Appareil pour le traitement de fils par un fluide. L'invention a pour objet un appareil pour le traitement de fils par un fluide.
Des installations connues servant à trai ter des fils par des fluides pendant leur mou vement d'un point à un autre présentent une chambre sensiblement close, dans laquelle les fils passent par des orifices dont les dimen sions ne sont que légèrement supérieures à la section transversale des fils pour réduire autant que possible la perte de fluide de traitement. Chaque fois qu'il s'agit de traiter une nouvelle charge de fils, dans une installa tion de ce type, il est nécessaire d'ouvrir ladite chambre suffisamment pour pouvoir faire passer les fils par les orifices à la main.
Il en résulte une perte de fluide de traitement ainsi qu'une perte de chaleur, si l'opération s'effectue à une température supérieure à la température atmosphérique et, en particulier, lorsqu'il est nécessaire de laisser l'installation se refroidir avant de pouvoir y toucher. De plus, cette opération fait perdre du temps aux opérateurs et implique des frais généraux supplémentaires du fait du manque de pro duction pendant que l'installation ne fonc tionne pas.
L'appareil selon l'invention, dans lequel le fil peut être beaucoup plus facilement enfilé que dans les appareils connus, est caractérisé par une chambre de traitement sensiblement close, présentant un injecteur servant à la fois d'orifice d'entrée des fils et de dispositif faisant naître un courant de fluide aspiré dans la chambre, et un orifice de sortie des fils de la chambre.
L'injecteur peut présenter, en plus de l'orifice d'entrée des fils, un ou plusieurs canaux par lesquels un courant de fluide peut être refoulé et qui dirigent le courant de façon à faire naître un courant de fluide aspiré par l'orifice d'entrée. Plusieurs canaux peuvent être disposés autour de l'orifice d'entrée, dans le but de diriger le courant de fluide d'entraînement, mais de préférence on ne dispose que d'un seul canal annulaire.
L'appareil selon l'invention est particu lièrement utilisable pour l'étirage des fils synthétiques à base d'un dérivé organique de la cellulose. Ainsi qu'on le sait, on peut améliorer la ténacité de ces fils synthétiques en les étirant en présence d'un agent facili tant l'étirage, qui est généralement un agent assouplissant, une installation connue d'éti rage de ces fils étant basée sur l'emploi de la vapeur humide sous pression à titre d'agent assouplissant. Cette installation a été décrite dans le brevet suisse N <B>187673</B> du 9 avril 1935.
Cette installation permet d'effectuer des opérations d'étirage pendant que les fils passent dans une chambre sensiblement close contenant de la vapeur humide et présentant un orifice d'entrée et un orifice de sortie dés fils.
Pour étirer les fils en dérivés organiques de la cellulose en présence de vapeur humide dans une chambre sensiblement close, ainsi qu'il est décrit dans le brevet précité, on fait sortir un courant de vapeur par l'orifice d'entrée du fil dans la direction opposée à celle du mouvement du fil. Ce courant exerce une tension sur les fils ramollis dans la cham bre d'étirage et on a constaté qu'on peut améliorer les propriétés des fils étirés en dimi nuant ou supprimant cette tension, en parti culier lorsque les fils ont été étirés dans une mesure considérable, par exemple à dix ou vingt fois leur longueur initiale.
Une installa tion, qui permet de réduire ou de supprimer cette tension, est décrite dans le brevet suisse N 189124 du 17 mai 1935, cette installation présentant une chambre d'extrémité sous pression qui contient un dispositif d'avance ment des fils. La forme d'exécution de l'appa reil selon l'invention, qui sera décrite à titre d'exemple, permet d'arriver au même résultat d'une manière plus simple et sans que la chambre d'extrémité soit nécessaire.
Le dessin ci-joint représente, en coupe transversale et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
L'appareil représenté comprend une cham bre d'étirage 1 avec injecteur à une extrémité, cet injecteur se composant de trois pièces 2, 6 et 7. La pièce 2 présente un alvéole fileté 3, dans lequel on peut visser un raccord pour l'arrivée d'air ou de vapeur, et un autre alvéole fileté 3' servant à raccorder l'appareil à une arrivée d'eau. L'alvéole 3 communique avec un canal annulaire 4 qui communique lui-même avec un orifice annulaire 5 formé par une face intérieure de la pièce 2 et une face extérieure de la pièce 6 qui se visse dans la pièce 2. L'entrée du fil à traiter est constituée par des orifices percés dans la pièce 6 et dans la pièce 7 qui se visse égale ment dans la pièce 2.
La pièce 7, qui s'évase largement dans sa face du côté de l'atmo sphère, présente un épaulement 8 qui s'ap plique contre la pièce 2 et un raccord 9 percé d'un orifice 10 de passage du fil. Ce raccord fait saillie dans une cavité 11 formée dans la pièce 6 et se terminant par un orifice 12 par lequel le fil pénètre dans la chambre d'étirage. La position de l'orifice 12 peut être réglée par rapport à l'orifice annulaire 5, de façon à obtenir l'effet d'aspiration maximum par l'orifice 12 en faisant légèrement sortir ou rentrer la pièce 6.
La chambre 1 présente à son autre extré mité un bouchon fileté 13 qui se visse dans une ouverture de la paroi de la chambre et est percé d'un orifice de sortie 1.1.
Pour profiter au maximum des avantages du dispositif d'enfilage automatique, il est important que l'orifice d'entrée soit court dans la direction du mouvement du fil et que sa section transversale soit grande par rap port à celle du fil sur la plus grande partie de sa longueur, sans quoi le courant aspiré peut n'être pas assez fort, pour entraîner le fil dans la chambre et celui-ci, en se collant contre les parois de l'orifice, peut. donner lieu à des perturbations.
La forme de l'injecteur de l'appareil re présenté remplit parfaitement ces conditions. La longueur de l'orifice d'entrée, c'est-à-dire la distance entre le point où le fil sort de l'atmosphère et le point où il entre dans la chambre est courte, d'environ 38 mm, et sauf au passage du raccord 10 et au voisinage de l'orifice 12, la section transversale du canal d'entrée est beaucoup plus grande que celle du fil à traiter. De plus, le raccord<B>10</B> contribue notablement à diriger le fil dans l'orifice 12. Etant donné que les pièces 6 et 7 sont séparées, il est possible, s'il est nécessaire de le faire, d'enlever la pièce 7, de l'enfiler sur le fil à la main, puis de la remettre en place et de compléter l'enfilage par l'orifice: 12 par un courant d'air aspiré.
Cependant, il n'est généralement pas nécessaire de le faire, et il suffit de présenter un bout de fil à l'en trée du courant d'air aspiré dans l'orifice 10, pour que le fil soit entraîné par l'orifice d'entrée dans la chambre. De plus, si la chambre est courte, par exemple a une lon gueur de 152 mm, et si l'orifice dans lequel est vissé le bouchon 13 est assez grand, par exem ple a un diamètre de 12,6 mm, le fil est. géné ralement entraîné tout. droit dans la chambre et hors de celle-ci. On peut alors l'enfiler dans l'orifice 14 et remettre le bauchon 13 en place dans son orifice.
Le traitement des fils au moyen de l'appa reil représenté est décrit ci-après en tant que s'appliquant particulièrement à l'étirage d'un fil en acétate de cellulose soluble dans l'acé tone en présence de la vapeur humide, en employant l'appareil représenté en combi naison avec des dispositifs d'avancement à commande positive, faisant entrer le fil dans la chambre et l'en faisant sortir et réglant le degré d'étirage.
On raccorde d'abord l'appareil à une arri vée d'eau par le raccord 3' et aux arrivées d'air comprimé et de vapeur humide par le raccord 3, en disposant des soupapes ou organes analogues pour régler le débit de ces fluides dans chacun des tuyaux d'arrivée. Puis on prend le fil sur une bobine ou autre dispositif et on le fait passer en contact sans glissement avec le premier dispositif d'avancement, puis on fait arriver l'air coin- primé, de façon à faire passer un courant d'air dans les canaux de passage 3, 4 et 5, ce qui provoque le passage d'un courant d'air aspiré dans le canal d'entrée. On introduit le fil dans le courant d'air aspiré, qui l'entraîne dans le canal d'entrée, puis on l'enfile dans l'orifice de sortie 14 du bouchon 13.
On revisse en suite le bouchon dans son orifice, on fait passer le fil sur le deuxième dispositif d'avan cement, puis dans un mécanisme récepteur. Ainsi qu'il a déjà été dit., si le trajet du fil dans la chambre d'étirage est suffisamment court, le courant d'air de l'injecteur peut être assez fort pour entraîner le fil dans l'orifice prévu pour le bouchon, jusque dans l'atmosphère extérieure. Sinon, le fil doit être tiré à la main au travers de cet orifice.
Une fois l'enfilage du fil dans l'appareil terminé, on met en marche les dispositifs d'avancement de façon à faire passer le fil dans la. chambre de traitement, on interrompt le courant d'air dans le canal annulaire et on introduit de la vapeur par ce canal. On ouvre la soupape d'arrivée d'eau et on fait passer l'eau par le raccord 3' dans le tube central, où elle vient en contact avec le fil. Le fil sort donc de l'injecteur en entraînant avec lui une pellicule d'eau et vient immédia tement en contact avec la vapeur. Il est ainsi amené très rapidement de l'état non ramolli à l'état ramolli convenant à l'étirage et, de plus, ne risque en aucune manière de venir en contact avec des masses de vapeur sèche.
Lorsqu'on met en train l'opération d'éti rage, au fur et à mesure que la température de la vapeur augmente et que le fil se ramol lit, il y a lieu d'augmenter le rapport entre la vitesse du second dispositif d'avancement et celle du premier jusqu'à ce qu'on obtienne le degré d'étirage voulu, puis on maintient ce rapport constant.
Pour obtenir les meilleurs résultats, il convient de choisir avec soin les dimensions des orifices d'entrée et de sortie et surtout celles des orifices d'entrée. Lorsqu'on étire les fils dans l'appareil représenté sur le dessin en introduisant de l'eau dans la chambre en contact. avec le fil et de la. vapeur par un orifice entourant l'orifice d'entrée du fil, l'étirage du fil par l'action du fluide résulte principalement de l'action de trois courants de fluide, à savoir.
1) le courant d'eau passant par l'orifice 10 dans la direction opposée à celle du mouve ment du fil, 2) le courant d'eau passant par l'espace de forme conique de la pièce 6 et sortant par l'orifice 12, 3) le courant de vapeur passant par l'orifice de sortie 14.
Il est avantageux que l'étirage par le fluide en sens inverse du mouvement du fil, c'est-à-dire provoqué par le courant 1), soit aussi faible que possible et c'est pourquoi la section transversale de l'orifice 10 doit être aussi faible que possible en tenant compte des dimensions du fil à étirer. De plus, pour réduire autant que possible la tension du fil dans la chambre de traitement, l'étirage par le fluide provoqué par le courant 2) doit être plus fort que celui qui est provoqué par le courant 1) et c'est. pourquoi la section transversale de l'orifice 12 par lequel le fil pénètre dans la chambre doit être plus grande que celle de l'orifice 10.
Le rapport entre ces deux sections qui donne les meilleurs résul tats dépend des conditions de l'étirage, en particulier des pressions de l'eau et de la vapeur et se détermine de préférence par des essais. On ne doit cependant pas oublier que la contre-pression au passage de l'orifice 10 est égale à la pression atmosphérique, tan dis qu'au passage de l'orifice 12 elle est égale à la pression de la vapeur qui peut être de 2,1 à 2,4 kg/cm? supérieure à la pression atmosphérique ou davantage.
Par consé quent pour que l'écoulement du fluide par l'orifice 12 soit suffisant pour provoquer 5 un étirage plus fort que celui qui est provo qué par l'écoulement par l'orifice 10, il est généralement nécessaire que la section de l'orifice 12 soit sensiblement plus grande que celle de l'orifice 10, par exemple 2 à 3 fois plus grande.
La dimension de l'orifice de sortie 14 a moins d'importance. Généralement un orifice ayant à peu près la même dimension que l'orifice 12 donne de bons résultats.
Les diamètres qui conviennent pour les orifices sont généralement compris entre en viron 0,50 et 1,0 mm, lorsqu'il s'agit de traiter des fils séparés ou plusieurs bouts de fils d'un denier total de 500 à 1000 par exemple. Si le denier total est sensiblement plus grand, les orifices doivent être plus grands pour permettre aux fils de passer libre ment. Par exemple, s'il s'agit de traiter des fils ou mèches d'un denier de 10 000 à 20 000, le diamètre de l'orifice 10 peut varier entre environ 1,25 et 2,5 mm et ceux des orifices 12 et 14 d'environ 2,2 à 3,5 mm. On a cons taté qu'à titre de première approximation, les diamètres des orifices qui donnent les meilleurs résultats avec les fils de différents deniers sont proportionnels à la racine carrée du denier.
La longueur de la chambre de traite ment dépend de la nature du traitement et de celle des fils à traiter. Par exem ple, pour effectuer des opérations d'étirage, il est avantageux de donner à la chambre une longueur de 50 à 7 6 cm pour traiter des fils de forts deniers, par exemple de 10 000 à 20 000, tandis que pour étirer des fils de deniers plus faibles, on obtient des résultats satisfais.i,nts avec des chambres par exemple de 15, 22,5 ou 30 cm de longueur.
Les conditions dans lesquelles s'effectue l'étirage dans l'appareil représenté sont ana logues à celles des opérations d'étirage dans les installations décrites dans les brevets précités. Cependant, la pression de l'eau en trant dans la chambre est plus forte et, de préférence, sensiblement plus forte que celle de la vapeur. La différence entre ces pressions peut être par exemple d'environ 0,35 kg/cm, mais on obtient généralement de meilleurs résultats avec de l'eau à une pression par exemple de 0,70, 1,05 ou 1,40 1,-g/cm2 supé rieure à celle de la vapeur. De préférence, la température de l'eau est basse, par exemple est comprise entre la température atmosphé rique et 30 à 35 C.
La pression de la vapeur dépend de la température de la vapeur qui est nécessaire et celle-ci de son côté dépend principalement du degré d'étirage, ainsi que, dans une certaine mesure, du type spécial de fil à étirer. Pour étirer des fils en acétate de cellulose soluble dans l'acétone, à une lon gueur de 10 à 20 fois leur longueur initiale, qui est généralement le degré d'étirage le plus avantageux, la température de la vapeur qui convient généralement le mieux est comprise entre 135 et 142 C. Par conséquent, pour effectuer ces opérations, la pression de la vapeur au manomètre est généralement com prise entre 2,1 et<B>29,8</B> kg /cm2 et la pression de l'eau entre 2,4 et 4,2 kg/cm2.
L'étirage et d'autres traitements des fils par des fluides peuvent s'effectuer pendant que les fils avancent dans un plan horizontal ou dans un plan faisant, un angle avec l'hori zontale. Cependant, on obtient des résultats particulièrement avantageux en disposant l'injecteur et la chambre de traitement en position verticale ou à peu près, de façon à faire circuler les fils verticalement ou à peu près. On diminue par cette disposition l'es pace occupé sur le sol par l'appareil qui est également rendu beaucoup plus accessible aux opérateurs.
Lorsque l'opération en ques tion consiste dans l'étirage de fils en dérivés organiques de la cellulose, on a constaté qu'on obtient des résultats bien meilleurs en effectuant l'étirage de bas en haut, au lieu de faire circuler les fils de haut en bas pendant l'opération. Un autre avantage de l'étirage des fils avec la vapeur humide consiste dans la possibilité d'obtenir les résultats les plus o avantageux avec de la vapeur à une tempé rature plus basse.
On peut faire passer le fil sortant de la chambre de traitement autour d'un galet situé au-dessus de l'orifice de sortie de la chambre et, en quittant ce galet, le faire re descendre jusqu'à un dispositif récepteur. La distance parcourue par le fil entre l'orifice (le sortie de la chambre de traitement et le dispositif récepteur dépend de la nature du traitement, de celle du produit et d'autres facteurs. Par exemple, cette distance peut ne pas dépasser 10 à 15 cm ou être beaucoup plus grande, par exemple de 60 à 91 cm.
Il peut être avantageux de faire subir des va riations analogues à la longueur du parcours des fils après leur sortie de la chambre de traitement, suivant le denier du fil et d'au tres facteurs dans des opérations qui s'efféc- tuent en faisant circuler le fil horizontale > ment ou suivant un angle par rapport à l'horizontale. L'appareil décrit ci-dessus per met d'obtenir des fils de qualité supérieure des vitesses d'étirage considérables, par exemple à des vitesses de la bobine récep trice de 150 à 300 mètres par minute ou da vantage.
L'emploi de l'appareil représenté a été décrit principalement en tant que s'appli quant à l'étirage de fils en acétate de cellu- o lose en présence de vapeur mouillée, car c'est pour cette application que l'appareil est le mieux qualifié. Cependant, il doit être bien entendu qu'il peut également servir à effectuer d'autres opérations.
Par exemple, 5 il peut servir à étirer des fils en autres dérivés de la cellulose, par exemple en propionate, butyrate, acéto-propionate de cellulose et autres esters, en éthyl- et propyl-cellulose et autres éthers, et en éthers-esters de cellulose, par exemple en acétate d'hydroxy-éthyl-cellu- lose. Les produits et en particulier ceux qui sont à base d'un éther de cellulose, par exemple l'éthyl cellulose, peuvent contenir un plasti fiant du dérivé de cellulose, par exemple l'huile de ricin, l'alcool oléylique,
le gel de pétrole ou le phosphate de tricrésyle, en dimi nuant ainsi la température de la vapeur qui est nécessaire pour obtenir un degré quel conque donné d'étirage. Une fois l'étirage terminé, le plastifiant peut être éliminé des produits en les traitant par un solvant appro prié du plastifiant. De plus, l'appareil repré senté est applicable d'une manière générale à l'étirage de fils à base de dérivés organiques de la cellulose ou autres substances, en par ticulier de substances thermoplastiques, par exemple des polyamides ou des composés polyvinyliques, en présence de fluides faci litant l'étirage, par exemple de l'eau ou une solution d'un solvant organique de ces subs tances.
De plus, l'appareil représenté peut s'appliquer à d'autres traitements des fils par des fluides exécutés pendant leur passage dans une chambre de traitement sensible ment close, par exemple à des traitements de saponification et de contraction.
Ainsi qu'il a déjà été dit, l'appareil repré senté, qui présente un injecteur avec un dis positif faisant arriver un fluide dans l'orifice d'entrée, est la forme de réalisation la plus importante de l'appareil suivant l'invention, étant donné qu'il peut fonctionner, non seu lement sous forme de dispositif d'enfilage au tomatique, mais encore de façon à empêcher la perte de fluide de traitement par l'orifice d'entrée et l'étirage en sens inverse qui en résulte du produit. De plus, ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, l'introduction clé l'eau dans la chambre en contact avec les fils, qui peut, être réalisée avec un injecteur de cette forme, a une grande importance au point de vue de l'étirage des fils en présence de la va peur humide.
Cependant, même si l'injecteur ne pré sente pas de dispositif faisant arriver un fluide dans l'orifice d'entrée, il présente néan- moins une grande utilité au point de vue de l'enfilage automatique de l'appareil et de l'introduction du fluide de traitement d'une manière uniforme autour des produits à traiter.