Procédé et appareil pour la fabrication de fils en caoutchouc. Cette invention s e rapporte à un procédé pour la fabrication de fils élastiques en caoutchouc, ainsi qu'à un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, ces fils étant spécialement prévus pour être employés con jointement avec des matières textiles pour produire des vêtements extensibles et articles similaires.
Dans le procédé selon l'invention, on passe un filament résistant à la tension et de relativement faible extensibilité, à travers une masse de latex liquide, on coagule le latex de caoutchouc sur ledit filament et on détruit ensuite l'efficacité du filament en tant qu'élément résistant à la tension. Ce pro cédé est caractérisé en ce que ledit filament est supporté de telle sorte qu'il passe libre ment à travers la masse du latex liquide et immédiatement après, suivant une courbe du genre d'une chaînette.
L'appareil pour la mise en oeuvre du pro cédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison des moyens pour déplacer de façon continue un filament le long d'un chemin prédéterminé selon lequel il est supporté de telle sorte qu'il passe libre ment à travers la masse du latex -liquide et immédiatement après suivant une courbe du genre d'une chaînette, et des moyens réagis sant aux variations se produisant dans la tra jectoire du filament pour maintenir la courbe en forme de chaînette entre des limites déter minées.
Un tel procédé présente l'avantage d'obte nir d'une façon efficace et économique des fils de caoutchouc de dimensions uniformes et de réaliser le revêtement de latex sur un filament en mouvement sans le soumettre à des pres sions pouvant le déformer.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appa reil selon l'invention. Fig. la et lb constituent une élévation la- térale schématique, partiellement coupée, pour la clarté de la représentation; fig. 2 est une vue en plan d'une partie de l'appareil selon fig. la, montrant plus en détail la. partie de l'appareil dans laquelle le caoutchouc du latex est déposé sur le fila ment en mouvement;
fig. 3 est une coupe verticale faite selon la ligne 3-3 de fig. 2; fig. 4 est une coupe verticale faite selon la ligne 4-4 de fig. 2; fig. 5 est une coupe verticale faite selon la ligne 5-5 de fig. la;
fig. 6 est un schéma illustrant le processus mécanique probable auquel le filament est soumis durant l'opération de sa rupture.
D'une façon générale. une pluralité de fi laments fibreux F sont dirigés, parallèlement et à une certaine distance les uns des autres, sur des guides, des rouleaux et des convoyeurs se suivant d'une manière telle que l'on oblige les filaments à passer à travers un bain de coagulant C pour du latex de caoutchouc li quide, puis entre des courroies mobiles d'un dispositif essuyeur B,
puis à travers un bain de latex de caoutchouc liquide L, pour rece voir un revêtement concentrique de caout chouc de latex coagulé et ensuite, successi- vement, à traver un réchauffeur H, un laveur 117, un dispositif P pour appliquer une pou dre empêchant l'adhérence, un sécheur D, un vulcanisateur Y,
puis à travers un dispositif R à rouleaux pour rompre les filaments fi breux intérieurs pour donner des fils de caoutchouc tubulaires librement extensibles T qui sont finalement enroulés sur des bobines S ou disposés d'une autre manière conve nable.
lies filaments fibreux F peuvent être de n'importe quel type bien connu, tordus ou non- tordus, en coton, en soie, en soie artificielle, en laine ou en autre matière fibreuse. Even- tuellement des filaments de matière non- fibreuse, tel que, par exemple, des fils en colle ou en gélatine, relativement inexten sibles par rapport au caoutchouc et ayant une résistance suffisante pour s'opposer aux forces de tension prenant naissance au cours du procédé,
et qui en même temps peuvent être désagrégés soit mécaniquement, soit chi miquement, sans endommager le revêtement de caoutchouc constituant le fil tubulaire, peuvent être employés.
Pour fabriquer des fils de relativement petite dimension, par exemple de 0,6 à 0,7 mm de diamètre, qui sont actuellement très de mandés, on emploiera de préférence un fil d'acétate de cellulose ou de viscose de 30 à 50 deniers, ce qui a été trouvé être tout à fait satisfaisant.
Dans une mise en oeuvre préfé rée du procédé, les filaments de soie artifî- cielle F sont déroulés de bobines d'alimenta tion 10, 10 et sont dirigés vers un peigne tendeur 11 prévu pour maintenir les fila- ments tendus contre la traction de l'appareil, par friction.
Le coagulant C, dans lequel les fila ments sont ensuite dirigés, peut être formé de n'importe quelle composition ayant un effet coagulant ou agglomérant sur le latex de caoutchouc liquide. C'est de préférence une composition liquide contenant un sel de mé tal polyvalent dissous
dans un solvant or ganique volatil contenant une faible propor tion d'un agent mouillant, telle que n'importe laquelle des compositions coagulantes dé crites dans le brevet américain no 1996090 accordé le 2 avril 1935 à Edward A.
Willson. Une solution coagulante contenant 500 gr de nitrate de calcium du commerce dissous dans 1000 cm' d'acétone contenant 30 cm' d'acide lactique est tout à fait satisfaisante pour être employée conjointement avec un fil de vis- cose.
Dans certains cas, pour faciliter la rup ture du filament fibreux, on peut ajouter à. la composition coagulante une substance chi mique prévue pour affaiblir ou même com- plètement désagréger la structure fibreuse du filament. 4n peut aussi traiter autrement le filament avec une telle substance.
Ainsi, lors que l'on utilise un filament de soie artificielle soluble, on peut ajouter à la composition coa- gulante un solvant ou autre matière qui atta quera lentement et affaiblira ou même éven- tuellement dissoudra complètement le fila- ment.
Par exemple, si l'on emploie un fila ment d'ester de cellulose soluble, on peut ajouter à la :composition coagulante de 5 à i 5 cm' par litre d'un solvant tel que l'acétate d'éthyle, l'acétoacéta;
L- de méthyle, l'acéto- a.cétate -d'éthyle, l'acétate -de 2-éthyle-butyle, l'acétate d'isopropyle, etc. qui dissoudront lentement le filament d'acétate de cellulose. Les solvants ont été mentionnés grossièrement dans l'ordre décroissant de leur pouvoir dis solvant et la quantité utilisée variera selon le pouvoir du solvant, pour donner une compo sition effectuant l'affaiblissement requis sans détruire le filament avant que .la pro duction du fil soit terminée.
Comme exemple typique d'une composi tion convenable pour être employée conjoin tement avec un fil d'acétate de cellulose de 30 à 50 deniers, on peut indiquer celle con tenant 500 gr de nitrate de calcium du com- meree dissous dans 1000 cm' d'alcool conte nant 30 cm' d'acide lactique et 10 cm' d'acé tate d'éthyle.
En augmentant .la quantité d'ester solvant utilisée, de manière à dépas ser sensiblement les proportions données ci- dessus, il est possible de dissoudre entière ment le filament d'ester de cellulose et ainsi de se passer complètement de toute opération de rupture mécanique.
Mais lorsque cette con dition est atteinte, le filament peut être affai bli si rapidement qu'il se rompt avant que la production du fil soit terminée, ce qui est indésirable pour la fabrication, au cours de laquelle l'uniformité de l'extensibilité de la pluralité des filaments recouverts par le re- vétement, est extrêmement désirable. Pour cette raison, on utilise ordinairement seule ment des quantités d'ester solvant affaiblis sant sensiblement les filaments sans les dé truire complètement.
Pour produire un dépôt uniforme de caoutchouc de latex, il est extrêmement im portant que le revêtement coagulant ou l'imprégnation du filament soit tout à fait uniforme et particulièrement soit exempt de gouttelettes ou de concentration localisée si milaire de coagulant.
Des dispositifs es sayeurs statiques ordinaires ne conviennent pas parce qu'à la longue ils se recouvrent ou se remplissent tellement de composition coagulante que leur efficacité s'en trouve détruite. On a donc trouvé désirable, pour le fonctionnement continu, de prévoir un nou vel essayeur cinétique à courroies B consis tant en une paire de courroies sans fin, diver gentes 12, 12, en caoutchouc par exemple, disposées en regard l'une de l'autre et em brassant entre elles les filaments fraîche ment traités avec le coagulant,
les extrémités supérieures. des courroies faisant tout juste contact, sans presser sensiblement les fila ments traités et les extrémités inférieures di vergentes des courroies étant respectivement immergées dans des bains de solution de la vage 13, 13 qui peuvent être le même sol vant que celui qui est utilisé comme véhi cule dans la composition coagulante.
Les courroies essayeuses sont entraînées positive ment, comme indiqué sur le dessin, avec les surfaces essayeuses se déplaçant dans la même direction que les filaments, mais de préférence à une vitesse sensiblement diffé rente, avantageusement plus faible, de par exemple 2,5 cm par minute pour une vitesse de filament de 1,80 m par minute. Les -cour roies essayeuses continuellement lavées en lèvent efficacement les concentrations loca lisées de coagulant du filament ou les dis tribuent plus également et assurent l'obten tion de revêtements coagulants uniformes sur de longues périodes de fonctionnement.
Après l'opération d'essuyage, les fila ments traités par le coagulant passent sur des rouleaux de guidage rainurés 14 ayant une surface de friction et qui sont entraînés po sitivement par des chaînes 15,à une vitesse convenable, faisant avancer les filaments avec la rapidité voulue, par exemple celle indiquée de 1,80 m par minute. Les fila ments passent ensuite sous un rouleau rai nuré 16 monté librement et de là s'étendent vers le haut sous forme d'un arc de la forme d'une chaînette relativement longue, en di rection des rouleaux 17,
17 entraînés- posi tivement et disposés à un niveau supérieur à celui du rouleau 16 et autour duquel les fi- laments sont dirigés avec des changements de direction, comme représenté, pour élimi ner le glissement et pour assurer une avance forcée des filaments à une vitesse uniforme.
La partie la plus basse et la plus proche de l'horizontale de la chaînette formée par le filament est entourée par une masse de latex de caoutchouc liquide L contenue dans un réservoir de dépôt désigné d'une façon générale par 18, de telle sorte que les fila ments entrent horizontalement dans le latex au-dessous du niveau du liquide et qu'ils émergent angulairement à travers la surface du latex, comme cela est plus clairement re présenté sur la fig. 3,
la partie supérieure de la chaînette étant entourée par un réchauf feur à air chaud H. Il est évident que cette disposition permet de faire passer le filament traité par le coagulant à travers la masse de latex, pour recevoir un revêtement de caout- chouc de latex coagulé déposé, et pour sécher ce caoutchouc coagulé au moins partielle ment dans des conditions de déformation moindre, le tout sans aucune action déforma triee par contact à pression, ce qui assure la production de dépôts de caoutchouc tout à fait uniformes,
exempts de distorsion et non- déformés, avec comme résultat une améliora tion de la qualité du produit.
Pour assurer en outre l'uniformité par compensation, et particulièrement pour main tenir la chaînette désirée et assurer par cela l'entrée convenable des filaments dans le la tex et leur sortie de celui-ci, il est prévu de faire varier la vitesse des rouleaux 17, 17 et d'autres dispositifs suivants,
par rapport à la vitesse du rouleau 14 pour maintenir les relations de travail convenables. Cette com mande est effectuée grâce à un changement de vitesse 20 commandé par le moteur 21, lui- même contrôlé par un dispositif 22 à "oei@l électrique", de façon à augmenter on à di minuer la vitesse des rouleaux 17,
17 lors que le filament revêtu tombe au-dessous ou monte au-dessus de lignes limites prédétermi nées, ou trajectoires limites, indiquées par les traits pointillés 23, 23. Un moteur 30 entraine, par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur à vis sans fin 31 et de la courroie 32, une pompe centrifuge 33 qui tourne à une vitesse de, par exemple,
en viron 70 tours par minute et qui est adja cente au bas du collecteur cylindrique 34 et qui force le latex liquide L par action cen- trifuge vers l'extérieur, en le faisant monter la rampe 35, à travers une ouverture conve nable pratiquée dans une extrémité du réser voir de dépôt 36 qui est de préférence de forme rectangulaire allongée.
Le latex s'é coule longitudinalement dans ce réservoir et se. répand, par-dessus la paroi 37, dans une chambre de retour 38 située au-dessous du réservoir de dépôt principal limité inférieure ment par un faux fond 39 s'étendant presque sur toute la longueur de l'appareil de dépôt mais se terminant à da paroi 37.
Le latex s'écoule vers l'arrière, le long de la chambre de retour, laquelle est prolongée angulaire- ment comme il est indiqué en 40, pour s'ou vrir dans la pompe centrifuge en 41, au- dessus du niveau de la partie mobile 33, pour retourner le latex au collecteur de la pompe centrifuge, afin de le remettre en circulation.
L'extrémité du réservoir 36 adjacente à la pompe est formée par une paroi amovible 42 pourvue d'une série d'ouvertures alignées 43 situées de manière à occuper une position au- dessous du niveau normal du latex déterminé par la hauteur du déversoir 37, les ouver tures étant reliées par des fentes horizontales pour faciliter l'introduction des filaments.
Une petite proportion de ,latex s'écoule vers l'extérieur à travers ces ouvertures et se ré pand dans le collecteur de retour 44 à niveau inférieur, qui s'ouvre dans un prolongement élargi 40 de la chambre de retour principal, et ainsi retourne à la pompe.
Lorsque les filaments F, guidés par le guide perforé et rainuré 45, entrent dans la masse de latex à travers les filets sortant des ouvertures 43 et se déplacent à travers le latex pour émerger de sa surface comme dé crit, on voit qu'un écoulement régulier de la masse principale de latex est maintenu dans la direction de déplacement des filaments,
ce qui tend à diminuer la turbulence du latex, particulièrement au point d'émersion des fila ments, ainsi qu'à empêcher la formation d'écume sur la surface du latex, tout cela contribuant à la production de dépôts de caoutchouc uniformément de bonne qualité sur les filaments en mouvement.
Le chauffage du -dépôt frais. de caout chouc effectué dans le réchauffeur H doit être au moins suffisant pour amener sûrement la surface à un. état relativement non-déforma- ble, mais il peut être continué encore si on le désire. On préfère d'habitude, toutefois, ne pas sécher complètement le dépôt avant l'o pération de lavage, et une période de sé chage d'une ou deux minutes .à une tempéra ture s'élevant à environ 90 C, à ce stade du procédé, est satisfaisante pour des opéra tions de fabrication commerciale ordinaire.
Le laveur W peut être d'une longueur suffisante, par rapport à la vitesse de dépla cement des filaments revêtus, pour donner une période de lavage de 10 à 15 minutes, dans un bain. d'eau 50,à une température qui est de préférence .d'environ 65 C et qui est continuellement alimenté par de :l'eau chaude versée sur les filaments revêtus lors qu'ils ,entrent et lorsqu'ils sortent du laveur, par des gicleurs 51, 51.
Le niveau de ce bain est maintenu au-dessus du trajet suivi par les filaments, grâce à un conduit 52 de trop- plein de hauteur convenable.
La poudre empêchant l'adhérence appli quée au caoutchouc mouillé, en P, peut être du talc (pierre de savon), du carbonate de magnésie, de l'amidon ou autre matière en fine poussière ordinairement utilisée dans un tel but, soit sous forme,de poudre, soit sus pendue dans un liquide servant de véhicule.
Le sécheur D peut être chauffé en fai sant circuler de l'air chaud à une température d'environ <B>70'</B> et peut être d'une longueur suffisante pour donner une période de sé chage de 1 à 1i/2 heure, ou un séchage équi valent, suffisant pour sécher pratiquement complètement le dépôt.
Le vulcanisateur P, pour des compositions de caoutchouc ordi naire, est ordinairement chauffé, par des ser- pentins à vapeur, à une température élevée.
On pourra avoir, par exemple, comme :condi tion de fonctionnement un traitement vulca nisant ide 30 minutes à<B>105',</B> pour un dépôt de caoutchouc formé à partir d'une composi tion de latex contenant 100 parties,de caout- ohouc additionnées, comme le latex du com merce concentré par centrifugation, de 3,0 parties de soufre, 0,
6 partie d'un accéléra teur organique tel que le mercaptan benzo- thiazol, 2,0 parties d'oxyde de zinc, 6,0 par ties d'un pigment blanc tel que le bioxyde de titane, 0,1 partie d'une teinture organique et 0,3 partie d'un agent résistant au vieillis- sement,
et contenant les quantités usuelles de colloïdes protecteurs et d'agents stabili sateurs ajoutés avec les matières composantes dispersées à l'état colloïdal.
Pour rompre les filaments fibreux à l'in térieur des revêtements de caoutchouc, on a trouvé que la disposition suivante est très efficace pour rompre ces filaments en pe tits fragments de longueur uniforme et con vient très bien pour des opérations continues.
Elle comprend une paire de rouleaux pres- seurs 55, 55, en acier, espacés l'un de l'autre d'une distance notablement moindre que le diamètre total des filaments revêtus, de, par exemple, un .quart ou la moitié de ce dia mètre, ces rouleaux étant entraînés positi vement à une vitesse superficielle qui est pratiquement la même que la vitesse de dé placement des filaments revêtus,
en sorte qu'il n'y a pratiquement pas de tension des parties librement suspendues des filaments revêtus. Bien qu'il puisse exister certaines diver gences d'opinion en ce qui concerne le pro cessus mécanique,de la rupture des filaments,
une explication qui semble plausible est que chaque filament et son revêtement de caout chouc élastique associé avancent pratique ment comme un tout et sont déformés longi tudinalement aussi bien que transversale ment par l'effet de pression progressif loca lisé effectué par les rouleaux, ce quia pour résultat que, un peu par analogie avec l'é coulement d'un fluide à travers un tube venturi, la partie passant à travers la zone de déformation et de constriction maxima avance a une vitesse plus grande,
ou en d'au tres termes est accélérée par rapport aux parties moins déformées, en sorte que l'en semble formé par le filament et son revête ment est soumis, en passant entre les rouleaux presseurs, et cela dans une zone extrêmement localisée, à une tension progressive continue excédant la limite élastique du filament. En conséquence, le filament se trouve progres sivement rompu en petits fragments, tandis que le revêtement élastique et librement extensible est laissé inaltéré.
On a observé que des rouleaux de relativement petit dia mètre, d'environ 12 mm, semblent effectuer une désagrégation plus uniforme des fila ments en fragments plus courts que ne le font de plus grands rouleaux ayant, par exemple, 10 cm de diamètre, bien que la dif férence ne soit pas grande et que l'on croie que de grandes variations du diamètre des rouleaux peut avoir lieu sans affecter sérieu sement le caractère de la rupture.
Des fils de caoutchouc d'une grande va riétés de dimension fabriqués suivant l'in vention décrite ici, montrent une uniformité exceptionnelle dans leurs dimensions et leurs caractéristiques physiques, par exemple un allongement uniforme sous l'effet d'une ten sion. Ils sont de qualité généralement supé rieure, comme on a pu le constater par de nombreux essais comparatifs. L'appareil dé crit peut fonctionner continuellement pendant de longues durées, avec un minimum d'atten tion, ce qui permet d'effectuer une économie sensible.
Les expressions "latex" et "latex de caoutchouc liquide" sont utilisées ici dans un sens général pour englober non seulement le latex .de caoutchouc naturel de la variété hévéa commune, mais toutes les dispersions aqueuses analogues de caoutchouc, de caout chouc synthétique et des matières similaires, soit vulcanisées. non-vulcanisées ou reconsti tuées.
De telles dispersions peuvent être con- centrées, diluées, épaissies, éclaircies, stabili sées, rendues instables ou autrement traitées de façon préliminaire. Elles peuvent conte- nir tous les agents composants et de condi tionnement désirables.