Procédé de fabrication d'un produit élastique à partir de mèches textiles, et produit élastique obtenu par ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé de fabrication d'un produit élastique à partir de mèches textiles. Elle comprend en outre un produit élastique obtenu parce pro cédé.
On sait que les fibres textiles possèdent une élasticité propre qui est variable d'une espèce de fibre à. une autre espèce. En tordant ensemble ces fibre. sous la forme -d'un élé ment linéaire, on produit un accrochage des différentes fibres entre elles et l'on constitue des éléments linéaires .dont la force et l'élas ticité augmentent, jusqu'à certaines limites, au fur et à mesure de la torsion. La force maxima est obtenue par une torsion -dite tor sion saturante. Le maximum d'élasticité est obtenu par un complément de torsion.
En retordant ensemble plusieurs éléments li néaires très tordus, on forme un câble et on arrive encore à augmenter l'élasticité de l'élé ment final.
On sait, d'autre part, que, quel que soit le traitement que l'on fait -subir aux fibres, il est impossible de faire pénétrer -des sub stances telles que le caoutchouc, à l'intérieur d'éléments linéaires formés de fibres assem blées, -dès que la torsion donnée à ces fibres a atteint une limite relativement peu élevée.
D'autre part, on se trouve en présence d'une demande de plus en plus développée d'articles possédant une forez maxima -et en même temps une grande élasticité, à savoir une élasticité dépassant notablement l'élasti cité ,de la. fibre proprement dite. Enfin, l'in dustrie demande des éléments linéaires ou des tissus imprégnés -de matière élastique ou plas tique et possédant une élasticité élevée.
Les produits actuels sont, en général, loin de répondre à ces; conditions. Certains d'entre eux ont une élasticité initiale assez grande, tels que les câblés, par exemple, mais ils pré sentent une très faible faculté d'imprégnation en raison -du resserrement de leurs fibres et ils ont l'inconvénient d'être très peu compres sibles transversalement, ce qui fait que lors qu'ils sont en contact les uns avec les autres et qu'ils sont soumis à des effets -de flexion, ils agissent l'un à l'égard de l'autre comme le feraient .des limes.
D'autres produits, tout en présentant une faculté d'imprégnation poussée très profondé ment, présentent le -désavantage -de manquer complètement d'élasticité.
Le procédé que comprend l'invention per met la fabrication d'un produit élastique à partir de mèches textiles non résistantes à la rupture. Il est caractérisé en -ce qu'on tord individuellement -dans le même sens des mè ches de textiles, de telle sorte qu'elles ne puissent plus être étirées sensiblement, puis qu'on assemble ces mèches parallèlement et qu'on leur imprime une torsion en sens in verse, la torsion individuelle et la torsion d'assemblage étant telles qu'on amène les fi bres de -chaque mèche à se trouver juxtapo sées sans exercer de -compression sensible les unes sur les autres.
Le produit élastique que comprend l'in vention est caractérisé en .ce qu'il est constitué par au moins deux mèches assemblées par torsion en sens inverse de leur torsion indi viduelle et d'un nombre de tours sensiblement égal, et dont les fibres forment un faisceau d'hélices -de même pas, enroulées sur -des cy lindres parallèles de même diamètre et juxta posées sans pratiquement se recouper, ce pro duit étant très ouvert et présentant .des qua lités remarquables d'élasticité et .de force, de compressibilité transversale élevée,
ses fibres n'étant pas -comprimées les unes les autres et pourtant accrochées énergiquement les unes aux autres.
Dans une forme d'exécution spéciale du procédé que comprend l'invention, on donne aux mèches individuelles une torsion sensi blement la même pour chacune d'elles et on assemble lesdites mèches par une torsion in verse d'un nombre de tours sensiblement égal à celui -de la torsion individuelle de chaque mèche.
Par le fait des propriétés mentionnées plus haut, le produit que comprend l'invention éli mine les inconvénients que présentent les pro duits connus, inconvénients cités au début. Ce produit possède donc de hautes qualités d'élasticité sans diminution de sa force; il présente une compressibilité transversale éle vée et il est très ouvert, c'est-à-dire qu'il peut être imprégné ultérieurement de matière élastique.
Le produit que comprend l'invention peut subir ultérieurement un traitement de con traction -et -de gonflement, -ce traitement ne faisant évidemment pas partie du procédé que comprend l'invention. Ce traitement peut, par exemple, être opéré soit au moyen d'al- calis, soit au moyen d'acides, soit au moyen d'autres agents hydrolysants, mais les alcalis ou les acides donnent -de meilleurs résultats. L'effet optimum est atteint par les alcalis, notamment par la soude, dans des conditions données de concentration, -de température et de durée.
Le traitement par ces agents met l'opéra teur en possession d'un produit gonflé et con tracté dans lequel, grâce à la faible torsion initiale, les fibres ne sont pas .sensiblement. comprimées les unes -contre les autres. L'accro chage réciproque des fibres -est cependant .suf fisamment augmenté par le traitement en question pour que la résistance à la. rupture du produit obtenu atteigne un degré élevé.
L'élasticité a, elle-même, .crû dans des propor tions considérables et cela non seulement du fait .de la transformation,d-e la matière de la fibre en une matière plus élastique, mais en core du fait de l'état auquel le produit ini tial s'est trouvé amené. De plus, l'élasticité rémanente -d'un tel produit traité, c'est-à-dire l'élasticité qui subsiste après une traction sous une force dépassant celle qui produit le premier allongement permanent, est beaucoup plus grande.
Le produit que comprend l'invention peut aussi être soumis ultérieurement à une impré gnation au moyen de matières élastiques ou plastiques, ce traitement d'imprégnation ne faisant pas non plus partie du procédé que comprend l'invention.
L'imprégnation peut avoir lieu, soit au moyen de suspension ou dispersion naturelles ou synthétique, concentrées ou non, de caaut- chouc ou autre matière élastique ou plastique (balata, ete.) ou bien au moyen d'une -disso lution de ces matières dans un solvant volatil.
L'imprégnation peut avoir lieu par appli cation extérieure au pinceau ou à. la machine à calandrer ou, suivant le cas, par trempage, avec ou sana intervention .du vide ou de la pression et avec ou sans préparation spéciale (le la fibre pour favoriser la pénétration de la substance imprégnante.
Lie dessin annexé illustre, à titre d'exem ple et schématiquement, une forme d'exécu tion du produit que -comprend l'invention.
On fait tout d'abord les hypothèses sui vantes: 1 o Les fibres sont considérées comme étant des éléments linéaires continus; <B>20</B> Les mèches sont d'un faible diamètre et ont subi une torsion relativement faible (200 tours par mètre, par exemple);
30 Il n'y a. pas glissement .d'une mèche pal rapport à l'autre lors de leur enroulement. On remarque tout .d'abord que les fibre: clans une mèche, ayant subi une certaine tor sion, se trouvent enroulées suivant -des hélices de même pas, puisqu'elles ont toutes ,subi la même torsion correspondant au même nombre de tours par unité de longueur, à gauche par exemple. On a désigné par h le pas des hé lices.
De même, les mèches que l'on a assemblées et retordues ensemble en sens invertie de leur torsion initiale (donc à droite) et d'un même nombre de tours, se trouvent enroulées, dans leur ensemble, suivant des hélices de même pas.
En fib. 1 du dessin ci-joint, on a repré senté une élévation et quatre vues en plan montrant ce qui se passe dans des plans de cotes -différant -d'un quart -de pas.
Dans 1a fig. 2, on a, conservé le même mode -de représentation que pour la fig. 1 et on y a. étudié les fibres situées à équidistance (les fibres extrêmes et moyenne de la mèche, par exemple les fibres (e., e'.) et (fa fi.).
Afin de simplifier le -dessin, on n'examine que ce qui se passe dans une seule mèche, l'autre mèche se déduisant de la première par une rotation de 180 autour .de l'axe 00', ou par translation de
EMI0003.0041
le long ,de cet axe.
On a désigné par h le pas des hélices. Dans le plan de cote 0 (fig. 1), on a indiqué le cercle de rayon r (coupe .de mèche). Lors de l'enroulement @de cette mèche; le point le plus à gauche, aa, décrira un cercle de rayon 2 r autour -du point o qui restera fixe.
Si l'on considère alors la fibre qui, dans le plan -de cote 0, passe en<I>(a,, a'.),</I> .dans le plan de note
EMI0003.0053
la mèche aura tourné d'un quart -de tour à droite et occupera. la position indiquée dans la vue en plan correspondante. Dans ce -dépla- ment, (0, 0') est resté le même, le point a, est devenu le point le plus bas.
Mais dans la mèche elle-même, la fibre tournant vers la gauche, au bout d'un quart de pas, a fait un quart de tour du cylindre sur lequel elle s'en roule; donc la fibre qui, dans le plan de -cote 0 ae projetait horizontalement en ao, aura clans le plan .de este
EMI0003.0067
un point se projetant <I>en (al,</I> a'1).
Pour les. mêmes raisons, cette fibre aura, dans le plan de,cote
EMI0003.0072
un point se projetant en (a2, a'2), puis en (a3, a'3) dans le plan -de cote
EMI0003.0077
et .enfin -en<I>(a4,</I> a'4) -dans le plan de cote
EMI0003.0079
= h.
La fibre se déroule donc suivant une hélice qui se projette verticalement suivant <B>ai,</B> a', <I>a'2,</I> a',,, a'4 ou<I>A'</I> et horizontalement suivant <I>a.,</I> a.,, a2, a3, <I>a4,</I> ou, -en superposant les quatre vues en plan qui n'ont ,été -décalées que pour simplifier le dessin, 1e cercle A.
En recommençant le même raisonnement pour les fibres passant en (c,, ci.), on obtient des hélices<I>(C, C')</I> et<I>(D, D').</I>
Si l'on -considère la fibre moyenne (b(,, b',) -de la mèche, et qui, dans cette mèche était une droite, comme elle se trouve à une distance r de l'axe:
00', elle décrira encore une hélice à -droite-de rayon<I>r</I> et de pas<I>h,</I> Le même, raisonnement, s'appuyant sur les données @de l'épure, montre (fig. 2) que ces fibres se mettent sous la forme -des hélices <I>(E,<B>E)</B></I> et<I>(F, F)</I> -de diamètre r et de pas h; ce qui est le cas de toutes les hélices <I>A,</I> B, <I>C, D,</I> E, F que nous avons obtenues.
Il ressort de ce qui précède que partant de ,deux méches dans lesquelles les fibres dé crivaient des hélices de même pas, mais dont le diamètre variait de 0 à r -et enroulées à gauche, on obtient un produit dans lequel toutes les fibres, sans exception, se mettent sous la forme d'hélices -de même pas la et ins crites sur des cylindres parallèles fictifs de même .rayon .constant r, toutes ces hélices étant enroulées à droite.
On peut donc dire que toutes les fibres constituant le produit ainsi obtenu :décrivent dans l'espace des hélices égales et superpo sables par simple translation.
Toutes les fibres d'une mèche se trouvent donc juxtaposées sans tension et n'exercent les unes sur les autres ni pression, ni réaction, c'est ce qui explique l'état de foisonnement,de ce produit, ainsi que la grande élasticité, la grande compressibilité transversale des fibres, et leur facile pénétration à caeur par tous agents suffisamment liquides. Ces conclusions ne sont évidemment que théoriques, mais les hypothèses faites sont si voisines de la réa lité que les résultats obtenus correspondent très sensiblement à -ce qui est obtenu en pra tique.
Le coton est un textile qui se prête parti culièrement bien .à la fabrication -du produit selon l'invention. Toutefois, d'autres textiles comme, par exemple, le jute, le lin, le chanvre la ramie et les autres textiles analogues peu vent également être utilisés avec un grand succès.
Voici une forme d'exécution -du procédé que comprend l'invention: On prend une mèche de préparation de filature, en coton ne possédant par conséquent aucune résistance sensible à la rupture et -on lui donne une torsion de, par exemple, deux cents tours à droite.
On .dispose parallèlement à cette dernière une seconde mèche tordue dans les mêmes conditions, puis l'on donne à, l'ensemble ainsi formé une torsion de deux cents tours à gauche autour d'un axe hypo thétique commun aux deux mèches -et pas sant par l'axe -de figure de l'ensemble formé par les deux mèches parallèles. Par l'effet de cette torsion inverse, on constitue un produit très ouvert, et -en état d'équilibre, dans le quel la compression réciproque des fibres les unes sur les autres se trouve pratiquement supprimée.
Le produit ainsi constitué est prêt à tout traitement ultérieur susceptible de dé velopper ses qualités de force et d'élasticité, notamment à la transformation de sa cellulose en hydrocellulose -et à son imprégnation par des matières élastiques m-L plastiques.
Un tel produit élastique a, par exemple, une résistance à la rupture de 9,5 kg avec un allongement,de 36 jo à un poids de 500 mmg par mètre.
En pratique, on prendra., par exemple, deux mèches -de coton pesant au total 380 mmg par mètre, -et on les tordra à 140 tours par mètre à droite, puis, après assem blage, à 140 tours par mètre à gauche.
Les différentes formes d'exécution .du produit que comprend l'invention trouvent leur application pour la constitution de tous articles comprenant -des fils retors qui re- quièrent des qualités .de résistance et d'élas ticité.
Sans que la liste qui suit .soit limitative en ce qui concerne les applications possibles des formes -d'exécution de ce produit, on peut citer les retors destinés à entrer, après trai tement et imprégnation, dans la constitution des câblés, cordes, tresses, tissus entrant dans la constitution -de courroies de transmission, sangles, courroies de transporteur, tuyau J'ar- rosage ou d'incendie, bâches,
sacs (principale ment les sacs devant supporter les chocs), cordes, filets -de pêche, filtres, lacets -de chaus sures, garnitures de cardes, joints, le gui- page, etc.
Process for manufacturing an elastic product from textile rovings, and elastic product obtained by this process. The present invention comprises a process for manufacturing an elastic product from textile rovings. It further comprises an elastic product obtained by a process.
It is known that textile fibers have an inherent elasticity which is variable from one species of fiber to. another species. By twisting these fibers together. in the form of a linear element, the various fibers are attached to each other and linear elements are formed, the strength and elasticity of which increase, up to certain limits, as and when of the twist. The maximum force is obtained by a so-called saturating torsion. The maximum elasticity is obtained by a complement of torsion.
By twisting together several very twisted linear elements, a cable is formed and the elasticity of the final element is further increased.
We know, on the other hand, that, whatever the treatment which is made -subject to the fibers, it is impossible to penetrate -sub stances such as rubber, inside linear elements formed of fibers assembled, as soon as the twist given to these fibers has reached a relatively low limit.
On the other hand, there is a demand for more and more developed articles having a maximum drill -and at the same time a great elasticity, namely an elasticity notably exceeding the elasticity, of the. fiber itself. Finally, the industry requires linear elements or fabrics impregnated with elastic or plastic material and having high elasticity.
Current products are, in general, far from meeting these; conditions. Some of them have a fairly large initial elasticity, such as cords, for example, but they have a very low impregnation capacity due to the tightening of their fibers and they have the disadvantage of being very weak. compress transversely, so that when they are in contact with each other and are subjected to bending effects, they act towards each other as they would. files.
Other products, while having a very deep impregnation faculty, have the disadvantage of completely lacking elasticity.
The process which the invention comprises allows the manufacture of an elastic product from textile wicks not resistant to breakage. It is characterized in -that one twists individually -in the same direction of the strands of textiles, so that they can no longer be substantially stretched, then that these strands are assembled in parallel and that they are printed with a torsion in reverse direction, the individual torsion and the assembly torsion being such that the fibers of each strand are brought to be juxtaposed without exerting appreciable compression on one another.
The elastic product that the invention comprises is characterized in that it consists of at least two strands assembled by twisting in the opposite direction to their individual twist and of a substantially equal number of turns, and the fibers of which form a bundle of propellers - of the same pitch, wound on - parallel cylinders of the same diameter and juxtaposed without practically intersecting each other, this product being very open and exhibiting remarkable qualities of elasticity and .de force, of high transverse compressibility,
its fibers not being compressed to each other and yet energetically attached to each other.
In a special embodiment of the process included in the invention, the individual wicks are given a twist substantially the same for each of them and said wicks are assembled by a reverse twist of a number of turns substantially equal to that of the individual twist of each bit.
By virtue of the properties mentioned above, the product which the invention comprises eliminates the drawbacks presented by the known products, drawbacks mentioned at the start. This product therefore has high qualities of elasticity without reducing its strength; it has a high transverse compressibility and it is very open, that is to say it can be subsequently impregnated with elastic material.
The product which the invention comprises can subsequently undergo a tensile-and-swelling treatment, -this treatment obviously not forming part of the process which the invention comprises. This treatment can, for example, be carried out either by means of alkalis, or of acids or of other hydrolysing agents, but alkalis or acids give better results. The optimum effect is achieved by the alkalis, in particular by soda, under given conditions of concentration, temperature and duration.
Treatment with these agents puts the operator in possession of a swollen and contracted product in which, thanks to the low initial twist, the fibers are not sensibly. compressed against each other. The reciprocal attachment of the fibers, however, is sufficiently increased by the treatment in question for resistance to. breakage of the product obtained reaches a high degree.
The elasticity itself has increased in considerable proportions and this not only because of the transformation of the material of the fiber into a more elastic material, but also because of the state in which the initial product has been brought in. In addition, the residual elasticity of such a treated product, that is to say the elasticity which remains after traction under a force exceeding that which produces the first permanent elongation, is much greater.
The product which the invention comprises can also be subsequently subjected to an impregnation by means of elastic or plastic materials, this impregnation treatment not forming part of the process which comprises the invention either.
Impregnation can take place either by means of natural or synthetic suspension or dispersion, concentrated or not, of rubber or other elastic or plastic material (balata, ete.) Or by means of a -disso lution of these materials in a volatile solvent.
The impregnation can take place by external application with a brush or with. the calendering machine or, as the case may be, by soaking, with or without the intervention of vacuum or pressure and with or without special preparation (the fiber to promote the penetration of the impregnating substance.
The accompanying drawing illustrates, by way of example and schematically, one embodiment of the product that the invention includes.
First of all, the following assumptions are made: 1 o The fibers are considered to be continuous linear elements; <B> 20 </B> The bits are of small diameter and have undergone relatively low twisting (200 turns per meter, for example);
30 There is. no slippage. of one bit pale relative to the other during their winding. We notice first of all that the fibers: in a wick, having undergone a certain tor sion, are wound up following helices of the same pitch, since they have all undergone the same twist corresponding to the same number of turns by unit of length, for example on the left. The pitch of the propellers has been designated by h.
Likewise, the strands which have been assembled and twisted together in the direction inverted from their initial twist (therefore to the right) and by the same number of turns, are wound, as a whole, following helices of the same pitch.
In fib. 1 of the attached drawing, we have shown an elevation and four plan views showing what happens in planes of dimensions -different-of a quarter-step.
In fig. 2, the same mode of representation as for FIG. 1 and there is. studied the fibers located equidistant (the extreme and medium fibers of the wick, for example fibers (e., e '.) and (fa fi.).
In order to simplify the drawing, we examine only what happens in a single wick, the other wick being deduced from the first by a rotation of 180 around the axis 00 ', or by translation of
EMI0003.0041
along this axis.
The pitch of the propellers has been designated by h. In the plane of dimension 0 (fig. 1), we have indicated the circle of radius r (cut of bit). When winding @de this wick; the point furthest to the left, aa, will describe a circle of radius 2 r around the point o which will remain fixed.
If we then consider the fiber which, in the plane of dimension 0, passes to <I> (a ,, a '.), </I>. In the note plane
EMI0003.0053
the bit will have turned a quarter-turn to the right and will occupy. the position shown in the corresponding plan view. In this movement, (0, 0 ') remained the same, point a, became the lowest point.
But in the wick itself, the fiber turning to the left, after a quarter of a step, has made a quarter of a turn of the cylinder on which it is rolled; therefore the fiber which, in the plane of -cote 0 ae projected horizontally in ao, will have cl in the plane of east
EMI0003.0067
a point projecting <I> into (al, </I> a'1).
For the. same reasons, this fiber will have, in the plane of, side
EMI0003.0072
a point projecting at (a2, a'2), then at (a3, a'3) in the dimension plane
EMI0003.0077
and. finally -in <I> (a4, </I> a'4) -in the dimension plane
EMI0003.0079
= h.
The fiber therefore unwinds along a helix which projects vertically along <B> ai, </B> a ', <I> a'2, </I> a' ,,, a'4 or <I> A ' </I> and horizontally following <I> a., </I> a. ,, a2, a3, <I> a4, </I> or, - by superimposing the four plan views which have not been - offset only to simplify the drawing, the 1st circle A.
By repeating the same reasoning for the fibers passing through (c ,, ci.), We obtain helices <I> (C, C ') </I> and <I> (D, D'). </I>
If we -consider the average fiber (b (,, b ',) -of the wick, and which, in this wick was a straight line, as it is at a distance r from the axis:
00 ', it will still describe a right-hand helix with radius <I> r </I> and pitch <I> h, </I> The same, reasoning, based on the data @ of the drawing , shows (fig. 2) that these fibers take the form of the helices <I>(E,<B>E)</B> </I> and <I> (F, F) </I> of diameter r and pitch h; which is the case for all the <I> A, </I> B, <I> C, D, </I> E, F helices that we have obtained.
It emerges from the foregoing that starting from two strands in which the fibers described helices of the same pitch, but whose diameter varied from 0 to r -and wound on the left, we obtain a product in which all the fibers, without exception, are in the form of propellers - not even there and written on fictitious parallel cylinders of the same .rayon .constant r, all these propellers being wound to the right.
We can therefore say that all the fibers constituting the product thus obtained: describe in space equal helices which can be superposed by simple translation.
All the fibers of a wick are therefore juxtaposed without tension and exert on each other neither pressure nor reaction, this is what explains the state of expansion, of this product, as well as the great elasticity, the great transverse compressibility of the fibers, and their easy penetration into the core by all sufficiently liquid agents. These conclusions are obviously only theoretical, but the assumptions made are so close to reality that the results obtained correspond very appreciably to what is obtained in practice.
Cotton is a textile which lends itself particularly well to the manufacture of the product according to the invention. However, other textiles such as, for example, jute, flax, hemp, ramie and the like can also be used with great success.
Here is an embodiment - of the process that comprises the invention: A spinning preparation wick is taken, made of cotton therefore having no appreciable resistance to breakage and - it is given a twist of, for example, two hundred turns right.
A second wick twisted under the same conditions is placed parallel to the latter, then the assembly thus formed is given a twist of two hundred turns to the left around a hypothetical axis common to the two wicks - and not sant by the axis -de figure of the assembly formed by the two parallel wicks. By the effect of this reverse torsion, a very open product is formed, and in a state of equilibrium, in which the reciprocal compression of the fibers on each other is practically eliminated.
The product thus formed is ready for any subsequent treatment capable of developing its qualities of strength and elasticity, in particular the transformation of its cellulose into hydrocellulose - and its impregnation with elastic m-L plastics.
Such an elastic product has, for example, a breaking strength of 9.5 kg with an elongation of 36 µg at a weight of 500 mmg per meter.
In practice, we will take., For example, two cotton wicks weighing in total 380 mmg per meter, and we will twist them at 140 turns per meter on the right, then, after assembly, at 140 turns per meter on the left.
The different embodiments of the product which the invention comprises find their application for the constitution of all articles comprising -swisted yarns which require qualities of resistance and elasticity.
Without the following list being limiting as regards the possible applications of the forms of execution of this product, there may be mentioned the twists intended to enter, after treatment and impregnation, in the constitution of cords, ropes, braids. , fabrics used in the constitution - of transmission belts, straps, conveyor belts, irrigation or fire hose, tarpaulins,
bags (mainly bags which have to withstand shocks), ropes, fishing nets, filters, shoe laces, carding gaskets, gaskets, the guide, etc.