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0 Perfeotionnemonte au filage à sec des matières t11amenta.ir'8 artificielles. " @
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La présente invention concerne un proo6d' 'l' un appareil perfectionnes destinés à la production des =1're. filamentaires par filage à se.
Dans les procédés de filage à aie pour la 1..br1oa... tion de matières tilamenta1res artificielles, on pompe un si- rop ou solution de matière fibrogéne dans un solvant volatil ou on la force par un autre moyen z travers une filière d'ex- trusion ayant un ou plusieurs orifices de filage, la. miert) arrivant dans une enceinte de filage dans laquelle circule un fluide d'évaporation Dans cotte enceinte de filage, les ma-
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titres filamentairee sont solidifiées tandis que la majeure
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partie du solvant qu'elles contiennent est extraite. Les filaments sont ensuite tirés ou étirés de 1'enceinte de fila- ge et peuvent ensuite Être repris en paquets ou autrement trai.. tés.
Le fluide d'évaporation, qui contient à oe stade la va- peur du solvant provenant de l'évaporation des filaments, est évacue de l'enceinte de filage vers un système de récupération du solvant.
Les propriétés des matières filamentaires produi- tes par ce procédé dépendent d'un certain nombre de facteurs, parmi lesquels les vitesses relatives des filaments et du flui- de d'évaporation circulant dans l'enceinte de filage et la température de ce fluide au moment où il vient en contact ini- tial aveo les filaments émergeant de la filière. Pour tenter de régler simultanément l'ensemble de ces facteurs en vue d'ob- tenir des filaments possédant les propriétés requises, les spé- cialistes ont rencontra un certain nombre de difficultés.
Ain- si par exemple, si l'on file avec succès des matières filamen- taires titrant un denier donné et dans une enceinte de filage d'un type donné, et que l'on cherche à réduire le denier du produit, il ne convient pas normalement de modifier la vitesse du fluide d'évaporation à seule fin de changer le denier. Or, la quantité de solvant évaporé* des filaments diminue et il en résulte que le fluide d'évaporation évacué de l'enceinte peut avoir une concentration de vapeur de solvant tellement faible que la récupération de ce solvant ne présente plus aucun attrait sur le plan économique. Par ailleurs, si l'on veut augmenter le denier, on se heurt* à des difficultés d'un autre ordre par suite de l'inaptitude du fluide d'évaporation à ex- traire une quantité suffisante du solvant des filaments.
Des difficultés du même genre se posent quand on cherche à augmen- ter ou à diminuer la vitesse de filage.
La présente invention a pour but de fournir un
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,procédé et un appareil pour la production de matières filiimen- talures par filage à ses, permettant d'éliminer ou de réduire ces inconvénients*
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Selon la présente invention, un procédé de .production de matières filamentaires consiste à extruder une so- lution de filage dans un fluide d'évaporation qu'on fait cir- culer continuellement à travers un système couvrant toute la longueur de la zone de filage; à extraire du système en dehors de la zone de filage une partie du fluide d'évaporation conte. nant de la vapeur du solvant en provenance des matières en coure de filage;
et 4 introduire dans le système à l'extérieur
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de la zone de filage des nouvelles quantités de fluide d'eva- poration fraie exempt de vapeur de solvant pour remplacer la Quantité enlevée, le système étant agence de façon que le sol-
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vant, après avoir été évaporé de la eana de filage, reste on phase vapeur pendant toute la durée de son séjour dans le oye- témoo De préférence, le fluide d'évaporation circule â trg- vers la zone de filage dans le mime sons que celui du trajet des filaments.
De préférence, on effectue l'enlèvement et le
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remplacement du fluide d'évaporation à des débite tels qun la teneur en vapeur de solvant dans le fluide d'évaporation admis dans la zone de filage est maintenue à une valeur sensiblement éclatante. On peut faire passer le fluide d'évaporation ex- trait du système dans un système de récupération du solvant
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cocne il est usuel.
En réglant la quantité du fluide dliyapo- ration qui est enlevée et celle qui est remplacée, on est en mesure de régler la concentration de la vapeur de solvant dans
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le fluide d'évaporation à un niveau donné approprié sans imposer de restrictions sur la vitesse de circulation du fluide dans la zone de filage, sur le denier des filaments produits et'en- fin sur la vitesse de filage.
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On peut chauffer le fluide d'évaporation douîo la
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zone de filage et il est généralement recommande de régler également sa température peu de temps avant son recyclage à la zone de filage après paasage dans le système de circulation Il est également très souhaitable que le fluide d'évaporation pénètre dans la sone de filage au voisinage du point d'extra* sion et sous forme d'un courant pratiquement non turbulent, car une turbulence excessive dans ce courant et à ce point particulier influe de façon fâcheuse sur les propriétés des filaments,
en provoquant des cassures fréquentes et ainsi des interruptions dans la continuité du filage*
L'invention fournit également un appareil appro- prié pour la mise en oeuvre de ce procédée ledit appareil com- prenant une enceinte de filage sensiblement verticale; une filière d'extrusion à l'extrémité supérieure de l'enceinte et à travers laquelle une solution de filage peut être extrudés dans ladite enceinte; un moyen pour fournir de la solution de filage sous pression à la filière; des moyens pour retirer le fluide d'évaporation d'une extrémité ( de préférence de l'ex- trémité inférieure ) de l'enceinte et pour le retourner à l'autre extrémité, tout en maintenant sa teneur en solvant à pou près entièrement en phase vapeur;
un moyen pour extraire de l'appareil une partie du fluide d'évaporation après sa sor- tie de l'enceinte; et un moyen pour envoyer du fluide d'évapo- ration frais, ne contenant pas de vapeur de solvant, dans l'appareil et à l'extérieur de l'enceinte pour remplacer la quantité ainsi enlevée.
De préférence, l'appareil comprend également un dispositif pour chauffer l'enceinte et un échangeur de chaleur à travers lequel le fluide d'évaporation passe peu de temps avant son retour dans l'enceinte et dont la température eat régalble à une valeur désirée quelconque*
Comme il a déjà été dit, il est recommandé que le
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fluide d'évaporation soit admis dans l'enceinte de filage soue forme d'un courant non turbulent, et à cette fin, il est pré- férable d'introduire ce fluide dans l'enceinte à travers un dispositif de profilage, par exemple le dispositif du type gé- néral décrit dans le Brevet Britannique n' 717.156 du 20 novem- bre 1952.
Un tel dispositif de profilage comprend un passage annulaire, de préférence d'une aire de section droite uniforme, coaxial avec la filière d'extrusion et se terminant approxi- mativement au niveau de la face d'extrusion de la filière, ce passage étant cloisonne longitudinalement sur une partie de sa longueur au moins par deux ou plusieurs ailettes. Avanta- geusement, le passage est d'une forme tronconique ayant un dia- mètre qui décroît dans le sens descendant, c'est-à-dire en direction de son orifice; dans ce cas la largeur du passage augmente de préférence avec une diminution de son diamètre de telle sorte que l'aire de la section droite reste uniforme eur toute la longueur et est de préférence égale à celle de l'en... ceinte de filage.
L'effet de ce dispositif de profilage pour rédui- re la turbulence peut être encore renforce en envoyant le fluide d'évaporation dans l'appareil à travers un collecteur compre- nant un réservoir de stabilisation, grâce à quoi les faibles variations de la pression dans le fluide d'évaporation peuvent être égalisées* Par exemple le collecteur peut comprendre une chambre annulaire percée dans sa paroi latérale d'ouvertures régulièrement espacées pour admettre le fluide d'évaporation,
et aussi d'une ouverture dans son fond en communication directe avec le dispositif de profilage. Avantageusement cette derniè- re ouverture dans le fond du collecteur est protégée par une chicane montée à à l'intérieur du collecteur pour empêcher ainsi un écoulement direct du fluide d'évaporation depuis les ouver- tures dans la paroi latérale et jusqu'à cette ouverture dans
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le fond* La partie du collecteur surplombant la chicane sert de réservoir de stabilisation pour le fluide d'évaporation*
Un mode de réalisation préféré de l'invention va maintenant être décrit plus en détail en se référant au dessin annexe sur lequel - la figure 1 est une vue de
cote de l'appareil de filage: - la figure 8 est une ooupe transversale par la ligne 2-2 de la figure 1 dans le sens des flèches; et - la figure 3 est une coupe transversale à plus grande échelle par la ligne 3-3 de la figure 1 dans le sens des flèches.
L'appareil comprend une enceinte de filage cylin- drique 11munie d'un enroulement chauffant 12 qui peut être construit en plusieurs sections, dont chacune est commandée individuellement, pour permettre ainsi de régler de la façon désirée le gradient des températures sur la longueur de l'on- ceinte. A l'extrémité supérieure de l'enceinte Ilest monté un dispositif de profilage 13 dont la construction et le rôle vont être décrits plus en détail ci-après* Un pré-chauffeur de solution à filtre à bougie 14,recevant la solution de fila- ge à travers un conduit 15,
est monté à l'intérieur du dispo. sitif de profilage 13 et porte une filière 16 à travers la- quelle la solution est extrudée pour former un fil 17. Dans le fond de l'enceinte de filage 11 est ménagée une chambre 18 à travers laquelle le fil pasoe sur son chemin vers une roue d'alimentation 19 qui le dirige à un dispositif de reprise ( non représenté ) ou à tout autre appareil de traitement textile.
Un conduit 20 pour le fluide d'évaporation fait communiquer la chambre 18 avec une chambre 21 qui joue le rôle d'un épurateur du fil dont l'action se manifeste lors d'une rupture dans le fil 17, en entraînant les fragmenta de ce fil
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dans le courant du fluide d'évaporât ion sortant de la cluimbre 18 Un conduit 22 part de la chambre 21 vers un ventilateur 230 et de la un autre conduit 24 traverse un échangeur de cha- leur 29 pour déboucher dans un distributeur semi-circulaire 26 alimentant un collecteur 27 en des pointa diamétralement oppo- ses. Ce collecteur 27 alimente le dispositif de profilage 13,
de sorte que le fluide d'évaporation réintègre ainsi l'enceinte
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Il* Les aires de section droite des deux branches du d,atr'au. leur semi-circulaire 26 ont leur somme égale à l'aire de sec- tion droite du conduit 24, en vue d'éviter des changement* de
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la pression ou de la vitesse du fluide d'évaporation c:4-mtlant dans le aystème, Un milieu de transmission de chaleur, r exemple de la vapeur d'eau, est fourni à l'echangeur 2 Wra.. vers un conduit 28 et quitte l'echangeur par un conduit K9< - La. température du fluide d'évaporation à la sortie de l'<{ohan- geur 25 est réglée automatiquement à l'aide d'un thermov;
at 31 qui commande une soupape 32 interposée dans le ooxdu.,i.w 28-, pour augmenter ou réduire le débit du milieu de tranemittieton de chaleur à travers l'échangeur. Un conduit 33 se raooocdu au conduit 22 et aboutit à un système de récupération do sol- vant ( non représenté )t ledit conduit étant muni d'une sou- pape 34, d'un orifice à clapet 35 et d'un manomètre 56, lequel
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ensemble peut être remplacé éventuellement par un autre jlispo- eitif de mesure d'écoulement, par exemple un d6bit-*ètrié., Du fluide d'évaporation frais est introduit dans le conduit 22 à travers un filtre de dépoussiérage 37 et d'un conduit 38 muni d'un orifice à clapet 39 et d'un manomètre 41,
ou d'un autre
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type de mesureur d'écoulement. Les quantités du fluide d'êva- poration contenant de la vapeur de solvant à la sortie lu lys- tème et du fluide d'évaporation frais entrant dans le systeae
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sont réglées selon les données apparaissant sur les ot4l'te4w des dispositifs de mesure des débits, en agissant o4ozfimriat sur
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la soupape 34, et en permettant ainsi de maintenir à la valeur désirée la concentration de la vapeur de solvant dénia le fluide circulant dans le système.
Le collecteur 27 comprend une chambre annulaire 44 délimitée par une enveloppe cylindrique 42 et un élément cylindrique intérieur et coaxial 43 qui entoure une partie du préchauffeur de solution 14. Une plaque supérieure annulaire 40 sert à fermer la chambre 44 dans le haut et une plaque de base annulaire 50 s'étend depuis l'extrémité inférieure de l'enveloppe 42 pour venir très près de l'élément cylindrique 43, sans toutefois le toucher, et formant avec cet élément une ouverture annulaire 47 communiquant avec le dispositif de profilage 13.
Légèrement au dessus de la plaque de base 50, une plaque annulaire 45 est fixée à l'élément cylindrique 43 et vient presqu'au contact de l'enveloppe 42, en définissant - avec elle un passage annulaire 46. L'espace définit par l'on.. veloppe 42, l'élément cylindrique 43,
la plaque supérieure 40 et la plaque annulaire 45 forment un réservoir de stabilisation servant 4 égaliser les petites variations de pression du fluide d'évaporation traversant le collecteur
Le dispositif de profilage 13 comprend un élé- ment cylindrique 48 dont le diamètre est égal au diamètre ex- térieur de l'ouverture annulaire 47 et qui bute sur le pourtour de ladite ouverture en se prolongeant ensuite vers le bas sous forme d'un élément tronconique 49 convergent vers le bas et dont l'extrémité inférieure est de même diamètre que l'extrémi- té supérieure de l'enceinte de filage 11,
ledit élément tronco- nique venant buter sur cette enceinte et se raccordant à elle par un manchon 51 Un élément 53 qui constitue en réalité un prolongement de l'élément cylindrique 43 est supporté par une série d'ailettes 52, intérieurement et coaxialement de l'élé- mont cylindrique 48 et de l'élément tronoonique 49. l'élément
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53 présente une partie supérieure cylindrique 54 coaxiale avec l'élément cylindrique 48 et définissant avec lui un passage annulaire 55 et une partie conique inférieure 56, convergent vers le bas et coaxiale avec l'élément tronoonique 49 avec lequel elle définit un passage annulaire 57.
Avantageusement, la paroi de la partie tronconique 56 présente une conicité légèrement plus prononcée que la paroi de l'élément tronoonique 49, de telle aorte que l'aire de la section droite du passage annulaire 47 reste sensiblement uniforme, maigre la diminution de son diamètre, en évitant ainsi des changement de la vitesse du fluide d'évaportation circulant dans cet élément. De plus, il est désirable que les aires des sections transversales du passage annulaire 46 de l'ouverture annulaire 47 et des passa- ges annulaires 55 et 57 soient toutes égales entre elles et à celle de l'enceinte de filage 11.
Le cas échéant, des ai- lettes de profilage peuvent être prévues dans le passage annu- laire 55, de la marne façon que dans le passage annulaire 57.
En fonctionnement de cet appareil, le ventilateur 23 provoque une circulation continue d'un courant de fluide d'évaporation à travers le système, comprenant l'enceinte do filage 11, la chambre 18, le conduit 20, la chambre 21, les conduits 22 et 24, l'échangeur de chaleur 25, le distributeur 26, le collecteur 27 et le dispositif de profilage 13. Pour régler la vitesse de ce courant du fluide d'évaporation dans l'enceinte 12, on peut agir sur la vitesse du ventilateur 23 ou avoir recours un autre moyen convenable.
De même, la température du fluide d'évaporation au moment ou il se népare initialement de la matière extrudée peut être amende la valeur désirée en agissant sur le thermostat 31 et en réglant l'échan- geur de chaleur 25, tandis que le gradient des températures sur la longueur de l'enceinte de filage reste sous commande de l'en- roulement chauffant 12, On extrait continuellement une partie
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du courant en circulation du fluide d'évaporation vers un système de récupération du solvant à travers le conduit 33, et en môme temps des nouvelles quantités de fluide d'évaporation frais pénètrent dans le courant à travers le filtre de dépous- siérage 37 et le conduit 38,
Les dimensions de l'enceinte 11 sont choisies pour avoir un écoulement du fluide d'évaporation dans cette enceinte, suffisant pour permettre l'enlèvement de la majeure partie du solvant des matières de plus fort denier qu'on désire filer* Si l'on désire alors procéder au filage de filaments de plus faible denier, il suffit de remettre en circulation, un débit plus important du fluide d'évaporation, en augmentant ainsi la concentration de la vapeur de solvant dans ce fluide à la valeur désirée.
L'appareil de filage selon l'invention peut également être utilisé sans remise en circulation du fluide d'évaporation, par exemple quand on désire tout simplement régler la température du fluide d'évaporation au moment de son contact initial avec la matière extrudée, ainsi que le gradient des températures sur la longueur de l'enceinte de filage. Dans ce cas, une soupape ou son équivalent doit être montée dans le conduit 22 entre les raccordements avec les conduite 33 et 38, la remise en circulation du fluide pouvant ainsi être in- terrompue à la demande.
Le procédé et l'appareil de l'invention ont une utilité particulière pour le filage des matières filamentaires par voie sèche, à, des vitesses de filage supérieures à 600 mè- très/minute) ( mesurées au point où les filaments mont extrait. de l'enceinte de filage ), et à des vitesses linéaires d'écou- lement du fluide à travers l'enceinte au dessus de 15 autres à la minute, car à ces vitesses élevées, les difficultés pré- cédemment mentionnées deviennent les plus prononcées.
Parmi les matières fibrogènes qu'on peut filer
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selon Invention, il convient de citer les entera et 4f1tlero organiques de la cellulose, par exemple l'acétate, le p:C'Clpio- natte, le butyrate, l'acétate-butyrate et l'aoétate-prop1<mat. de cellulose, ainsi que 196-L',-yl-celluloseo et d'autres entières fibrog?moo comme le chlorure, l'acétate ou l'alcool de jolyvl- nyle et le polyacrylonitrïlo.
Parmi les solvants volatile dans lesquels con matières peuvent être dissoutes, on mention- nera par exemple l'acétone, le chlorure de méthyle, Ildt;4a=lt l'eau et la. d1métbyl...tormam:lde. les fluides d'evaporatm utilisables sont l'anhydride carbonique et l'azote* biiqUd
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l'utilisation de l'air soit la plus courante pour des ¯sfii.l#ûô économiques., Ainsi, par exemple, l'invention est app1(ln.b1. z la fabrication de filaments d'acétate de cellulose pti- fila* go d'une solution d'acétate de cellulose dans Itac4tonsi, avec
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l'air servant de fluide d'évaporation.. ;
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R B 3 17 M E - A9m P=Oédé de production de matières td.J1"", tairen par filage as. sec, caractérisé par les pointa suivants, séparément ou en combinaisons t
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Il consiste à extruder une solution dit filage
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dans un fluide d'évaporation qu'on fait circuler oontin\1.11o-
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ment 4 travers un système couvrant toute la longueur de la
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zone de filage; à extraire du système en dehors de la Mac de
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filage une partie du fluide d'évaporation contenant de le va- peur du solvant en provenance des manières en coure de filage;
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.