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La présente addition concerne des procédés et appareils perfec- tionnés permettant d'élastifier des fils thermoplastiques.
Les fils thermoplastiques élastifiés sont composés de un ou plu- sieurs filaments continus, qui ont une tendance relativement permanente à friser, onduler ou boucler, de telle sorte que les étoffes fabriquees avec ces fils sont élastiques. Les fils élastifiés que l'on trouve actuellement dans le commerce sont de deux types; dont les principes sont différents.
Dans le premier type, le fil élastifié a reçu une contrainte de torsion, de telle sorte qu'il a tendance à vriller ou friser pour supprimer sa contrain- te; dans le second type, le fil élastifié a reçu une contraint créée en pliant le fil à angle aigu et en le redressant ensuite en ligne droite, de telle sorte que ce fil, quand il n'est pas tendu, a tendance à friser ou à former des boucles, Les fils du premier type sont appelés communément "file élastifiés à torsion élevée" ; fils du second type sont appelés ordinairement "fils élastifiés sans torsion", car l'élasticité de ces der- niers ne résulte pas principalement d'une contrainte de torsion. Ce sont ces fils élastifiés sans torsion qui font l'objet de la présente addition.
Un procédé de préparation des fils élastifiés sans torsion a été décrit dans le brevet anglais n 558.297 du 26 juin 1942; ce procédé consis- te à faire passer un fil thermoplastique , à froid et avec une tension éle- vée , sur un organe de déformation non chauffé;ce procédé ancien n'a trouvé aucun succès commercial pour plusieurs raisons. L'abord, le fil préparé par ce procédé perd en grande partie sa tendance à boucler ou friser, quand on le place dans de l'eau chaude, les étoffes fabriquées avec ce fil perdent par conséquent en grande partie leur élasticité quand on les lave. De plus, le procédé décrit dans le brevet anglais précité ne produit pas générale- ment dans les fils une tendance à friser suffisamment accentuée, pour obte- nir avec ces fils une étoffe posséfant une élasticité appréciable.
On connaît un procédé de préparation des fils élastifiés sans tor- sion; conformément à ce procédé, on fait passer autour de l'arête d'une lame, avec une tension relativement faible, un fil thermoplastique porté à une température élevée. Ce procédé supprime un grand nombre des inconvé- nients du procédé décrit dans le brevet anglais cité plus haut; il donne au fil une excellente élasticité, qui se maintient entièrement après pas- sage dans l'eau chaude, en particulier avec certains types de fils de "NYLON". Cependant, le degré d'élasticité que ce procédé permet de donner à certains types de fils n'est pas aussi élevé qu'on le désire fréquemment.
La présente addition a pour but, en particulier, de réaliser des procédés et des appareils pour produire des fils thermoplastiques, qui possèdent une élasticité extrêmement élevée et convienent remarquablement pour la fabrication des étoffes élastiques lavables.
La présente addition a aussi pour but de réaliser un procédé pour donner une élasticité excellente à des fils thermoplastiques apparte- nant à une gamme étendue, comprenant les fils auxquels les anciens procédés ne pouvaient communiquer qu'une élasticité modérée.
L'appareil permettant d'atteindre les buts précédents, ainsi gue d'autres buts de la présente addition, comprend un dispositif pour élever la température d'une portion d'un fil thermoplastique en mouvement, de manière à réduire la contrainte nécessaire pour faire travailler cette por- tion chauffée au delà de sa limite élastique, un dispositif pour tendre le fil chaud au delà de sa limite élastique,de:manière à augmenter son module d'élasticité, et un dispositif pour faire passer sous tension, le long d'un trajet à angle aigu le fil tendu précédemment à chaud.
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En utilisant un tel appareil, comprenant les différents dispositifs indiqués, on peut communiquer à un fil thermoplastique une tendance à boucler et friser, qui ne disparait pas quand on lave le fil, ou une étoffe fabriquée avec ce fil, dans de l'eau chaude ,et qui peut en réalité être intensifiée par l'opération que l'on décrira plus loin en détail.
Conformément à la présente addition, on peut utiliser, pendant l' opération de pliage du fil, la haute tension et la faible température carac- térisant le procédé du brevet anglais déjà mentionné ; on peut au contraire et de préférence utiliser le perfectionnement constitué par le procédé connu exposé plus haut, en employant par conséquent pendant l'opération de pliage une tension relativement faible du fil et une température élevée de celui-ci. Il est en effet surprenant que l'on prisse, par la modification conforme à la présente addition, transformer le procédé du brevet anglais cité plus haut, basé sur l'emploi d'un fil froid, à tension élevée, en un procédé fournissant un fil, qui possède une tendance à boucler et friser extrêmement développée, se maintenant sensiblement après passage du fil dans l'eau chaude.
Avec des fils en polyester, le procédé du brevet anglais cité plus haut, modifié conformément à la présente addition, donne en ef- fet des résultats qui sont généralement excellents par rapport à ceux obte- nus par les anciennes techniques. Cependant, pour obtenir les meilleurs ré- sultats avec tous les types de fils, et en particulier avec les fils de "NYLON", il faut utiliser des tensions relativement faibles et des tempéra- tures élevées du fil dans l'opération de pliage du procédé perfectionné conforme à la présente additiono
La raison ou les raisons exactes du succès du nouveau procédé de la présente addition ne sont pas parfaitement connues, bien que l'on sache qu'un certain nombre de changements se produisent dans les fibres d'un fil thermoplastique ,
quand on allonge celui-ci à une température élevée conformément à la présente addition. En premier lieu, le module d'élasticité de tension des fibres est notablement augmenté jusqu'à un certain point par l'opération d'allongement; il semble que cette augmentation explique dans une certaine mesure le succès du nouveau procédé car, dans tous les cas- connus, les meilleurs résultats sont obtenus quand le fil est étiré à chaud de manière que son module d'élasticité atteigne 10 % ou 20 % près le module maximum d'élasticité qu'il a été possible de développer dans le fil de départ.
L'opération d'allongement à chaud produit un deuxième changement dans les fibres du fil; elle fait apparaître en effet dans les fibres une fragilité prononcée, qui est mise en évidence par une variation appréciable de la résis- tance de rupture des filaments individuelsCeci se rapporte aussi évidemment au succès du nouveau procédé, car l'élasticité la meilleure et la plus per- manente est généralement obtenue quand on allonge le fil dans les conditions et dans la mesure voulues pour que les fibres possèdent un degré de fragilité voisin du maximum.
Un autre changement est produit par'l'allongement à chaud en ce sens que l'allongement de rupture des fibres du fil est notablement diminué.Ceci semble également intervenir dans le succès du procédé, puisque les meilleurs résultats sont obtenus, les-autres facteurs étant les mêmes , quand le fil est allongé dans la mesure nécessaire pour que les fibres pos- sèdent un allongement de rupture voisin du minimum. On illustrera plus clai- rement dans ce qui va suivre l'effet de tous ces facteurs.
Conformément au nouveau procédé de la présente addition, le fil à élastifier peut consister en un câble quelconque filamenteux et continu, constitué par des fibres thermoplastiques, organiques et hydrophobes.Les fibres thermoplastiques susceptibles de convenir comprennent par exemple les fils en polyesters, obtenus par réaction de l'éthylène-glycol avec l'acide téréphtalique; on peut aussi utiliser des fils de "NYLON", formés par réac- tion de l'hexaméthylène-diamine et de l'acide adipique.
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La présente addition peut aussi être appliquée facilement, dans certaines conditions, pour élastifier des fibres polyacryliques formées par des poly- mères d'acrylonitrile ou par des copolymères d'acrylonitrile et d'autres matières polymériques; elle peut être aussi appliquée pour élastifier des fibres formées par des esters de cellulose, tels que le triacétate de cel- lulose.
Les fils dans, lesquels les'filaments ont une section transversale de forme génénals circulaire et une surface lisse,cont les plus faciles à utiliser et donnent les résultats les plus satisiaisants; quelques fils donnent des difficultés non pas surtout à cause de leur composition chimique ou de leurs propriétés physiques pronres, mais surtout à cause de la configuration de la section transversale de leurs fibres. Par exemple, les fibres acryliques, vendues dans le comme@@e sous le nom "D'"ORLON", ont une section transversale dont la forme se rapproche de celle d'un haltère et il est difficile de les élas- tifier par le procédé de la présente addition.
Dans une classe choisie de fils , les fils qui conviennent le mieux pour le présent procédé sont généralement ceux que l'on trouve dans le commerce et qui appartiennent aux types utilisés dans la fabrication des étoffes. Le fil de départ du procédé est de préférence un fil partielle- ment cristallisé, dans lequel les cristaux ont subi une orientation accen- tuée par un étirage à froid, c'est-à-dire en allongeant le fil d'une ma- nière permanente à une température différant de moins de 33 C.environ de sa température de transition du second ordre.
En réalité, il est générale- ment préférable d'employer, comme fil de départ, un fil qui a été étiré à froid dans la mesure maxima possible compatible avec l'uniformité du fil; si on désire utiliser un fil, qui n'a pas été étiré ou qui a été étiré à froid à un degré inférieur au degré maximum pratique, il est géné ralement avantageux de le soumettre à un étirage supplémentaire, à froid, si le fil n'a pas subi un recuit ou un autre traitement rendant impossible un tel'étirage supplémentaire.
Si un tel étirage à froid n'est pas réalisa- ble, pour une raison quelconque, on peut étirer le fil à chaud, conformément à la présente addition mais un allongement plus élevé que l'allongement normal est alors en général nécessaire, car les hautes températures, en réels. générale, retardent l'alignement des cristaux. En d'autres termes, si on a recours à l'étirage à chaud pour aligner les cristaux, il est géné- ralement indispensable, pour obtenir un degré sensiblement maximum de l'a- lignement des cristaux, d'allonger le fil dans une mesure considérablement plus grande que dans une opération d'étirage à froid.
On a décrit, dans les ouvrages techniques , des fils, qui ont été fabriqués en remplaçant par un étirage à chaud , c'est-à-dire un étirage effectué au-dessus de
120 C environ, l'étirage à froid effectué normalement; ces fils peuvent aussi être employés généralement dans des conditions satisfaisantes comme matière de départ dans le procédé de la présente addition.
Le denier :t les dimensions des filaments, dans les fils utilisés pour l'application du procédé de la présente 'additionpeuvent varier en- tre des limites très écartées, en réalité, on peut utiliser à peu près tous les fils, quels que soient leur denier total et les dimensions de leurs. filaments. On peut indiquer ,à titre d'exemple, que ce procédé @ donné d'excellents résultats avec les différents fils suivants fil de polyester (DACRON) à 40 deniers et 34 filaments, fil de "NYLON" (DU PONT type 200) à 100 deniers et 34 filaments, fil de "DACRON" à 70 deniers et 34 filaments, et fil de "DACRON" monofilament à 15 deniers Dans des conditions appropriées le denier par filament peut varier delà 20 et le denier total du fil peut facilement atteindre 2000 ou même davantage.
On décrira maintenant l'invention plus en détail en se référant au dessin annexé, sur lequel :
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- la figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'un mode de réalisation de l'appareil conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue agrandie d'une parti'' de l'appareil de la figure 1 et montre comment le fil passe autour de l'arête de la lame; - la figure 3 est une vue en élévation frontale d'une partie de l'appareil de la figure 1; - la figure 4 est une vue en plan agrandie d'une partie d'un appa- reil, qui est analogue dans son ensemble à celui de la figure 1, mais qui en diffère cependant par des dispositions spéciales permettant au fil de se rapprocher de l'arête de la lame et de s'en éloigner d'une manière avantageuse dans certains cas;
- la figure 5 est une vue schématique en élévation latérale d'une partie d'un appareil, qui est analogue dans son ensemble à celui de la figure 1, avec cette différence cependant qu'une modification est apportée au dispositif chauffant le fil pendant son passage autour de l'arête de la lame.
En se référant aux figures 1 à 3 du dessin, on y voit un support 10 portant une bobine 12 d'alimentation en fil, qui contient une réserve appropriée 14 de fil. Le fil 16 est tiré de la bobine 12 par une extrémité de celle-ci et passe travers un guide-fil 17, disposé sur le prolongement de l'axe longitudinal de la bobine; le fil 16 passe ensuite dans une section d'un disposit-' double d'avance du fil. Ce dispositif est désigné dans son ensemble par le nombre de référence 18.
Le dispositif 18 d'avance du fil comprend deux cylindres 19 et 20; le cylindre 19 comprend une première partie 21 et une seconde partie 22 ayant des diamètres différents,le cylindre 20 comporte une première par- tie 23 et une deuxième partie 24, qui correspondent respectivement aux parties 21 et 22 du cylindre 19. Les parties 21 et 22 du cylindre 19, de même que les parties 23, 24 du cylindre 20 sont de préférence formées séparément, cependant les cylindres 19 et 20 peuvent être dans tous les cas, si on le désire, des cylindres à échelons d'une seule pièce. On peut aussi utiliser deux dispositifs simples d'avance du fil, comme on le verra ultérieurement , à la place d'un seul dispositif double d'avance du fil.
On fait passer le fil 16 autour des parties 21, 23 des cylindres 19, 20 en lui faisant faire un nombre de tours suffisant pour établir un contact de friction adéquat, capable d'empêcher un glissement appréciable du fil; celui-ci progresse ensuite jusqu'à un dispositif de chauffage 26, qui peut être d'un type approprié quelconque; sur le dessin, il consiste en une plaque 28, recourbée avec un rayon de courbure égal à environ 2,4 m, de manière à obtenir un contact approprié entre cette plaque et le fil 16.
La plaque 28 est chauffée par une résistance électrique intérieure, qui est alimentée en courant électrique par des conducteurs 30 et 32; on pré- voit d'autre part de préférence un dispositif-(non représenté), qui permet de faire pivoter le dispositif 26 de chauffage du fil à partir.de sa posi- tion de fonctionnement, quand il n'est pas utilisé, puisqu'il n'est pas nécessaire, en général, que le fil soit chauffé à cet endroit.
A partir du dispositif de chauffage 26, le fil 16 passe sur un second dispositif 33 d'avance du fil; ce dispositif 33 comprend deux cylin- dres 34 et 36. Un dispositif de chauffage est prévu pour chauffer au moins une partie annulaire de la surface périphérique du cylindre 34 ; ce disposi- tif de chauffage peut se présenter sous une forme appropriée quelconque; il peut consister par exemple en un système électrique annulaire et fixe, disposé à l'intérieur du cylindre 34, tout près de la face intérieure de celui-cio Deux conducteurs 37 et 38 fournissent le courant au dispositif de chauffage intérieur au cylindre 34. o
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Un cylindre 39 est disposé tout près d'une partie annulaire chauf- fée de la surface périphérique du cylindre 34;
ce cylindre 39 comporte de préférence une surface périphérique métallique et lisse; une lame 40, com- portant une arête aigüe 41, s'étend dans l'intervalle compris entre les cylindres 34 et 39. Après avoir fait plusieurs tours sur les cylindres 34 et 36, le fil 16 est tiré à partir du cylindre 34 jusque sur le cylindre 39 en suivant un trajet à angle aigu (figure 2) autour de l'arête 41, qui se trouve au sommet de cet angle. La lame 40 est maintenue en position par un support approprié 42 , qui est constitué de préférence par un métal conducteur de la chaleur et qui possède de préférence une masse relativement grande par comparaison avec celle de la lame 40, de manière que celle-ci soit maintenue à une température relativement faible par rapport à celle du cylindre 34.
On prévoit de préférence un dispositif (non représenté) pour faire pivoter le support 42 et la lame 40 à partir de leur position de fonctionnement, quand on veut mettre le fil en place.
A partir du cylindre 39, le fil 16 passe sur un cylindre de grais- sage 43 et arrive dans la seconde section du dispositif 18 s'avance, il fait àinsi plusieurs tours sur les parties 22, 24 des cylindres 19, 20. Le rôle du cylindre de graissage 43 est d'appliquer un lubrifiant sur le fil, de manière qu'on puisse tricoter celui-ci directement à partir du bobinage sur lequel il est recueilli. Le fil quittant le cylindre 20 passe autour d'une.poulie de guidage 44, puis à travers un guide 46, pour arriver à un dispositif de recueil 48. Ce dispositif: de recueil 48 peut être d'un type approprié quelconque; il est représenté ici comme consistant en un dispositif classique à anneau et curseur.
Il est généralement désirable d'introduire une légère torsion dans le fil à cet endroit, de sorte qu' un dispositif classique de recueil à anneau et à curseur est avantageux, mais, si on ne désire pas introduire cette torsion, on peut naturellement employer un autre dispositif de recueil d'un type quelconque.
Un dispositif d'entraînement (non représenté) est prévu pour entraî- ner au moins un cylindre de chacun des dispositifs 18 et 33 d'avance du fil, on peut entraîner , si on le désire, les deux cylindres de chaque dispositif d'avance du fil, de manière qu'ils aient la même vitesse périphé- rique. Cependant, il est normalement avantageux de n'entraîner que le plus grand des deux cylindres dans chacun des dispositifs d'avance du fil et de laisser tourner librement dans tous les cas le plus petit des deux cylindres.
Les diositifs 18 et 33 d'avance du fil doivent être entrainés avec un syn- chronisme invariable l'un par rapport à l'autre, de manière que le degré d'allongement ou de contraction, subi par le fil en passant d'un disnositif à l'autre dispositif, soit sensiblement constant . Le dispositif d'entrai- nement peut comprendre , si on le désire, un dispositif de changement de vitesse, pour modifier la vitesse relative de rotation des cylindres dans les deux dispositifs d'avance du fil, cependant, ce dispositif de change- ment de vitesse n'est pas normalement nécessaire, puisqu'il est facile de réaliser des vitesses relatives variées d'avance du fil en remplaçant les cylindre des deux dispositifs d'avance par d'autres cylindres de différents diamètres.
Normalement, la vitesse de rotation et les diamètre s des cylindrs doivent être tels que le fil soit allongé, en passant de la première section du dispositif d'avance 18 au dispositif d'avance 33, et qu'il puisse se contracter, ou tout au moins ne soit pas allongé, en passant du dispositif d'avance 33 à la seconde section du dispositif d'avance 180
Un dispositif d'entraînemert (non,représenté ) est également prévu de préférence pour le cylindre 39, de manière qu'on puisse entraîner ce cylindre avec une vitesse périphérique inférieure, supérieure ou égale à la vitesse périphérique du cylindre 34; non seulement le cylindre 39 sert à guider le fil pour lui faire suivre un trajet à angle aigu autour de
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l'arête de la lame 40, mais il peut encore remplir au moins deux fonctions supplémentaires.
Il peut d'abord, s'il est constitué par une matière con- ductrice de la chaleur, servir à refroidir le fil immédiatement après son contact avec l'arête 41; D'autre part, il peut aussi contribuer à commander la tension du fil, au passage de celui-ci autour de l'arête 41 de la lame 40. Si le cylindre 39 est entraîné de manière que sa vitesse superficielle soit exactement égale à celle du cylindre 34, la tension du fil passant autour de l'arête 41 est déterminée principalement par la tension du fil à se contracter après avoir été libéré de la forte tension qui a servi à l'allonger;
cependant, en entraînant le cylindre 39, de manière que sa vitesse périphérique dépasse celle du cylindre 34, on peut augmenter la tension du fil passant sur l'arête 41, en entraînant le cylindre 39, de manière que sa vitesse périphérique soit inférieure à celle du cylindre 34, on peut au contraire diminuer la tension du fil. La vitesse périphéri- que de la partie 22 du cylindre 19, relativement à celle du cylindre 34, exerce aussi un effet sur la tension du fil passant sur l'arête de la la- me, puisque la relation entre ces deux vitesses détermine le degré suivant lequel le fil peut se contracter en passant du dispositif d'avance 33 à la seconde section du dispositif d'avance 18, et la force, avec laquelle le fil tend à se contracter, diminue quand le degré de la contraction per- mise augmente.
Cn voit par conséquent que la tension du fil passant autour de l'arête de la lame peut être modifié : 1 en faisant varier la vitesse périphérique du cylindre 39 par rapport à la vitesse périphé- ique du cylindre 34. 2 - en faisant varier la vitesse périphérique de la partie 22 du cylindre 19 par rapport à la vitesse périphérique du cylindre 34. 3 - en faisant varier les caractéristiques de friction de la surface du cylin- dre 39.
Pour faire fonctionner la machine, on fait passer à travers celle- ci un fil à partir du bobinage d'alimentation 12, comme on l'a expliqué pré- cédemment. Si on désire que le fil soit à une température élevée au moment où il passe autour de l'arête de la lame 40, on porte à la température ap- proriée le dispositif de chauffage, intérieur au cylindre 34, en faisant passer un courant choisi à travers les conducteurs 37 et 38; si la tempé- rature , à laquelle le fil oit passer autour del'arête 41, est approxima- tivement la même que celle à laquelle il doit être allongé à chaud, on peut ne pas alimenter le dispositif de chauffage 26 et le retirer de sa position de fonctionnement. Dans ces conditions, l'allongement du fil se produit principalement à l'endroit ou le fil vient en contact avec la sur- face du c-rlindre 34.
Si on désire que le fil soit allongé d'un*pourcentage supérieur à quelques unités pour cent, on peut utiliser des cylindres 34, 36 dont les surfaces périphériques présentent une conicité correspondante et on peut réalise: une partie ou la totalité de l'allongement du fil pen- dant que celui-ci effectur plusieurs tours sur ces deux cylindres. Si on- veut que le fil passe à froid autour de l'arête 41 de la lame 40, il ne faut pas alimenter le dispositif de chauffage intérieur au cylindre 34 et on porte alors le dispositif de chauffage 26 à une température de fonction- nement appropriée, en faisant passer un courant électrique à travers les conducteurs 30 et 32.
Quand le ou les dispositifs de chauffage du fil se trouvent à une température appropriée, on fait fonctionner l'appareil, qui ne demande plus aucune surveillance, sauf au moment ou un fil se casse et quand le bobinage d'alimentation 14 est sur le point de s'épuiser.
On n'a représenté qu'une seule position de l'appareil, mais il est évident, pour les techniciens,que l'appareil est conçu de manière qu'un bâti unique puisse lui donner plusieurs positions; en réalité, il est facile de fabriquer un appareil à positions multiples, conforme à la présen- te addition, en modifiant un métier ordinaire à retordre, tel que celui
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fabriqué par la Société "Universal Winding Company" et désigné par l'appel- lation "Tordoir Atwood Modèle 10B", Pour;, effectuer une telle modification, il suffit d'ajouter au métier, pour chaque position, les deux dispositifs d'avance du fil', le dispositif de support de la lame, le cylindre 39 et les différents dispositifs de chauffage du fil.
Si on se réfère en particulier à la figure 4, on y voit une varian- te, dans laquelle le fil se rapproche et s'éloigne toujours de l'arête de la lame suivant un certain angle dans un plan parallèle à l'arête. Ceci est avantageux dans certains cas, comme on l'expliquera plus loin. Dans ce mode de réalisation de l'appareil, un fil 16' progresse à partir d'un cylindre 34',correspondant au cylindre 34 du dispositif d'avance 33 de 1' appareil des figures 1 à 3, en suivant un trajet à angle aigu autour de l'arête d'une lame 40'. Le fil s'enroule ensuite partiellement autour du cylindre 39', qui correspond au cylindre 39 de l'appareil des figures 1 à 3 et qui remplit les mêmes fonctions que ce cylindre.
Bien que l'axe de rotation du cylindre 34', l'axe longitudinal de l'arête de la lame 40' et l'axe de rotation du cylindre 39' se trouvent tous dans des plans ver- ticaux et parallèles.,l'axe longitudinal de l'arête de la lame 40' est incliné par rapport à l'axe de rotation du cylindre 34', et l'axe de rota- tion du cylindre 39' est incliné par --apport à l'axe longitudinal de l'arê- te de la lame 40'. Il en résulte que le 'il est guidé par les cylindres 34, 39' de manière à se présenter obliquement par rapport à l'arête de la lame 40' , comme on le voit clairement sur la figure 4.
On peut facilement faire varier les angles d'approche et de départ du fil, par rapport à l'arête de la lame, dans des plans parallèles à cette arête, en modifiant l'angle d'inclinaison de l'axe longitudinal de la lame 40' par rapport à 1' axe de rotation du cylindre 34' et en changeant d'autre part l'angle d'in- clinaison de'l'axe de rotation du cylindre 39' par rapport à l'axe longitu- dinal de l'aiête de la lame 40'. Un guide-fil 50 est prévu pour faire passer le fil 16' dans un plan vertical jusqu'à l'organe suivant de l'appareil.
On a représenté sur la figure 5 une variante de l'appareil confor- me à la présente addition. Cette variante présente dans certains cas un. avantage, du fait qu'elle permet de présenter plus facilement le fil obli- quement à l'arête de la lame. Dans ce mode de réalisation de la présente addition, le fil 16" passe sur un dispositif double 18" d'avance du fil, qui correspond au dispositif double d'avance 18 de l'appareil représenté sur les figures 1 à 3. Le fil passe ensuite sur un système de chauffage 26" et arrive sur un deuxième dispositif 33" d'avance du fil; il traverse ensuite un guide 52 et arrive sur un deuxième dispositif de chauffage 54.
Sur le dessin, ce dispositif 54 comprend une plaque, formée par une matière conductrice de la chaleur et comportant une face supérieure légèrement in- curvée, sur laquelle le fil doit s'engager; cette plaque est maintenue à une température élevée par un dispositif approprié quelconque. Le dispo- sitif de chauffage 54 correspond au dispositif de chauffage disposé à l'in- térieur du cylindre 34, dans l'appareil des figures 1 à 3, et il remplit les mêmes fonctions, avec cette différence qu'il ne peut pas servir facile- ment à chauffer le fil pour l'opération d'allongement à chaud et qu'il faut normalement employer pour cette opération le dispositif de chauffage 26 Il .
Une lame 40" est disposée de manière que son arête s'étende à proximité d'un bord latéral du dispositif de chauffage 54 et que le fil suive, à partir de ce dispositif, un trajet à angle aigu autour de l'arête de la lame 40", cette arête placée étant au sommet de cet angle. Le fil 16" s'enroule ensuite partiellement sur la surface périphérique du cylin- dre 39", qui correspond au cylindre 39 de l'appareil des figures 1 à 3 et qui remplit la même fonction d que le cylindre 39;le fil 16" traverse ensuite
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un guide 56 et arrive sur un dispositif 18" d'avance du filo Le fil passe alors autour d'une poulie de guidage 44" avant d'arriver à un dispositif de recueil (non représenté).
Le fonctionnement de l'appareil de la figure 5 est analogue dans son ensemble à celui de l'appareil des figues 1 à 3;cependant, le dispo- sitif de chauffage 26" est normalement utilisé pour l'opération d'allonge- ment à chaud, tandis que dans l'appareil des figures 1 à 3 le dispositif de chauffa 'e 26 n'est utilisé qu'à certe@ns moments. Il y a encore une autre différence entre les appareils de h figure 5 et des figures 1 à 3; en effet, -'appareil de la figure 5 comparte @@ moyen simple pour disposer le fil obliquement par rapport à l'arête de la lame; pour obtenir ce résul- tat, il suffit de placer les guide-fils 52, 56 dans des plans verticaux différents, transversaux par rapport à l'axe de rotation du cylindre 39".
On peut alors commander facilement les angles d'approche et d'éloignement du fil, par rapport à l'arête de la lampe 40", dans des plans parallèles à celle-ci, en modifiant la distance entre les plans verticaux, qui sont transversaux par rapport à l'axe de rotation du cylindre 39" et dans les- quels se trouvent les guide-fils 52, 56.
Le degré de l'allongement à chaud nécessaire pour obtenir les résultats les plus satisfaisants, avec le nouveau procédé conforme à la présente addition ,, dépend de la nature du fil particulier utilisé ; pour des fils de la même composition chimique, le degré optimum d'allonge- ment peut varier en fonction des conditions différentes de leur fabrica- tion. Comme on l'a déjà indiqua les fils les plus courants que l'on trouve dans le commerce ont été étirés à froid jusqu'au voisinage du maximum pos- sible pendant leur fabrication, il en résulte un degré élevé d'orientation moléculaire dans ces fils et le degré d'allongement à chaud, qui est néces- saire pour obtenir les meilleurs résultats avec ces fils, est généralement compris entre 3 % et 20%.
Avec des fils qui ont été étirés à froid à un de- gré éloigné du maximum possible, le degré d'allongement à chaud , nécessai- re pour obtenir les meilleurs résultats, est généralement supérieur aux valeurs indiquées ci-dessus, pour un fil, qui n'a pas été sensiblement éti- ré, le degré d'étirage à chaud, nécessaire pour obtenir les meilleurs résul- tats, peut atteindre plusieurs centaines pour cent.
Avec des fils qui ont été étirés à chaud pendant leur fabrication, le degré d'allongement à chaud, nécessaire pour obtenir les meilleurs résultats dans le procédé conforme à la présente addition, est fréquemment inférieur aux valeurs indiquées ci-desse et peut être compris par exemple seulement entre 1 % et 3 % Pour un fil donné quelconque, un degré d'allongement à chaud voisin du degré optimum peut être facilement déterminé par un essai simple, qui consiste à étirer le fil, pendant qu'il se trouve à une température comprise dans une marge préférée, que l'on définira plus loin, de manière à déterminer la valeur de l'allongement nécessaire pour donner aux fibres du fil un mo- dule d'élasticité de tension voisin du maximum, un allongement de rupture le plus faible possible et/ou une fragilité maxima.
On a trouvé par exemple que le fil de polyester, vendu sous-la marque "DACRON", doit être allongé de préférence entre 4 % et 7 %, son' allongement optimum étant d'environ 5 %. Le fil de polyamide (polyhexaméthylène-adipamide) vendu dans le commer- ce par la Société "E.I. DUPONT de NEMOURS and COMPANY" sous le nom de "NYLON" type 200" doit être allongé de préférence de 5 à 15%, son allonge- ment optimum étant d'environ 12 % le fil de polyamide (polycaprolactame) vendu par la Société "AMERICAN ENKA COMPANY" sous la marque "NYLENKA" doit être de préférence allongé à chaud de 5 % à 15 %, son allongement optimum étant d'environ 9,5 %.
La température à laquelle on chauffe le fil pour l'opération d'al- longement peut varier entre des limites raisonnablement écartées, ceci est
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vrai en particulier dans le cas où le fil passe autour de l'arête de la la- me avec une tension relativement faible et à une température élevée. Dans ces conditions, on peut réaliser avec la plupart des fils un fonctionnement satisfaisant en utilisant , pour l'opération d'allongement à chaud, une température se trouvant à environ 100 C en dessous de la température de collage du fil, avec des fils de "NYLON", on peut obtenir des résultats satisfaisants avec des températures pouvant descendre jusqu'à 150 C en dessous de la température de collage.
Par exemple, avec du "NYLON" type 66 et du "NYLON" type 6 on peut obtenir des résultats satisfaisants en utilisant une température quelconque supérieure à environ 82 C pour 1' opération d'allongement à chaud ; contraire, avec des fils en téréphtala- te de polyéthylène-glycol, il faut employer dans tous les cas une tempéra- ture au moins supérieure à environ 132 C. Quand le fil doit passer à froid autour de l'arête de la lame (c'est-à-dire à une température en dessous de 65 C à 79 C) et avec une tension relativement élevée, la température de l'opération d'allongement à chaud est plus critique et il faut généralement utiliser des températures plus élevées pour obtenir des résultats satisfai- sants.
Avec des fils de "NYLON" type 66 par exemple, il est nécessaire en général d'utiliser, pour l'opération d'allongement à chaud, si l'on veut obtenir des résultats satisfaisants dans ces conditions, une température d'au moins 135 C environ, avec du "NYLON" type 6, il est généralement néces- saire, pour avoir des résultats satisfaisants, d'employer une température égale au moins à 102 C environ ; avec des fils en téréphtalate de polyéthy- lène-glycol, il est nécessaire généralement, pour obtenir des résultats satisfaisants dans ces conditions, d'utiliser pour l'opération d'allonge- ment à chaud une température d'au oins 188 C environ. En règle générale, il est avantageux d'utiliser pour une opération d'allongement à chaud une température considérablement supérieure aux valeurs minima indiquées plus haut.
De bons résultats peuvent généralement être obtenus à des tempéra- ture3 se rapprochant de la température de collage du fil particulier trai- té, mais on ne peut pas dire que, dans tous les cas, plus la température est élevée, meilleurs sont les résultats, puisqu'on atteint éventuellement, avec chaque fil particulier, une température à partir de laquelle on n' obtient aucune amélioration marquée dans les résultats. Dans le cas des fils de "NYLON" type 66, la température, au-dessus de laquelle aucune améliora- tion marquée des résultats ne peut être obtenue facilement, est d'environ 199 C; avec les fils de "NYLON" du type 6, cette température est d'environ 160 C, et avec des fils de téréphtalate de polyéthylène-glycol, elle est comprise à peu près entre 204 C et 221 C.
Puisque les températures élevées provoquent en général une certaine dégradation de la plupart des fils, il est souvent avantageux d'allonger le fil à chaud à ces températures ou à des températures légèrement inférieures ; ainsi, la marge. préférée de température est généralement comprise à peu près entre 138 C et 199 C pour le "NYLON" type 66 entre 116 C et 160 C pour le "NYLON" type 6, et entre 188 C ét 221 C pour les fils de téréphtalate de polyéthylène- glycol.
La température du fil, au moment où il vient en contact avec l'arête de la lame;,peut varier entre la température ambiante et la tempé- rature de collage du fil traité, cependant, en régle générale, il faut uti- liser des températures élevées, et ceci est vrai en particulier avec tous les fils autres que les fils en téréphtalate de polyéthylène- glycol. En utilisant des'températures élevées, on peut, avec la plupart des fils, obtenir un degré d'ondulation de ceux-ci, qui est plusieurs fois plus grand que celui réalisable en faisant passer le fil sur l'arête de la lame à la'température ambiante, de plus, le degré d'ondulation communiqué au fil à'des températures élevées possède un degré de permanence légèrement supérieur.
Les fils de téréphtalate de polyéthylène - glycol constituent
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une exception remarquable à cette règle, avec ls fils de ce type, les ré- sultats obtenus par l'emploi de températures élevées, pendant l'opération de pliage, ne sont' que légèrement améliorées par rapport aux résultats obtenus en faisant passer le fil sur l'arête de la lame à froid, c'est- à-dire à une température qui résulte seulement du chauffage provenant du frottement . La marge "e température préférée, pour le passage du fil sur l'arête de la lame, s'étend généralement de 93 C à 218 C environ, et plus spécialement de 138 C à 182 C dans le cas du "NYLON" type 66, de 116 C à
171 C dans le cas du "NYLON" type 6 et de 138 C à 218 C Pans le cas des fils en téréphtalate de polyéthylène-glycol.
La tension ,sous laquelle le fil passer sur l'arête de la lame, peut aussi varier entre des limites écartées et la tension la plus avanta- geuse dans un cas quelconque 3st déterminée par un certain nombre de va- riables. Ces variables sont par exemple la composition chimique du fil par- ticulier traité, la configuration de la section transversale du fil, le rayon de courbure de l'arête de la lame et la structure du grain de celle- ci ; tous ces facteurs affectent le fonctionnement et les marges de tension préférées, mais la variable la plus importante à considérer, dans la dé- termination d'une tension avantageuse, est la température à laquelle le fil passe sur l'arête de la lame.
En règle générale, si le fil est chaud (c'est-à-dire à une température supérieure à environ 82 C), on obtient les meilleurs résultats avec des tensions relativement faibles; si le fil est au contraire froid, on obtient les meilleurs résultats en utilisant des ten- Nions relativement élevées. Quand le fil se trouve à une température éle- vée au moment où il passe sur l'arête de la lame, la marge de tension de fonctionnement s'étend, à partir de 0,05 g par denier, sensiblement jusqu'à la limite élastique du fil particulier traité, pour la température à laquel- le le fil est chauffé, ou, en d'autres termes, jusqu'à environ 1 g par de- nier pour la plupart des fils; la marge préférée de tension s'étend donc à peu près entre 0,1 g et 0,4 g par denier.
Quand le fil passant sur l'a- rête de la lame n'est pas chauffé, la marge de tension de fonctionnement s'étend généralement de 0,4 à 3 g par denier et la marge préférée est com- prise généralement à peu près entre 0,7 et 2,5 g par denier. Quand le fil est chaud, la tension optima est généralement la tension la plus faible avec laquelle on peut obtenir un bon contact uniforme du fil avec l'arête de la lame; avec des fils non chauffés, la tension optima est généralement la tension maxima avec laquelle on peut faire passer le fil particulier con- sidéré autour de l'arête de la lame, sans provoquer un trop grand nombre de ruptures du fil. On indiquera plus loin une explication possible de cette différence.
Dans les cas où le fil doit passer autour- de l'arête de la lame à une température élevée, cette arête doit être toujours disposée aussi près que possible du dispositif de chauffage du fil,-sauf dans quelques cas exceptionnels . Comme on l'a indiqué précédemment, les températures élevées provoquent en général une détérioration du fil, de sorte qu'il est désirable de chauffer le fil à la température minima compatible avec les résultats désirés; en plaçant l'arête de la lame très près du dispositif de chauffage du fil, aucun refroidissement du fil ne se produit avant qu' il vienne en contact avec la lame.
Si l'arête de la lame se trouve à une distance du dispositif de chauffage atteignant 3,2 mm, la-température du fil tombe d'une manière appréciable pendant qu'il passe du dispositif de chauffage sur le bord de la lame, de telle sorte qu'il est nécessaire de chauffer le fil à une température suffisante pour compenser cette chute de température et qu'il en résulte normalement une détérioration non in- dispensable du fil.
Les seuls cas où il est avantageux d'éloigner le bord de la lame à une distance appréciable du dispositif de chauffage se présen-
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tent, quand on désire faire passer le fil sur la lame à la température ambiante ou quand on utilise le même dispositif de chauffage pour l'opéra- tion d'allongement à chaud et pour l'opération de pliage, et quand on dési- re que le fil soit allongé à chaud à une température supérieure à celle avec laquelle il passe sur le bord de"la lame. Dans ces cas, la distance la plus avantageuse entre l'arête de la lame et;le dispositif de chauffage du fil dépend de la différence de température désirée entre les opérations d'allongement à chaud et de pliage;
d'autre part, si le fil doit passer autour de la lame sensiblement à la température ambiante, on peut disposer la lame à une distance convenable quelconque du dispositif de chauffage du fil.
Dans les cas où le fil doit passer sur la lame à une température élevée, il faut effectuer aussitôt que possible le refroidissement du fil après le point où le fil est entré en contact avec le bord de la lame. En réalité, on obtient généralement les meilleurs résultats si le fil est refroidi pendant son pliage et ce refroidissement peut être facilement réa- lisé en maintenant la lame à une température relativement basse par rapport à celle du dispositif de chauffage du fil. Dans tous les cas, et en parti- culier quand on n'essaie pas de maintenir la lame à une température rela- tivement basse , on obtient généralement de neilleurs résultats si le fil est refroidi positivement immédiatement après son contact avec le bord de la lame.
Ceci peut être effectué en dirigeant un courant d'air froid contre le fil, en faisant passer le fil en contact superficiel avec un organe conducteur de la chaleur et froid, ou encore, dans les cas où la lame est maintenue à ...ne température basse, en faisant passer le fil en contact avec une face de lalame. Un refroidissement quelconque de oe segomnt du trajet du fil donne en général de meilleurs résultats et, pour obtenir les résultats les meilleurs, il faut refroidir le fil en dessous de 82 C. environ aussi rapi- dement que.possible après qu'il a quitté le bord de la lame.
Quand on utilise des températures élevées du fil dans l'opération de pliage, on laisse de préférence le fil se contracter au moment où il passe autour du bord de la lame. En règle générale,, on obtient les meilleurs résultats quand on laisse le fil se contracter à peu près au maximum dans cette partie de son trajet. Avec la plupart des fils de "NYLON", il est possible de faire arriver le fil sur le bord de la lame avec un excès d'a- vanoe d'au moins 5 à 8 % et on obtient d'excellents résultats avec un tel excès.= d'avance du fil.Avec les fils de polyester, un pourcentage encore plus élevé d'excès d'avance est généralement possible, par exemple, on peut fréquemment faire arriver sur la lame un fil de polyester avec un excès d' avance compris entre 10% et 15%.
Avec un fil donné quelconque, on peut déterminer assez facilement par tâtonnements une valeur voisine du degré optimum d'excès d'avance; en effet, si l'excès d'avance est trop grand, le fil prend simplement du mou au voisinage de la lame et n'avane plue .Quand l'opération de pliage est effectuée sur un fil froid, il n'est pas avanta- geux en général, comme on l'a indiqué précédemment, de laisser le fil se contracter au moment où il passe autour du bord de la lame ; contre, un faible degré de contraction dans une partie suivante du trajet du fil peut fréquemment être avantageux.
Ce résultat peut facilement être obtenu, dans l'appareil représenté sur le dessin, en entraînant le cylindre 39 avec une vitesse périphérique supérieure à la vitesse linéaire du fil, de manière que celui-ci soit soumis à une tension plus élevée quand il passe autour du bord de la lame que dans la partie de son trajet suivant immédia- tement le cylindre 39.
On ne sait pas avec certitude pourquoi on obtient le meilleurs ré- sultats quand on fait passer le fil à chaud autour de-la lame, sous une ten- sion relativement faible, et quand onle laisse se contracter, et pourquoi,
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avec des fils froids, on obtient de meilleurs résultats en faisant passer le fil autour de la lame avec une tension relativement élevée et dans des conditions telles que le fil ne peut pas être soumis à une contraction appréciable. L'explication qui semble la plus logique est qu'il se produit deux phénomènes différents dans le procédé d'élastification conforme à la présente addition, et que ces deux phénomènes exercent un effet positif sur l'élasticité totale du fil traité.
Le premier de ces phénomènes paraît être le rétrécissement de la face du fil passant en contact avec l'arête de la lame, le second phénomène parait être l'allongement de la face du fil se trouvant du côté opposé à l'arête de la lame. Il semble en outre que le premier phénomène soit plus efficace que le second pour produire un degré élevé d'élasticité, si le procédé est appliqué dans des conditions telles qu'un degré élevé de rétrécissement d'une face du fil peut se produi- re, et que la chaleur soit l'une des conditions nécessairesdans ce cas.Par conséquent, si on traite un fil chaud, on doit s'efforcer d'obtenir un de- gré maximum de rétrécissement de la face du fil en contact avec la lame;
si on traite au contraire un fil froid, il n'est pas facile d'obtenir un degré effectif de rétrécissement d'une face du fil et on doit s'efforcer surtout d'obtenir le degré maximum d'allongement de la face du fil opposée à la lame. Toutés les constatations connues indiquent que l'explication pré- cédente est correcte, mais on doit insister sur le fait que cette explica- tion n'est que théorique et qu'elle ne limite en aucune manière l'invention.
Puisque l'arête de la lame exerce des forces appréciables sur le fil passant sur elle, on obtient généralement les meilleurs résultats si le fil est lubrifié au moment où il passe autour de la lame; ceci est par- ticulièrement vrai avec les fils, autres que le NYLON, qui ne possèdent pas le faible coefficient de frottement caractérisant le NYLON. On peut utiliser un lubrifiant approprié quelconque du fil, bien qu'il soit géné- ralement préférable d'utiliser un lubrifiant que l'on puisse enlever faci- lement après l'exécution du procédé d'élastification; on peut utiliser par exemple, comme lubrifiant, des huiles minérales et végétales à faible vis- cosité et des esters d'acides gras, comme le tripalmitate de sorbitol.
Le meilleur moyen d'appliquer l'huile sur le fil est d'utiliser la capilla- rité ou encore une mèche en feutre placée sur le trajet du fil immédiate- ment avant le contact de celui-ci avec'- l'arête de la lame.
Le rayon de courbure de la partie à angle aigu du trajet du fil, ou, en d'autres termes, le rayon de courbure du bord aiguisé de la lame, constitue un facteur important, en règle générale, il doit être aussi fai- ble que possible, sans provoquer cependant un nombre excessif de ruptures du fil.
Si l'arête de la lame est trop émoussée, le degré d'élasticité du fil fini n'est pas aussi élevé qu'on le désire, si elle est au contraire trop bien aiguisée, le fil est souvent sectionné et ne progresse pas d'une manière¯satisfaisantes Le rayon minimum de courbure,que l'on peut utiliser d'une manière satisfaisante pour l'arête de la lame dépend d'un certain nom- bre de facteurs, comprenant la composition du-fil particulier traité, la température du fil, la grosseur des filaments ou du filament constituent le fil, la grosseur du grain de la matière constituant la lame, et la ten- sion du fil à son passage autour de l'arête.- de la lame.
En règle générale, le rayon de courbure moyen de l'arête de la lame peut être plus faible avec des fils composés de filaments à diamètre relativement petit qu'avec des fils composés de filaments à diamètre relativement grand, il y a aussi une autre règle d'après laquelle l'arête de la lame peut avoir un rayon de courbure plus petit, quand le fil passant autour de l'arête est soumis à une tension relativement faible et se trouve à une température relativement élevé, que dans le cas oÙ le fil est soumis à une tension relativement élevée et à une température relativement basse. D'autre part, on peut
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utiliser avec des fils de NYLON une lame possédant un rayon de courbure considérablement plus petit, toutes choses égales par ailleurs, que si on emploie des fils d'autres types.
Quand toutes les conditions sont favora- bles, on peut utiliser d'une manière satisfaisante une lame dont le rayon de courbure de l'arête ne dépasse pas environ 0,05 fois le diamètre des fi- laments du fil, ce qui signifie que, dans des cas exceptionnels, le rayon de courbure peut descendre jusqu'à un ou deux microns, cependant, on obtient généralement les meilleurs résultats, quand le rayon de courbure de l'arê- te de la lame est égal au moins à 0,1 fois environ le diamètre des fila- ments du fil. En d'autres termes, on préfère généralement, même avec des fils de NYLON, utiliser une lame dont l'arête possède un rayon de courbure d'au moins 3 à 6 microns; avec des fils de polyester non chauffés, il est généralement préférable que l'arête de la lame ait un rayon de courbure d' au moins 10 à 15 microns.
Le rayon maximum de courbure, que l'on peut généralement utiliser avec des résultats satisfaisants, est compris à peu près entre 2 et 20 fois le diamètre des filaments; quand on utilise une la- me ayant,un plus grand rayon de courbure, le fil n'est pas soumis, en règle générale, à des contrainte-, suffisantes pour obtenir un degré d'élas- ticité absolument satisfaisant.
Les angles d'approche et d'éloignement du fil, par rapport à 1' arête aiguë de la lame, dans un plan transversal à l'axe de cette arête, n'ont pas une importance critique et peuvent varier dans une mesure telle que le total de l'angle d'approche et de l'angle d'éloignement peut attein- dre 120 ; ces angles peuvent être aussi si petits, que le fil peut être plié suivant un angle aussi rapproché de 180 que le permet l'épaisseur de la lame. En règle générle, on obtient les meilleurs résultats quand l'an- gle compris entre le fil se rapprochant de l'arête de la lame et le fil s'éloignant de cette arête est inférieur à environ 70 . Dans de nombreux cas, l'angle d'éloignement peut être avantageusement considérablement plus petit' que l'angle d'approche,en particulier quand le fil traité est un fil à monofilament.
On a obtenu par exemple les meilleurs résultats, quand 1' angle fait par le fil, s'éloignant de l'arête, avec le plan de la lame, est aussi réduit que possible, par contre, pour diminuer la multiplication des fluctuations de tension dans le fil se rapprochant de la lame, pendant qu'il passe autour de celle-ci, on peut avantageusement ,dans la plupart des cas, donner à l'angle d'approche une valeur égale au moins à 240. Avec des fils à filaments multiples, l'angle d'approche et l'angle d'éloigne- ment du fil, dans des plans parallèles à l'arête de la lame, sont égale- ment importants, puisqu'en inclinant le fil, par rapport à l'axe de l'arête, on peut faciliter le passage des filaments rompus sur l'arête.
On a obtenu les meilleurs résultats en faisant passer un fil à filaments multiples autour de l'arête d'une lame, de manière qu'un plan imaginaire, qui passe par le fil se rapprochant de la lame et qui est perpendiculaire au plan de celle-ci, coupe suivant un angle de 40 à 100 un second plan imaginaire, qui est perpendiculaire aussi au plan de la lame et passe par le fil s'éloi- gnant de la lame. Avec un fil monofilament, il est généralement avantageux de faire arriver le fil et de le faire,partir, par rapport à l'arête de la lame, dans un plan sensiblement perpendiculaire à cette arête; cependant, dans quelques cas, on peut avoir intérêt à réaliser un petit angle entre le fil d'approche et le fil de départ, dans le plan de la lame,de manière à appliquer au fil une petite contrainte de torsion.
La vitesse linéaire du fil, à son passage sur l'arête de la lame, peut varier à l'intérieur de limites extrêmement écartées; par exemple, elle peut être comprise dans une marge s'étendant de 0,3 m/min à 610 m/min, ou même dans une marge encore plus étendue. La vitesse du fil affecte natu- rellement d'autres variables du procédé; quand la vitesse du fil augmente,
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il devient de plus en plus difficile de maintenir le fil à une température appropriée et sous une tension appropriée, à l'instat où il se trouve en contact avec l'arête de la lame, et de le maintenir à une température appropriée pendant l'opération d'allongement à chaud.
En raison des limi- tations propres à l'appareil, la marge préférée pour la vitesse linéaire du fil s'étend normalement de 61 m/min à 183 m/min.
Quand le fil est entré en contact avec l'arête de la lame, il présente une certaine tendance à boucler ou à friser, s'il n'est pas soumis à une tension; cependant , pour développer la nature élastique com- plète du fil, il faut soumettre celui-ci à un traitement thermique. Le fil est soumis en effet à des contraintes latentes, qui constituent un potentiel de sollicitation vers une configuration contournée du fil qui disparaissent sous l'action d'un traitement thermique.
On peut exécuter ce traitement thermique, si on le désire, avant que le fil soit transformé en étoffe, en faisant passer le fil au contact d'un élément de chauffage ou à travers un fluide chauffé, dans des conditions telles que le fil puis- se se contracter librement; cependant, si la nature élastique totale du fil doit être développée après le tricotage ou le tissage, le mieux est d'agiter l'étoffe tout en élevant progressivement sa température, conformément à un procédé connu. Un degré quelconque de chauffage est généralement avanta- geux mais, pour obtenir les meilleurs résultats, il faut porter le fil, soit avant, soit après le tissage ou le tricotage, à une température d'au moins 60 C environ et de préférence d'au moins 82 C, le fil n'étant pas soumis à une tension appréciàble.
Des températures plus élevées ne sont pas nuisibles et l'on peut chauffer le fil, ou l'étoffe fabriquée avec le fil, jusqu'à une température se rapprochant du point de ramollisement du fil, sans nuire aux résultats, pourvu que le fil soit maintenu sous une tension nulle ou faible pendant qu'il se trouve à une température élevée.
On va illustrer maintenant l'in vention par plusieurs exemples de mise en oeuvre.
EXEMPLE I
On chauffe jusqu'à 221 C un fil de polyester à torsion nulle de 34 filaments et de 70 deniers, et on l'allonge suivant des pourcentages variables compris entre 1 % et 10%. On détermine les effets de l'opération d'allongement à chaud sur les caractéristiques physiques du fil, ces effets sont indiqués dans le tableau suivant . Toutes les-valeurs numériques indiquées sont approximatives et sont des moyennes des valeurs obtenues par dix essais différents. Toutes les déterminations ont été effectuées à 21 C et avec une humidité relative de 65 %.
TABLEAU 1
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On fait passer à la température ambiante, sur une lame , les fils,
allongés à chaud comme on vient de l'expliquer; cette lame possède une arête dont le rayon de courbure est de 0,1 mm; on déplace le fil sur la lame à la vitesse de 91 m/min. On fait passer le fil autour de la lame suivant un angle aussi aigu que possible, de manière qu'il soit en contact à la fois avec la surface supérieure et la surface inférieure de la lame. la tension du fil, après son contact avec la lame, a été trouvée égale à 2 g par denier au cours d'un essai.'La meilleure élastification a été obtenue en allongeant le fil de 5 %;
il faut noter que cet allongement coïncide avec le point où le fil s'est approché du module d'élasticité le plus élevé, le point où il possède d'allongement moyen de rupture le plus faible et le point où sa fragilité est le plus grande, la fra,gilité étant indiquée par la variation d'effort nécessaire pour rompre le fil au bout de dix essais. On a obtenu d'excellents résultats en allongeant le fil de 4 % à 7 % et des résultats satisfaisants dans tous les autres cas. Même quand le fil subit un allongement aussi Voisin que possible de 0 % à la température de 221 C, on obtient des résultats satisfaisants, ce qui montre bien qu'un léger allongement suffit pour les fils de polyester.
Quand on a traité d'une manière analogue un fil, dans l'état où on le reçoit du fabricant, c'est-à-dire sans allongement à chaud, on n'a pu obtenir aucune élastification sensible de ce fil.
EXEMPLE 2
On a allongé, suivant des pourcentages variables, à la température de 204 C, un fil de NYLON "du Pont type 200" de 70 deniers, 34 filaments, ayant subi une torsion du type Z de un demi-tour. On a mesuré ensuite les caractéristiques physiques du fil, comme dans l'exemple précédent, et on a trouvé les résultats figurant dans le tableau ci-dessous.
TABLEAU II
EMI15.2
<tb> Pourcentage <SEP> Allongement <SEP> Module <SEP> moyen <SEP> Variation <SEP> de <SEP> contrainte
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<tb> d'allonge- <SEP> moyen <SEP> de <SEP> d'élasticité <SEP> en <SEP> g <SEP> nécessaire <SEP> pour
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Après la détermination des caractéristiques physiques du fil, on l'a fait passer à la température ambiante autour d'une arête à angle aigu dont le rayon de courbure était égal à 0,05 mm, à une vitesse linéaire de 91 m/min.
Les angles d'approche et d'éloignement, dans un plan transversal par rapport au plan de la lame, étaient ausi petits que le permettait 1' épaisseur de la lame .de telle sorte que , le fil était en contact avéc la lame avant et après avoir été étiré autour de l'arête de celle-ci.
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L'angle compris entre le fil se rapprochant et le fil s'éloignant, dans le plan de la lame, était égal approximativement à 850. On a obtenu au moins un certain degré d'élasticité avec tous les pourcentages d'allonge- ment , mais les meilleurs résultats ont été obtenus avec des fils dont 1' allongement était compris entre 10 % et 16 %. On a constaté un résultat optimum très distinct pour un allongement de 12 % et on voit, d'après le tableau ci-dessus,que le fil possédait une fragilité caractéristique pour cet allongement. Bien que le module d'élasticité de tension continue à au- gmenter légèrement après l'obtention de l'allongement optimum, le taux de son augmentation est notablement plus faible après que le fil a reçu l'al- longement minimum préféré.
Il faut remarquer aussi que, pour l'allongement optimum, le pourcentage de l'allongement de rupture dépasse de 1 % son minimum.
EXEMPLE 3
CH a étiré jusqu'à un allongement de 10 %, à une température de 160 C, deux échantillons du NYLON "Nylenka type 6" fabriqué par la Société "American Enka Corporation". Le premier échantillon était un fil monofila- ment de production standard à 15 deniers, fabriqué suivant le procédé com- mercial de cette Société ; il avait été étiré à froid pendant la fabrica- tion jusqu'à l'allongement maximum compatible avec son uniformité. Le se- cond échantillon était anlogue dans son ensemble au premier échantillon, mais il avait été étiré à froid avec un allongement additionnel de 10 % pendant sa fabrication.
On a placé une bobine du fil "Nylenka", étiré à chaud, de produc- tion standard, et du type défini ci-dessus, sur un métier universel à retr- dre "modèle 10 B" de la Société "Universal Winding Company". Ce métier était équipé pour l'élastification des fils thermoplastiques sur une arête aigui- sée.
On a fait passer d'abord le fil, fourni par la bobine, à travers un régulateur de tension du type à volet, puis sur la surface d'une plaque de chauffage d'une largeur de 43 mm, maintenue à une température d'environ 166 C; on a fait passer ensuite le fil sur l'arête d'une plaque, en tôle pour cale de réglage, d'une épaisseur de 0,013 mm, suivant un trajet à an- gle aigu, de manière que l'angle compris entre le brin de fil se rapprochant de la plaque et le brin s'éloignant de celle-ci soit égal approximative- ment à 25 ; le fil était dirigé ensuite jusqu'à un dispositif de recueil.
On avait réglé le régulateur de tension de manière à obtenir dans le fil une tension de 5 g mesurée immédiatement après le contact du fil avec l'arête de la plaque; le fil passait autour de cette arête avec une vitesse de 37 m/min. On a formé un écheveau avec une longueur de 110 m du fil trai- té, en enroulant le fil sur une bobine d'une circonférence de 1,42 m; l'é- cheveau avait ainsi une longueur d'environ 0,69 m, quand le fil était reti- ré de la bobine et tendu. On chargeait ensuite l'écheveau'avec un poids de 3,25 g, on le suspendait dans l'eau à une température de 60 C et on mesu- rait sa longueur.
On a placé dans la même position, sur le même métier à retordre, une bobine du fil "Nylenka" , étiré à chaud, qui avait subi un étirage supplémentaire à froid de 10 pour cent pendant sa fabrication; on l'a fait passer autour de la même arête, à la même vitesse linéaire et sous une ten- sion sensiblement inchangée. On a mesuré alors la longueur d'un écheveau du fil traité, comme on l'a expliqué plus haut.
Dans un but de comparaison, on a placé dans la même position, sur le même métier à retordre, une @ de chacun des échantillons de fil dé- finis plus haut, mais ces échantillons n'avaient pas été cette fois étirés à chaud; on a utilisé les mêmes conditions et la même plaque en guise de
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lame à arête aiguisée. On a ensuite confectionné des écheveaux des deux fils et on a effectué les déterminations de longueur de la manière exposée plus haut.
Les résultats de tous les essais précédents sont donnés dans le tableau suivant.
TABLEAU III
EMI17.1
<tb> Echantillon <SEP> Denier <SEP> avant <SEP> Longueur
<tb>
<tb>
<tb> élastification <SEP> d'écheveau <SEP> en <SEP> cm.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
A.E. <SEP> Type <SEP> 6 <SEP> "commercial" <SEP> 13 <SEP> 39,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> étiré <SEP> à <SEP> chaud <SEP> de <SEP> 10 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A.E. <SEP> Type <SEP> 6 <SEP> ayant <SEP> subi <SEP> un
<tb>
<tb>
<tb> étirage <SEP> supplémentaire <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> froid <SEP> de <SEP> 10 <SEP> % <SEP> et <SEP> un <SEP> étirage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> chaud <SEP> de <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 12 <SEP> 42
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A.B. <SEP> Type <SEP> 6 <SEP> "commercial" <SEP> 15 <SEP> 53,5
<tb>
<tb>
<tb> A.E.
<SEP> Type <SEP> 6 <SEP> ayant <SEP> subi <SEP> un
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> étirage <SEP> supplémentaire <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> froid <SEP> de <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 13 <SEP> 53,5
<tb>
On voit, d'après les résultats des essais, que l'étirage addition- nel à froid de 10 % du fil de NYLON du type 6 n'exerce pas un effet mesura- ble sur le degré d'ondulation pouvant être obtenu en faisant passer un fil chauffé autour d'une arête aiguë et que la longueur de l'écheveau d'essai, obtenue avec le fil de NYLON commercial type 6, était la même que celle obtenue avec le fil de NYLON type 6 spécialement traité. On voit aussi qu' on a obtenu une augmentation très marquée du degré d'ondulation en étirant à chaud par une opération préliminaire jusqu'à un allongement de 10 % 1' un et l'autre de ces deux fils.
En réalité, le degré d'ondulation dans les échantillons allongés à chaud était égal approximativement à 400 % de ce- lui des échantillons non allongés à chaud, puisqu'un écheveau de NYLON type 6, tel qu'on la défini plus haut, se rétrécit d'environ 10 cm, par contraction thermique , quand on l'immerge dans de l'eau à 60 C.
EXEMPLE 4
On a traité par différents procédés plusieurs échantillons diffé- rents de trois fils différents, en vue de déterminer les avantages respec- tifs de chaque procédé. Le premier type de fil était un fil de NYLON 66 type 200, monofilament à 15 deniers, fabriqué par la Société "E.I. DU PONT"; on a fait subir à ce fil trois traitements séparés qui sont les suivants :
1 - On a fait passer un fil de NYLON 66 brut, tel qu'on le,regoit du fabricant, autour d'une plaque de chauffage d'une largeur :-: de 43 mm à la vitesse de 36,2 m/min.; cette plaque était maintenue à une température d'environ 157 C, ce fil passait ensuite autour de l'arête vive d'une lame. cettc arête avait un rayon moyen de courbure d'environ 0,06 micron.
On a placé l'arête de la lame tout près du dispositif de chauffage, de manière que le fil passant autour de l'arête soit sensiblement à la même tempéra- ture que le dispositif de chauffage; on maintenait le fil sous une tension approximative de 4 g, mesurée immédiatement après le contact du fil avec l'arête, Ce procédé est déjà connu.
2 - Le deuxième procédé est le même que le premier procédé, avec cette différence cependant que la température du dispositif de chauffage, près de l'arête de la lame, était approximativement de 163 C et que le fil était allongé à chaud de une température de 204 C,avant de passer sur l'arête.
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3 - Le fil était allongé à chaud de 10 % à une température de 204 C; une mèche était imprégnée du lubrifiant "Esso Mineral Soal Oil" et appliquée sur le fil, immédiatement avant son passage sur l'arête de la lame le dispostif de chauffage du fil adjacent à l'arête de la lang n'était pas alimenté, de telle sorte que le fil passait sur l'arête à la température ambiante ; fil était soumis à une tension approximative de
30 g à son passage sur l'arête.-
La rayon moyen de courbure de l'arête était approximativement de 0,013 micron.
On a utilisa les procèdes suivants, pour traiter un fil de NYLON "HYlonka" Type 6 monofilament à 15 deniers,le fil fabriqué par la Société "American Enka".
4 - Ce quatrième procède est le même que le procédé n 1,
5 - Ce procédé est le même que le procédé n 2, sauf que le dis- positif de chauffage, adjacent à l'arête de la lame, était maintenu à une température d'environ 149 C et que le fil était allongé à chaud de 10 % à la température de 149 C.
6 - Ce procédé est le même que le procédé n 3.
On a utilisé les procédés suivants, pour traiter un fil de Dacron monofilament à 15 deniers, fab iqué par la Société "E.I. du Pont".
7 - Ce procédé est le même que le procédé n 1, avec cette différen- ce qu'on utilisait une plaque de chauffage d'une largeur de 22,9 cm, main- tenue à une température approximative de 163 C et que le fil était tiré autour de l'arête de la lame avec une vitesse de 28,3 m/min.
8 - Ce procédé est le même que le procédé n 7, sauf que le fil était allongé à chaud de 5 % à une température de 149 C, avant de passer autour de l'arête de la lame; la plaque de chauffage avait une largeur de 25,4 cm et le fil passait autour de l'arête de la lame à une vitesse de 29,3 m/min.
9 - Ce procédé est le même que le procédé n 8, sauf que le fil é- tait allongé à chaud de 5 % à la température de 204 C.
10 - Ce procédé est le même que le procédé n 3, sauf que le fil était allongé à chaud de 5 % à 149 C.
11 - Ce procédé est le même que le procédé n 10, sauf que le fil était allongé à chaud de 5 % à la température de 204 C.
Après tous ces essais exécutés avec les trois types de fil, on a préparé des échexaux sur une bobine, comme on l'a expliqué pour l'exemple 3, mais on n'a utilisé que 56,7 m de fil pour confectionner chaque écheveau, de manière que celui-ci contienne dans chaque cas 40 spires complètes du fil. On a mesuré dans chaaue cas la longueur de l'écheveau, immédiatement après l'avoir retiré de la bobine et pendant que les quarante spires de fil étaient soumises à une tension totale de.1,63 g. Dans le cas du NYLON 66 et du NYLON 6, on a développé le degré-d'ondulation du fil en immergeant l'écheveau dans de l'eau chaude à 60 C; on a mesuré alors dans chaque cas la longueur de l'écheveau, soumis à un poids de 1,63 g, l'écheveau et le poids étant tous les deux immergés dans l'eau.
Dans le cas des fils de Da- cron, la chaleur était fournie, dans des conditions de tension nulle, dans un four à air sec maintenu à différentes températures que l'on va préciser un peu plus loin. Le fil était maintenu dans le four pendant une minute environ et la longueur de l'écheveau, soumis à un poids de 1,63 g, était mesurée dans l'air.
Les résultats d'une première série des esais décrits ci-dessus ont été résumés dans le tableau suivant.
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TABLEAU IV
EMI19.1
<tb> Fil <SEP> Procédé <SEP> R <SEP> é <SEP> t <SEP> r <SEP> é <SEP> c <SEP> i <SEP> s <SEP> s <SEP> e <SEP> m <SEP> e <SEP> n <SEP> t
<tb>
<tb> Avant <SEP> développement <SEP> Après <SEP> développement
<tb>
<tb>
<tb> par <SEP> la <SEP> chaleur <SEP> par <SEP> la <SEP> chaleur
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> NYLON <SEP> type <SEP> 66 <SEP> n <SEP> 1 <SEP> 24,8 <SEP> 42,8
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 2 <SEP> 31,3 <SEP> 58,1
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 3 <SEP> 5,6 <SEP> 8,9 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> NYLON <SEP> type <SEP> 6 <SEP> n <SEP> 4 <SEP> 5,2 <SEP> 12,5
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 5 <SEP> 23,2 <SEP> 38
<tb>
<tb> n <SEP> 6 <SEP> 4,2 <SEP> 8,
3 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> du <SEP> Température <SEP> du <SEP> four
<tb>
<tb>
<tb> four <SEP> portée <SEP> à <SEP> portée <SEP> à <SEP> 199 C
<tb>
<tb>
<tb> 166 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Avant <SEP> Après <SEP> Avant <SEP> Après
<tb>
<tb> chauf- <SEP> chauf- <SEP> chauf- <SEP> chauf-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fage <SEP> fage <SEP> fage <SEP> fage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> DACRON <SEP> n 8 <SEP> 0,6 <SEP> 57,4 <SEP> 3,4 <SEP> 58
<tb>
<tb>
<tb> n 9 <SEP> 2,8 <SEP> 62,9 <SEP> 4,3 <SEP> 63,7
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 10 <SEP> 0,3 <SEP> 55,8 <SEP> 0,3 <SEP> 57,9
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 11 <SEP> 2,8 <SEP> 48,8 <SEP> 3,7 <SEP> 54,6 <SEP>
<tb>
Pour déterminer la permanence de l'ondulation dans les fils de Dacron, on a effectué aussi des essais ;
ces essais, on traitait le fil et on développait son degré d'ondulation par la chaleur, comme on l'a expliqué précédemment, on immergeait ensuite le fil dans de l'eau chaude à une température de 60 C, tout en le soumettant à une tension approxima- tive de 0,0014 g par denier (un écheveau de 40 spires était soumis à un poids de 1,63 g); la longueur de l'écheveau était mesurée après des pério- des de temps spécifiées. On retirait ensuite les écheveaux de l'eau, on les séchait avec un chiffon, et on les soumettait pendant une heure à une humidité relative de 65 % et à une température de 21 C; on déterminait la longueur des' écheveaux dans l'air, en leur appliquant dans chaque cas un poids de 1,63 g.
Les résultats de ces essais sont donnés dans le tableau suivant :
TABLEAU V
EMI19.2
<tb> Procédé <SEP> R <SEP> é <SEP> t <SEP> r <SEP> é <SEP> c <SEP> i <SEP> s <SEP> s <SEP> e <SEP> m <SEP> e <SEP> n <SEP> t
<tb>
<tb> Avant <SEP> déve- <SEP> ,Après <SEP> dé- <SEP> Après <SEP> immersion <SEP> Après <SEP> sortie
<tb> loppement <SEP> veloppement <SEP> dans <SEP> l'eau <SEP> de <SEP> l'eau
<tb> par <SEP> la <SEP> par <SEP> la <SEP> chaude
<tb> chaleur <SEP> chaleur <SEP> Pendant <SEP> Pendant
<tb>
EMI19.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯5 min.
10 0 min 0
EMI19.4
<tb> TEMPERATURE <SEP> DU <SEP> FOUR <SEP> PORTEE <SEP> A <SEP> 170 C
<tb>
<tb> n <SEP> 7 <SEP> 1,2 <SEP> 53,7 <SEP> 48,5 <SEP> 47,6 <SEP> 46
<tb> n <SEP> 8 <SEP> 0,9 <SEP> 57,4 <SEP> 55,8 <SEP> 55,2 <SEP> 55,2
<tb> n <SEP> 9 <SEP> 2,5 <SEP> 57,7 <SEP> 58,3 <SEP> 57,7 <SEP> 57,4
<tb> n <SEP> 10 <SEP> 1,8 <SEP> 51,6 <SEP> 51,6 <SEP> 50,3 <SEP> 50,9
<tb> n <SEP> 11 <SEP> 2,5 <SEP> 51,6 <SEP> 51,3 <SEP> 50,6 <SEP> 50 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 20>
EMI20.1
<tb> TEMPERATURE <SEP> DU <SEP> FOUR <SEP> PORTEE <SEP> A <SEP> 2000C.
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 7 <SEP> 1,2 <SEP> 52,8 <SEP> 49,7 <SEP> 49,1 <SEP> 47,8
<tb> n <SEP> 8 <SEP> 0,6 <SEP> 57,1 <SEP> 51,6 <SEP> 50,9 <SEP> 50,6
<tb> n <SEP> 9 <SEP> 1,8 <SEP> 57,1 <SEP> 53,4 <SEP> 52,8 <SEP> 51,5
<tb> n <SEP> 10 <SEP> 1,8 <SEP> 49,4 <SEP> 48,5 <SEP> 47,9 <SEP> 47,
5
<tb> n <SEP> 11 <SEP> 2,5 <SEP> 51,9 <SEP> 48,8 <SEP> 48,2 <SEP> 48,2
<tb>
On voit que le degré d'ondulation est, dans tous les cas, sensi- blement permanent après immersion dans l'eau chaude et que tous les procé- dés présentent une certaine amélioration, par rapport au procédé n 7, à l'exception du procédé n 10 dans lequel on fait passer le fil à froid au- tour de la lame et le rétrécissement est développé à une température de 200 C.
En d'autres termes, grâce aux procédés perfectionnés de la présente addi- tion, il est possible .dans la plupart des cas, avec des fils de Dacron, d'obtenir de meilleurs résultats en faisant passer le fil sur l'arête de la lame à froid plutôt qu'à une température élevée.
REVENDICATIONS
1. Appareil pour traiter un fil en mouvement, caractérisé en ce qu'il comprend une lame munie d'une arête aiguë, un dispositif pour faire suivre au fil sous tension un trajet linéaire à angle aigu passant sur 1' arête, l'arête étant disposée au sommet de-cet angle, un dispositif de chauffage pour chauffer le fil sur une partie de son trajet précédant l'angle aigu, et un dispositif pour allonger le fil chaud d'une longueur choisie avant son passage sur l'arête de la lame.