Installation pour améliorer la résistance à la traction de produits artificiels à base de dérivés de cellulose. La présente invention a pour objet une installation pour améliorer la résistance à la traction de produits artificiels, tels que fila ments, fils, filés, rubans, feuilles et pelli cules, à base de dérivés de cellulose, tels que l'acétate de cellulose ou autre ester ou éther de cellulose.
On a constaté que l'on peut augmenter la résistance à la traction de matières à base d'acétate de cellulose ou autre ester ou éther de cellulose de façon très simple, en les sou mettant à une opération d'étirage en présence de vapeur d'eau ou d'eau chaude. L'installa tion selon l'invention permet la mise en ceu- vre d'une telle opération.
Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comporte une cham bre à pression, sensiblement fermée, pourvue de moyens servant à introduire un fluide chaud, particulièrement de la vapeur ou de l'eau chaude, et d'orifices d'entrée et de sortie pour les produits à traiter, des moyens étant prévus servant à étirer lesdits produits pendant qu'ils se trouvent dans cette chambre.
Dans une forme d'exécution pourvue de moyens ser vant à introduire de la vapeur d'eau dans la chambre, ces moyens sont de préférence tels qu'ils dirigent des jets de vapeur d'eau sur les produits immédiatement à leur entrée dans la chambre. La chambre peut être munie soupape de sûreté, d'un purgeur pour la vapeur condensée et d'un manomètre. La chambre est de préférence construite de façon à résister à la pression requise et les orifices d'entrée et de sortie sont avantageusement aussi fins que possible.
Dans une forme d'exé cution pourvue de moyens servant à intro duire de l'eau chaude; la chambre peut être munie de moyens pour maintenir la tempéra ture de l'eau chaude. De préférence, les moyens pour effectuer l'étirage, tels que des rouleaux de pinçage, sont disposés à l'exté rieur de la chambre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'ins tallation faisant l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 représentent une iustalla- tion pour l'application de vapeur d'eau, et les fig. 3 et 4 une installation poux l'application d'eau chaude.
La fig. 1 représente schématiquement la disposition générale de la première forme d'exécution de l'installation, la chambre à pression étant représentée en coupe longitu dinale, et La fig. 2 est une coupe de la chambre à pression suivant la ligne 9--2 de la fig. <B>1.</B> Un certain nombre de fils 1, venant d'un râtelier 2, est entraîné par des rouleaux de pinçage 3 placés en avant d'une chambre à pression 4 en forme de tuyau.
Les fils sont tirés à travers la chambre à pression au moyen de rouleaux de pinçage 5 placés à l'autre ex trémité de la chambre et, finalement, sont re çus sur un râtelier 6. Aux extrémités de la chambre 4 sont fixées des plaques de ferme ture 7 et 8 percées de trous pour l'entrée et la sortie des fils. La chambre à pression 4 est pourvue d'une soupape de sûreté 9, d'un ma nomètre 10 et de tubes perforés 11 et 12 des tinés à être alimentés en vapeur d'eau au moyen d'un tuyau 13 par l'intermédiaire d'un détendeur 14. Les perforations des tuyaux 11 et 12 sont disposées de façon à diriger des jets de vapeur sur les fils 1 qui entrent dans la chambre à pression.
Cette dernière est, en outre, pourvue d'un tuyau de purge 15 et d'un robinet 16.
La fig. 3 est une coupe longitudinale de la seconde forme d'exécution, en section pour la plus grande partie; la fig. 4 étant une coupe horizontale de la chambre disposée pour être alimentée avec de l'eau chaude.
Les fils 1 venant d'un râtelier 2 sont ame nés au moyen de rouleaux de pinçage 3 dans une chambre à pression 4; ils y sont étirés par des rouleaux de pinçage 5 et ils sont re çus sur un râtelier 6. Sur la chambre à pres sion 4 sont fixées des plaques de ferme ture 7 et 8 avec perforations pour le passage des fils, comme on le voit sur la fig. 4.
De l'eau chaude arrive dans la chambre 4 par un tuyau 19 venant d'un réservoir (non repré senté) sous pression, par exemple au moyen d'air comprimé, et elle sort de la chambre par un tuyau 20. La chambre 4 est, en outre, pour vue d'un manomètre 21 et d'un serpentin 22 de chauffage par la vapeur, de façon à main tenir la température désirée. Des auges, re présentées schématiquement en 23 et 24 et pourvues de tuyaux d'écoulement, servent à recueillir l'eau qui suinte par les orifices des plaques de fermeture 7 et 8.
Un tuyau d'écou lement 15 sert à vider la chambre à pression 4, par exemple lorsqu'on veut introduire des fils dans la chambre.
La longueur de fil soumise à l'action de la vapeur ou de l'eau chaude peut être très courte et, en fait, on peut obtenir un. bon éti rage avec une longueur de l'ordre de 10 cm. Toutefois, il est préférable d'allonger la chambre à pression, par exemple jusqu'à un mètre, à deux ou plus,, la longueur précise dé pendant de la température, du degré et de la vitesse de l'étirage.
Alors que l'on peut se servir de la vapeur sèche dans la chambre à pression, il est très avantageux d'appliquer de la vapeur d'eau à l'état saturé ou humide.
En se servant des installations décrites et représentées, on peut obtenir des degrés d'éti rage élevés. Par exemple, lorsque la chambre à pression contient de la vapeur d'eau saturée ou humide, ou de l'eau à des températures supérieures à 125 , on peut obtenir des éti rages de plusieurs centaines pour cent avec diminution correspondante du denier du fil ou filament.
La vapeur d'eau est appliquée de préfé rence sous pression, de sorte que les produits à traiter peuvent être soumis à des tempéra tures relativement élevées tout en mainte nant la vapeur saturée ou à l'état humide. Ainsi, par exemple, la vapeur peut être à une température de 110, 120, 130 ou 135 ou plus et à la pression voulue pour que la vapeur soit saturée ou humide, par exemple 0,7, 1,4, <B>,1</B> kg ou plus par cm' au-dessus de la pres- 22 sion atmosphérique.
De même, avec de l'eau chaude, on peut l'employer à des températures supérieures à 100 , par exemple celles men- tionnées ci-dessus pour la vapeur, sous près- Sion appropriée. Les meilleures conditions pour le traitement dépendent du degré d'éti rage requis et de la vitesse d'étirage et d'un certain nombre de facteurs dont il sera fait mention ci-dessous.
La vapeur d'eau peut être amenée à l'é tat saturé ou humide grâce à tous moyens ap propriés quelconques. Si l'on se sert de vapeur surchauffée, comme source d'alimentation, on peut avoir recours au refroidissement, par exemple par radiation, pour obtenir les condi tions requises, ou bien on peut injecter de l'eau dans la vapeur, de façon à obtenir à la fois le refroidissement et la présence d'eau à l'état liquide La vapeur peut être produite sur place dans la chambre où se fait l'étirage:
Les produits artificiels à traiter au moyen des installations représentées peuvent être des fils ou autres substances composés de filaments continus ou bien ils peuvent être constitués par des filés faits de tronçons de filaments courts ou plus ou moins longs. Les produits peuvent avoir au début n'importe quel lustre désiré depuis un lustre élevé jus qu'à un lustre moyen, ou bien ils peuvent ne pas avoir de lustre du tout.
Ainsi les produits peuvent avoir un faible lustre dû à la pré sence, dans ceux-ci, de bioxyde de titanium ou autres pigments. De préférence, les pro duits lorsqu'ils pénètrent dans la vapeur ou l'eau chaude sont sensiblement débarrassés des solvants volatils.
L'étirage des produits se fait au cours de leur déplacement pour aller d'un point à un autre. Le traitement peut s'effectuer sur un fil unique, par exemple au cours du bobinage à partir d'une galette ou d'une bobine sur une bobine ou bien il peut se faire sur un cer tain nombre de fils simultanément. Ainsi, des fils artificiels peuvent être étirés en pas sant d'un râtelier à un autre. Lorsqu'on étire simultanément un certain nombre de fils, il est avantageux de disposer les fils en aligne ment parallèle sous forme d'une nappe ou, si on le désire, sous forme de nappes parallèles.
L'opération d'étirage peut s'effectuer de façon due le degré d'étirage désiré soit obtenu en-un seul stade ou, si on le désire, il peut être prévu des cylindres ou autres dispositifs d'é tirages intermédiaires, de façon à effectuer l'étirage en plusieurs stades.
Comme on l'a déjà dit, pour un degré par ticulier d'allongement et une vitesse particu lière d'étirage, on peut appliquer une gamme de températures. La température à laquelle il est préférable de travailler dépend d'un cer tain nombre de facteurs, y compris la torsion du fil primitif qui, pour un étirage rapide, devrait être aussi faible que possible, la na ture du dérivé de cellulose en traitement, des produits faits en dérivés de cellulose à visco sité élevée nécessitant, en général, des tempé ratures et.
par suite, des pressions plutôt plus élevées que des produits faits en dérivés de cellulose à faible viscosité, et la dimension des trous d'entrée et de sortie ainsi que la po sition des jets de vapeurs dans la chambre à vapeur par rapport aux fils qui y entrent. Comme on l'a dit ci-dessus, les trous d'en trée et de sortie des fils sont de préférence aussi petits que possible de façon à réduire l'é chappement de la vapeur ou de l'eau. Leur dimension varie naturellement avec le dernier des fils soumis à l'étirage. La température est, de préférence, réglée de façon à permettre d'utiliser une tension d'étirage aussi faible que possible.
Dans certains cas, les filaments individuels des fils tendent à se souder de façon à former un fil en une seule pièce et les installations décrites peuvent être utilisées de façon à fabriquer un produit de ce genre lors qu'on le désire. D'autre part, lorsqu'on veut garder des fils à filaments individuels, ceci peut être obtenu au moyen de simples ré glages dans la pression, la vitesse d'étirage, la quantité d'étirage, la dimension des entrées et des sorties des fils et les différents autres facteurs.
Bien que les installations représentées aient été décrites ci-dessus en se référant plus particulièrement au traitement de produits à base d'acétate de cellulose, elles sont égale ment applicables au traitement de produits contenant d'autres esters ou éthers de cellu lose.
En outre, des rubans, des feuilles, des pellicules, des nappes, etc., peuvent être éti rés dans ces installations et, dans le cas de feuilles, de pellicules ou produits analogues, l'étirage peut se faire longitudinalement et/ou latéralement ou bien on peut appliquer une tension latérale suffisante pour empêcher le rétrécissement latéral pendant l'application de l'étirage longitudinal.
Installation for improving the tensile strength of artificial products based on cellulose derivatives. The present invention relates to an installation for improving the tensile strength of artificial products, such as filaments, threads, yarns, ribbons, sheets and pellets, based on cellulose derivatives, such as cellulose acetate or other cellulose ester or ether.
It has been found that it is possible to increase the tensile strength of materials based on cellulose acetate or other cellulose ester or ether in a very simple manner, by subjecting them to a stretching operation in the presence of steam. water or hot water. The installation according to the invention allows the implementation of such an operation.
This installation is characterized in that it comprises a pressure chamber, substantially closed, provided with means for introducing a hot fluid, particularly steam or hot water, and inlet and outlet ports. for the products to be treated, means being provided serving to stretch said products while they are in this chamber.
In one embodiment provided with means serving to introduce water vapor into the chamber, these means are preferably such that they direct jets of water vapor onto the products immediately upon their entry into the chamber. . The chamber can be fitted with a safety valve, a trap for condensed steam and a pressure gauge. The chamber is preferably constructed to withstand the required pressure and the inlet and outlet ports are preferably as thin as possible.
In one embodiment provided with means for introducing hot water; the chamber may be provided with means for maintaining the temperature of the hot water. Preferably, the means for carrying out the stretching, such as pinching rollers, are arranged outside the chamber.
The appended drawing represents, by way of examples, two embodiments of the installation forming the subject of the invention.
Figs. 1 and 2 show an installation for the application of water vapor, and figs. 3 and 4 an installation lice the application of hot water.
Fig. 1 schematically shows the general arrangement of the first embodiment of the installation, the pressure chamber being shown in longitudinal section, and FIG. 2 is a section of the pressure chamber taken along line 9--2 of FIG. <B> 1. </B> A number of wires 1, coming from a rack 2, are driven by nip rollers 3 placed in front of a pressure chamber 4 in the form of a pipe.
The threads are drawn through the pressure chamber by means of nip rollers 5 placed at the other end of the chamber and, finally, are received on a rack 6. At the ends of the chamber 4 are fixed pressure plates. closes 7 and 8 with holes for the entry and exit of the wires. The pressure chamber 4 is provided with a safety valve 9, a meter 10 and perforated tubes 11 and 12 of the tines to be supplied with water vapor by means of a pipe 13 through the intermediary of 'a pressure reducer 14. The perforations of the pipes 11 and 12 are arranged so as to direct jets of steam on the wires 1 which enter the pressure chamber.
The latter is, moreover, provided with a purge pipe 15 and a valve 16.
Fig. 3 is a longitudinal section of the second embodiment, in section for the most part; fig. 4 being a horizontal section of the chamber arranged to be supplied with hot water.
The son 1 coming from a rack 2 are born by means of nip rollers 3 in a pressure chamber 4; they are stretched there by pinching rollers 5 and they are received on a rack 6. On the pressure chamber 4 are fixed closing plates 7 and 8 with perforations for the passage of the threads, as seen on fig. 4.
Hot water arrives in chamber 4 through a pipe 19 coming from a tank (not shown) under pressure, for example by means of compressed air, and it leaves the chamber through a pipe 20. Chamber 4 is, moreover, for sight of a pressure gauge 21 and a coil 22 of heating by the vapor, so as to maintain the desired temperature. Troughs, shown schematically at 23 and 24 and provided with drain pipes, are used to collect the water which seeps through the orifices of the closure plates 7 and 8.
A flow pipe 15 serves to empty the pressure chamber 4, for example when it is desired to introduce threads into the chamber.
The length of wire subjected to the action of steam or hot water can be very short, and in fact one can be obtained. good stretching with a length of around 10 cm. However, it is preferable to extend the pressure chamber, for example up to one meter, two or more, the precise length depending on the temperature, degree and speed of the drawing.
While dry steam can be used in the pressure chamber, it is very advantageous to apply saturated or wet steam.
By using the facilities described and shown, high degrees of stretching can be achieved. For example, when the pressure chamber contains saturated or moist water vapor, or water at temperatures above 125, drawings of several hundred percent can be obtained with corresponding decrease in yarn denier or filament.
The water vapor is preferably applied under pressure, so that the products to be treated can be subjected to relatively high temperatures while maintaining the saturated or wet vapor. So, for example, the steam can be at a temperature of 110, 120, 130 or 135 or more and the pressure desired for the steam to be saturated or wet, for example 0.7, 1.4, <B>, 1 kg or more per cm above atmospheric pressure.
Likewise, with hot water, it can be employed at temperatures above 100, for example those mentioned above for steam, under suitable pressure. The best conditions for processing depend on the degree of stretching required and the stretching speed and a number of factors which will be mentioned below.
The water vapor can be brought to the saturated or humid state by any suitable means whatsoever. If superheated steam is used as the power source, cooling, for example by radiation, can be used to achieve the required conditions, or water can be injected into the steam so to obtain both cooling and the presence of water in the liquid state The vapor can be produced on site in the chamber where the drawing is carried out:
The artificial products to be treated by means of the installations shown can be yarns or other substances composed of continuous filaments or they can be constituted by yarns made of sections of short or more or less long filaments. The products may initially have any desired luster from high luster to medium luster, or they may have no luster at all.
Thus the products may have a low luster due to the presence, in them, of titanium dioxide or other pigments. Preferably, the products when they enter the steam or hot water are substantially free of volatile solvents.
The stretching of the products is done during their movement to go from one point to another. The treatment can be carried out on a single wire, for example during winding from a slab or from a spool on a spool, or it can be carried out on a certain number of wires simultaneously. Thus, artificial threads can be stretched without health from one rack to another. When stretching a number of threads simultaneously, it is advantageous to arrange the threads in parallel alignment in the form of a web or, if desired, in the form of parallel webs.
The stretching operation may be effected as the desired degree of stretching is achieved in a single step or, if desired, cylinders or other intermediate drawing devices may be provided, so to carry out stretching in several stages.
As already stated, for a particular degree of elongation and a particular speed of stretching, a range of temperatures can be applied. The temperature at which it is preferable to work depends on a number of factors, including the twist of the primitive yarn which for rapid drawing should be as low as possible, the nature of the cellulose derivative being processed, products made of cellulose derivatives with high viscosity requiring, in general, temperatures and.
therefore, rather higher pressures than products made from low viscosity cellulose derivatives, and the size of the inlet and outlet holes as well as the position of the vapor jets in the vapor chamber relative to the wires which enter it. As stated above, the wire entry and exit holes are preferably as small as possible so as to reduce the escape of steam or water. Their size naturally varies with the last of the yarns subjected to drawing. The temperature is preferably adjusted so as to allow the use of as low a draw tension as possible.
In some instances, the individual filaments of the yarns tend to bond together to form a single piece yarn and the facilities described can be used to make such a product when desired. On the other hand, when it is desired to keep individual filament yarns, this can be achieved by means of simple adjustments in the pressure, the drawing speed, the amount of drawing, the size of the inlets and outlets of the. son and various other factors.
Although the installations represented have been described above with particular reference to the treatment of products based on cellulose acetate, they are also applicable to the treatment of products containing other cellulose esters or ethers.
In addition, tapes, sheets, films, webs, etc., can be stretched in these installations and, in the case of sheets, films or the like, the stretching can be done longitudinally and / or laterally. or sufficient lateral tension can be applied to prevent lateral shrinkage during the application of the longitudinal stretch.