant; the result is that all the blades are at approximately the same temperature and thus obtain threads of uniform quality.
Another advantage of the new blade holding devices is that they constitute a simple and effective means of rapidly cooling the wire after it has passed through the angular part of its path. With the preferred embodiment of this blade holder, it is possible to pass the wire in contact with one face of the blade, immediately after it has passed over the cutting edge, and since the blade is at a relatively low temperature, the result is that the wire is cooled very quickly.
Even if one does not take into account their ability to maintain the blade at a uniformly low temperature, the preferred embodiments of the device of the invention have many advantages over the older holding devices used in the invention. elasticization devices. The most widely used type of retainer now includes a wire bent over to engage the ends of the blade and opposite sides of the heater; this holding device is relatively inexpensive, but it has some drawbacks.
A first drawback lies in the fact that these old holding devices do not constitute a positive means of alignment.
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or the blade relative to the heater / relative to the yarn path, and any variation in this alignment adversely affects the quality of the yarn. If the cutting edge of the blade is, for example, in a first case, further from the heating element than in a second case, the wire cools more in steps, health of the heating device at the cutting edge in the case where that - this is further from the heating element, so that the yarn enters the angular part of its path at a lower temperature and the yarns produced in the two cases considered are not of uniform quality .
In another example, if the cutting edge of the blade is inclined relative to the path of the wire, it gives the wire a tendency to roll sideways on the cutting edge, so that harmful twist is introduced into the wire and is stabilized. by the heat therein, because the wire is heated. It can therefore be seen that if, in a first case, the blade is perpendicular to the path of the thread, and if in a second case it is inclined with respect to this path, the threads produced in the two cases are not of a equal quality. The preferred embodiments of the device according to the invention overcome the previous difficulties and allow the blade to be placed with precision relative to the device for heating the wire.
Another drawback of the older blade retainers is that they easily deform by bending and are extremely difficult to reproduce accurately. On the contrary, the blade holder according to the invention is seldom deformed if it is handled with care and can even withstand to a certain extent clumsy handling or
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brutal. In addition, this new device can be easily reproduced with precision, it is even characteristic, as will be explained in detail later, that it can be produced only by stamping operations. without any machining operation.
Another drawback of the old holding devices is that they are generally designed for a single blade of a certain shape, having a certain thickness and dimensions; Therefore, if one wants to use another blade, it is necessary to have recourse to a new holder. The blade holder of the invention can on the contrary be used with a wide range of types and of blade dimensions, so that it is rarely necessary to provide several holding devices.
The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows two preferred embodiments. In this drawing: FIG. 1 is a schematic perspective view of a yarn elasticization device according to the invention; we see the main parts in their respective locations; - Figure 2 is an enlarged front plan view of the holding device. blade shown in Figure 1; .
,: '- Figure 3 is a section taken along the line III-III of Figure 2; - Figure 4 is a front plan view of a variant of the blade holder; FIG. 5 is a rear elevational view of the holding device of FIG. 4; @ ¯¯¯¯ Figure 6 is a section along the line
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VI-VI of figure 4.
If no particular reference is made to Figures 1 to 3, there is seen a yarn feed device 10, which is mounted on a suitable frame or a support member, not shown. A yarn 12 coming from the supply winding 10 passes through a guide 14 and terminates in a voltage regulating device 16. The device 16 serves to suppress the voltage fluctuations, resulting from the exit of the yarn outside. winding 10, and further tensioning wire 12; the guide 14 is intended to allow the wire to be withdrawn from the coil at one end thereof.
After the tension regulator 16, the wire passes into contact with a heater 18, which comprises a long and relatively narrow plate and which may be made of any suitable material, for example stainless steel. As one can see; the heating plate comprises a rear face 20, two side and opposite surfaces 22, 24, and a top wire engaging face 26, which is preferably convex and has a radius of curvature of between 10 cm. and 25 cm, so as to achieve continuous contact of the wire. The heating plate 19 should be of sufficient width so that the wire passing over it is heated to the desired temperature; it is preferably as thin as the necessary strength and rigidity allow.
This plate 18 is heated by means of an electric current; it is connected to this effect by two electrical conductors 28 and '30 to an adjustable transformer 32, which is supplied with electrical energy by any suitable source (not shown) and by means of conductors 34 and 36.
After passing over the face 26 of the heating plate 18, the wire 12 passes around the cutting edge of a
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blade 38 carried by a holding device 40 which Iron will describe in detail below. The yarn then comes into contact with the underside of the blade 38 and arrives on a guide roller 42, from there it goes to a yarn feed device 44, comprising a pair of pulleys. or driven capstans 46 and 48. The wire passes one or more times around. pulleys 46 and 48, then on an idle pulley 50, and from there passes through a guide 52, to finally arrive at a current device 54 for collecting the thread; this device 54 shown in the drawing is a device of the ring and pin type. The wire is collected by this device 54 in the form of an ordinary coil.
The blade holder 40 comprises an elongate stapling member 56, which may be of any resilient material, such as spring steel, and which extends across the rear face 20 of the plate. heater 18. The ends of the stapling member 56 each have an indentation; indentations have a shape such that they give rise, at the corners of the member 56, to. legs 58, 60, 62 and 64; these tabs have a shape such that they engage on the side and opposite faces 22, 24 of the heating plate 10 'and thus position the stapling member 56 with precision. relative to the heating element.
An elongated heat dissipating plate, generally designated by the reference numeral 66, is secured near one of its ends, by suitable means such as screws 68, to a suitable support face. stapling member 56. A portion of the plate 66, between the two ends thereof, is offset so as to form a recess or cavity 72 immediately below an edge of the thread engaging surface of the thread. plate
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heating 18.
The degree of this offset is such that the upper surface of the plate 66, inside the hollow 72, is offset beyond the plane of the lower surface of the fixed end of this plate; In other words, the intermediate part of the plate 66 is offset over a depth equal to at least the thickness of the plate.
The unsupported end of the plate 66 is fork-shaped so as to form two branches 74, 76, separated by a slot 78 open at one end; this slot is parallel to one side of the plate. The slot 78 must be of sufficient width to easily receive a yarn to be treated; on the other hand, it must have a sufficient length to extend at least through the intermediate and offset part of the plate 66, and this for reasons which will be explained below. The branches 74 and 76 extend outwardly from the underside of the heating plate 18, so as to be in convection contact with the atmosphere; are cooling fins used to dissipate heat away from the entire blade.
The total area and mass of the plate 66 is preferably large compared to that of the blade 38, so that the plate effectively constitutes a heat dissipating means. The mass of the plate 66 should generally be equal, for example, to at least four to ten times that of the blade, and its total area dpit be generally at least equal to a value between two and five times that. of the blade. The plate 66 is preferably formed of a material having a relatively high thermal conductivity, for example greater than 0.1 and preferably greater than 0.3 calories per second per degree centigrade, so that the temperature gradient in this plate is very weak and the heat in
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is quickly evacuated.
The preferred materials, in view of the cost, for forming the plate 66 are aluminum, copper, or alloys of either of these metals, because of the high thermal conductivity of these. . The distance the legs 74 and 76 extend from the underside of the heating plate depends on a number of factors, in particular the total area of the plate 66 and the amount of heat that needs to be dissipated. ; however, a distance of between 6 mm and 24 mm is generally sufficient.
The blade 38, which may be made of any suitable material, such as carbon spring steel known as "blue steel" or stainless steel, is disposed below the legs 62 and 64 and rests inside. - laughter of the cavity 72. The stapling member 56 is shaped so that the tabs 62, 64 extend into the cavity 72 and apply strongly against the bottom of the latter, as seen in the drawing, unless they are prevented by the presence of a blade.
It can therefore be seen that when a blade is placed in a suitable position within the cavity 72, it is pressed between the tabs 62, 64 and the plate 66, due to the resilient nature of the member. stapling 56, and it is separated from the heating element by a fixed distance, which is determined by the thickness of the tabs 62, .64. The minimum thickness of the tabs 62, 64, at their point of contact with the blade 38, is determined solely by the need to give these tabs sufficient strength to fulfill their function; however, there is little or no benefit to giving the tabs at this point less than a thickness of between about 0.05mm and 0.125mm.
On the other hand, if the legs 62,64 are so thick that the upper surface
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The edge of the blade is no longer in close proximity to the terminal edge of the heating surface of the wire of the plate 18, the wire must travel a greater distance to pass from the heater to the cutting edge of the blade and premature cooling of the wire results. To compensate for this cooling, it is then necessary to heat the wire by means of the heating plate to a temperature higher than that which would be necessary otherwise; this may result in unnecessary damage to the yarn.
As a rule, the thick. Seur of the legs 62, 64, at their point of contact with the upper face of the blade, must not exceed 200 to 500 times the diameter of the wire to be treated and preferably 25 to 50 times this diameter.
It is also seen, from the foregoing discussion, that the angle of blade 38, with respect to a line tangent to / the wire engaging surface, of the heater insulation, near the lower edge thereof ci (looking at the drawing), is determined by the angle made with this line by the support surface inside the cavity 72.
Since the distance between the cavity 72 and the point of attachment of the plate 66 to the stapling member 56 is relatively large, compared to any reasonable thickness of the blade 38, one can vary the thickness of the blade 38. 'thickness thereof,' within reasonably wide limits, without appreciably modifying the angle between the plate 66 and the path of the wire represented by the tangent to the heater plate wire engagement surface near the bottom edge of the heater plate (looking at the drawing). When the thickness of the blade goes from 0.025 mm to 0.15 mm, for example, this angle generally varies by less than one degree, and this variation is insufficient to affect appreciably.
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cable the uniformity of the thread.
In reality, this angle can be varied by one or two degrees, without any noticeable modification occurring in the wire obtained; even with this relatively large variation between two yarn treatment devices, the yarns obtained by them are not so different that they cannot be easily combined to form a fabric. Furthermore, this angle does not present not of great importance and, provided that all the blades make substantially the same angle with the path of the yarn, this angle can be varied only within very wide limits without resulting in unsatisfactory yarns. For example, this angle can be given a value of up to 90 or even more and it can also be reduced to 10 or even below.
All other factors remaining unchanged, it can be said, as a general rule, that the smaller the angle, the greater the degree of elas. ticity obtained is great; when the angle is too small, there is a greater difficulty in maintaining the plate 66 at a low temperature, due to its proximity to the heating element. In general, the best results are obtained when the stapling member 56 is formed such that the angle between the plane of the blade and the line tangent to the thread engaging surface has a value of roughly between 20 and 40.
The width of the blade is not of great importance, provided that it is narrow enough to be accommodated inside the cavity 72, since it is correctly positioned by the fact that its engaging edge of the wire abuts against the front boundary surface of the cavity 72.
The length of the blade is also unimportant, provided it is of sufficient length to extend across slot 78; however, he is
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Generally advantageous to use a relatively long blade so that, in the event that a point of the wire engagement edge is worn, the blade can be moved lengthwise within the cavity 72, in order to place a new section of the cutting edge in the path of the wire.
Blade 38 should generally extend outwardly beyond the heater element enough that its wire engaging edge intersects a line tangent to the wire engaging surface 26. The result is an extremely satisfactory path for the yarn, then. that this remains in contact with the heating element to the end of the wire engagement surface and is not however folded back where it leaves this surface.
This is equivalent to saying that the path of the wire approaches the cutting edge of the blade at the minimum possible angle, the blade making any given angle with a line tangent to the wire engaging surface of the heating element. , near the lower edge thereof The preceding statement, relating to the distance over which the blade extends beyond the heating plate, however only applies in the case where the heating plate is thin enough that the cutting edge of the blade is not too far from this plate when positioned as explained.
The cutting edge of the blade should not generally be, from the wire engagement surface of the heating element, a distance exceeding 300 to 600 times the diameter of the wire; it is generally advantageous to sacrifice a small approach angle, if necessary, to keep the distance between the heating plate and the cutting edge of the blade below this upper limit.
Technicians immediately understand
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that it is easy to construct the device described above by modifying an ordinary spinning or twisting machine. In both cases, it suffices to add the heating device comprising the heating plate 18, the blade holder 40, the voltage regulator 16, and in some cases a guide device for make an appropriate path for the wire. In the case of a twisting loom, the pulleys 46 and 48 may constitute the usual device for supplying yarn; in the case of a spinning machine, the feed device can constitute the two pulling and delivery pulleys.
It will also be seen that a single heating plate of considerable length can serve for several blades distributed at intervals corresponding respectively to each location of a loom; however, it is generally desirable, with such an arrangement, that the heating plate be insulated, between the different positions of the blades, to reduce heat loss.
In order to use the device of FIG. 1, a wire is passed, coming from the supply coil 10, through the device, as explained above, so as to bring it into contact with the upper surface. engaging the wire of the heating plate 18, between the legs 58, 60 and between the legs 62, 64; it is passed through the $ 7 slot, on the edge of the blade .38, then across the undersurface of the blade.
Since the depth of the cavity 72 is greater than the thickness of the plate 66, and since the slot 78 extends too far through the offset portion of the plate 66, it is seen that the wire does not come at any time. in contact with any surface of the blade holder, if it is properly centered within the slot 78 passing around the cutting edge of the blade.
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the blade. This eliminates the need for extensive polishing or hardening of any surface of the blade holder and the wire tension can be kept to a minimum.
When the elasticization device has been properly lined with yarn, the heating plate 18 is brought to a suitable temperature by adjusting the transformer 32; even if the heating plate becomes very hot, the blade 38 is kept at a relatively low temperature, since it is not in direct contact with the heating element and much of its surface is in contact with plate 66.
When the heating plate is at a suitable temperature, the feeder 44 and the take-up device 54 are operated so that the wire is drawn along its path at an appropriate speed; Then check the thread tension, then adjust regulator 16, if necessary, to give the tension the correct value. Appropriate operating limits for wire speed, wire tension, heating element temperature, as well as limits for other variables, such as the radius of curvature of the blade edge and wire diameter, are known.
These limits will therefore not be discussed in detail in the present application.
When the device is in operation, the temperature of the blade should be checked periodically to ensure that there is sufficient cooling. The cooling action required to achieve the best results varies with the speed of the wire in its path; in fact, if this speed is very high, the wire is in contact with the cutting edge of the blade for a shorter time than with a lower wire speed. Through
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Therefore, to reduce the temperature at which the surface of the wire is located, during its contact with the cutting edge of the blade, by a specified number of degrees below the value corresponding to the case where the blade is not cooled, the temperature of this at its point of contact with the wire, must be lower for higher wire speeds.
On the other hand, since the wire moving at high speed transfers a large amount of heat to the cutting edge of the blade, it may be necessary for the average temperature of the blade to be considerably lower than its temperature at the point where it is in contact. with the wire; for these reasons, a very cold blade is generally necessary for best results when the wire speed is very high. On the other hand, if the blade is at a very low temperature and the wire speed is very low, it is possible that the wire is cooled completely below an operating temperature, before passing the angular portion of the wire. its journey.
As a general rule, the advantages of the process of the invention are used, at least to some extent, if the ratio of the wire speed, expressed in meters per minute, to the difference in degrees Farenheit between the The average temperature of the blade and the temperature of the wire in contact with the blade (or the temperature of the heating element, if the wire can be considered to be approximately at the temperature of this element) is included in roughly between 2.7 and 0.045; However, the ratio should preferably have a value between 0.72 and 0.09.
With a yarn of "NYLON" for example, which is usually treated at a temperature between 138 C and 1710 C, and with current speeds of the yarn between 27 meters and 72 meters per minute, the average temperature of
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the slide is preferably between 15 C and 71 C., If one notices, by checking the temperature of. the blade $, that it is too high compared to the previous rule-, or the wire speed must be reduced ,, or the blade holder must be replaced by another device providing a greater action cooling, if we refer to.
Figures 4 to 6 show a heating plate 80, similar to that shown in the previous figures, and a stapling member 82 extending across the rear surface of the plate 80. The arm 82 is provided with tabs 84, 85, 86 and 87, which engage with the side and opposite surfaces of the plate 80, so as to precisely position the stapling member 82 relative to the heating element.
An angular heat dissipating member 92 is fixed to the stapling member 82 by any suitable means, for example by screws 88 and 90. This member 92 is made of a material having conductivity. relatively high thermal; is provided with two pendant branches 94, 96, which extend from the heating element 80 so as to come into convection contact with the atmosphere. The branches 94 and 96 fulfill the same role as the branches 74 ′ and 76 in the embodiment described above.
The heat dissipating member 92 extends beyond an edge of the heating plate 80; it has an upward facing cavity 98 immediately below the edge of the heating element, as seen in the drawing. The cavity 98 has a sufficient width to hold a blade 100, which may be similar or identical to that previously described with reference to
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Figures 1 to 3; this cavity 98 provides a hollow support surface against which the blade 100 is disposed.
This support surface, inside the cavity 98, must be parallel to the plane of the blade, when the latter makes the desired nagle with a line tangent to the engagement surface of the wire of the element. heater 80, near the lower edge thereof; The upper surface of member 92 is preferably made at a slightly smaller angle with a like line, for reasons which will become apparent a little later.
The heat dissipation member 92 included a slot 102, which extends from the front edge of this member and perpendicular to the longitudinal axis of the blade 100, at least through the cavity 98, so as to achieve the wire travels around the wire engaging edge of the blade 100. The member 92 also has a groove 104 extending from the gap between the legs 94, 96 to the slot 102. The bottom of the groove 104 must be parallel to the plane of the blade 100; depth should be sufficient so that a wire drawn across the underside of the blade 100 can pass along the length of the groove without touching the limiting surfaces thereof.
Since the support surface in the cavity 98 makes an angle with the plane of the upper surface of the member 92, it is seen that the groove 104 may have a shallower depth towards the rear of the member 92. (looking at the drawing), thus achieving a greater thickness of material above the rear part of the groove and therefore greater resistance.
The legs 87 and 87 extend into the cavity 98 and are normally in close contact with the surface of the bottom thereof, / the absence of a blade, thanks to the elastici
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tee of the stapling member 82. When a blade 86 is inserted between the tabs $ 7 / and the bottom of the cavity 98, this blade is pushed strongly against the heat dissipation member, while being held at a distance fixed heating element, this distance being equal to the thickness of the legs 86, 87. As in the embodiment described above, correct alignment of the blade is ensured by the fact that its edge abuts against the surface front side of the cavity 98.
The operation of the embodiment device represented in FIGS. 4 to 6 is substantially similar to that of the embodiment described above. A wire is pulled over the heating element 80, between the legs 84, 85 and between the legs 86, 87; it is then passed through slot 102 to bring it into contact with the wire engaging edge of blade 100, then across the undersurface of the blade, between prongs 94, 96 and at the same time inside the groove 104.
The wire need not be in contact with any surface of the blade holder; in the previous embodiment, the blade can easily be moved, so as to present a new part of it to the wire, without disturbing its alignment.
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