Appareil pour friser un fil thermoplastique La présente invention a pour objet un ap pareil pour friser un fil thermoplastique.
On a compris depuis longtemps qu'il se rait extrêmement intéressant de pouvoir modi fier l'apparence physique ou les caractéristi ques des fils synthétiques, de manière qu'ils ressemblent davantage aux fils frisés ou ondu lés constitués par des fibres naturelles, et de leur donner en outre une élasticité que ne pos sèdent pas les fils en matière naturelle. Pour atteindre ces buts, on a proposé de stabiliser par la chaleur un fil à grande torsion de ma nière qu'il conserve sensiblement sa configu ration en hélice. On a suggéré également de refouler la matière formant le fil entre des en grenages en prise de manière que les filaments se solidifient avec la configuration désirée.
De même, on a proposé de faire passer des fila ments continus entre des engrenages en prise, en présence de chaleur et d'agents ramollis sants. D'autre part, de nombreux traitements chimiques ayant pour but de produire des fils frisés ont été également proposés. On a égale ment fait passer des filaments continus, sous la forme d'étoupe, entre des roues ou rouleaux de gaufrage et en présence de chaleur, à tra vers une chambre d'étoupe, dans le but de les friser ou de les onduler.
Enfin, on a songé en core à tirer des filaments continus à la tempé rature ambiante sur une lame tranchante émoussée ou un autre outil de déformation d'ans le but de réaliser le frisage recherché. Les appareils connus précédents ne don nent pas satisfaction, car ils ne produisent pas un fil frisé possédant l'élasticité et la texture voulues pour donner au produit fini la douceur au toucher. Quelques-uns de ces appareils sont coûteux, d'autres ne peuvent fournir qu'une production relativement faible.
D'autre part, le frisage produit dans le fil au moyen de quelques-uns des anciens appa reils, par exemple des engrenages en prise ou des rouleaux dé frisage dans une boîte à étoupe, n'est généralement que temporaire au point que le fil doit être recueilli et manipulé sans que l'on puisse lui appliquer une tension sensible.
Dans ces conditions, il est nécessaire de mani puler le fil sous la forme d'écheveaux à enrou lements lâches ; cette caractéristique ne peut pas être admise par les industriels, car elle exige un soin et un outillage spéciaux et pro voque un pourcentage important de pertes par suite des embrouillements, des enchevêtre ments, etc.
L'action d'ondulation obtenue en faisant passer le fil à la température ambiante sur une lame émoussée ou sur un autre outil de déformation est à peine suffisante pour mo difier l'effet de surface et ne communique au fil qu'une élasticité d'une très faible amplitude.
L'appareil faisant l'objet de l'invention, comprenant une source de fil, une arête vive, un dispositif d'enroulement écarté de cette arête et destiné à recueillir le fil, et un moyen pour tirer le fil en dehors de la source et pour le faire passer par-dessus ladite arête jusqu'au dispositif d'enroulement, est caractérisé par un dispositif pour chauffer le fil en mouve ment en aval et à proximité de ladite arête. Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'appareil selon l'inven tion.
La fig. 1 est une vue schématique de la première forme d'exécution.
La fi-. 2 est une vue schématique de la seconde forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue, à grande échelle, d'un détail utilisé dans ces deux formes d'exé cution. L'appareil représenté à la fig. 1 est du type à lame chaude . Le nombre de référence 13 désigne un enroulement ordinaire d'alimenta tion en fil, tel qu'une canette, une bobine ou un organe analogue. Un fil thermoplastique Y se déroule de la bobine 13 et traverse un dis positif de tension 17, constitué par une série de disques soumis à des ressorts.
En quittant le dispositif de tension, le fil Y se déplace vers le haut, franchit un côté d'une lame 19, et passe autour du bord effilé 21 de la lame 19 et sur ce bord en décrivant un angle aigu ; de là, le fil descend vers un guide 23 pour abou tir à un dispositif 25 destiné à le recueillir. Ce dispositif 25 comprend une bobine à joues 27 entraînée par un rouleau 29 recouvert de liège.
Autour de la lame 19 sont enroulées plu sieurs spires d'un fil électrique de chauffage 35, que l'on alimente en courant électrique par des conducteurs 33,à partir d'un transforma teur variable 31, connecté à une source quel conque d'énergie électrique (non représentée) par des conducteurs 34. Des feuilles 37 en une matière diélectrique, par exemple en mica, sont disposées entre la lame et le fil de chauf fage.
La chaleur est fournie au fil Y par con- vexion et rayonnement, pendant que celui-ci franchit le côté de la lame, et uniquement par conduction quand il se déplace sur le bord tranchant de la lame, de sorte que le fil Y se trouve dans un état plastique approprié et peut répondre facilement à l'action de la lame dans l'intervalle de temps pendant lequel il passe sur le bord effilé de celle-ci.
L'appareil décrit ci-dessus convient parti culièrement bien pour être associé à des ma chines de torsion, telles que la machine Atwood L 100. Quand on utilise une telle machine, les lames peuvent être supportées par un organe franchissant la distance entre les éléments ver ticaux du bâti de torsion, le fil étant recueilli sur le dispositif ordinaire de recueil prévu sur le tordoir.
L'appareil représenté sur la fi-. 2 est du type à lame froide . Il comprend deux en roulements 41 disposés l'un près de l'autre sur un bâti non représenté. Les fils Y' venant des enroulements 41 se déroulent et traversent sé parément les aeilletons de d'eux guides en queue de cochon 45, puis traversent deux dispositifs de tension 47, passent ensuite sur la surface légèrement incurvée d'un élément de chauf fage 49, autour du bord effilé d'une lame 51 et sur ce bord en se repliant suivant un angle aigu, et enfin arrivent à un organe de guidage 53. Avant ce point, les d'eux brins de fil ont été maintenus écartés l'un de l'autre.
On laisse au contraire ces deux brins se fondre ensemble quand ils traversent l'organe de guidage 53 ; ces deux brins se déplacent ensuite à travers des rouleaux entraînés d'alimentation 55, arri vent dans un organe unique de guidage 57, et enfin descendent jusqu'à une broche de torsion 59, comme celles que l'on trouve sur un tor- doir ou sur un métier à filer ; cette broche est mise en rotation par un moyen ordinaire non représenté.
La lame 51 se trouve écartée de l'élément de chauffage 49 d'une courte distance égale par exemple à 1,6 mm au moyen de pinces 61, le bord effilé 50 de la lame 51 se prolongeant à une courte distance, égale par exemple à 3,2 mm, au-délà du bord supérieur de l'élément de chauffage. On voit ainsi que la lame n'est pas utilisée spécialement comme un élément de chauffage, contrairement à la forme d'exé cution représentée à la fig. 1, mais qu'elle est maintenue légèrement écartée d'un élément de chauffage séparé, et qu'elle se trouve par con séquent à une température plus faible que celle de l'élément de chauffage, d'où son ap pellation de lame froide .
L'élément de chauffage 49 est constitué de préférence par une bande d'acier inoxydable, qui a été pliée suivant un rayon de courbure de 10 cm environ de manière à présenter au fil une surface légèrement incurvée. Cette ban de d'acier est connectée en série avec un trans formateur variable 63 par des conducteurs électriques 65 ; l'énergie est fournie au trans formateur à partir d'une source quelconque non représentée et par l'intermédiaire de con ducteurs 67.
Bien que l'emploi d'un élément séparé de chauffage et d'une lame froide ait été repré senté en combinaison avec un tordoir ou un métier à filer, il est évident que cet emploi n'est pas limité à ce cas particulier, puisqu'il présente le même intérêt dans la forme d'exé cution représentée sur la fig. 1. La description de l'appareil du type à lame froide, agissant si multanément sur deux brins de fil en mouve ment, ne doit pas être considérée comme li mitant l'application de cet appareil au cas de deux fils, car il est évident que l'appareil se rait tout aussi utile pour un seul brin de fil.
L'appareil à lame froide peut être adapté à un fonctionnement à positions multiples. Dans un tel appareil, une seule bande de chauffage d'une longueur considérable est utilisée pour un grand nombre de lames qui sont agrafées sur cette bande à certains intervalles le long de celle-ci, des moyens séparés de recueil du fil étant disposés en correspondance avec chaque lame. Il est possible de maintenir un contrôle précis de la température de la bande et une distribution sensiblement uniforme de la cha leur le long de celle-ci. Avec un , isolement adéquat, les pertes de chaleur entre les dif férentes positions ne sont pas prohibitives.
La fig. 3 est une vue détaillée à grande échelle du bord de la lame et du fil contour nant ce bord ; elle montre le chemin suivi par le fil quand celui-ci arrive sur le bord dé la lame et s'éloigne ensuite de celui-ci, aussi bien dans l'un que dans l'autre des deux appareils décrits ci-dessus. Sur cette figure, a est l'angle suivant lequel le fil arrive -sur le bord de la lame et (3 est l'angle suivant lequel il quitte ce bord. Ces angles peuvent varier considérable ment, bien qu'ils soient de préférence compris dans une certaine marge.
Le principe d'après lequel les appareils dé crits agissent pour friser les fils thermoplas tiques n'est pas entièrement éclairci. Il appa raît que plusieurs actions distinctes ou plu sieurs combinaisons de ces actions coopèrent pour produire un frisage satisfaisant.
La pre mière de ces actions est la flexion d'un brin en mouvement d'un fil plastifié s'effectuant pro gressivement sur un très petit rayon de cour bure, le fil se refroidissant à mesure qu'il s'é loigne de l'endroit de la flexion de sorte qu'il tend à conserver la forme donnée par la flexion. La deuxième action est celle d'une lame appli quée le long d'un fil non chauffé, cette action étant analogue dans l'ensemble à un phéno mène bien connu, c'est-à-dire à la flexion pro gressive, effectuée sur la lame d'un couteau,
d'une certaine longueur de fil ou d'une matière analogue dans le but de produire une boucle prononcée. On pense que l'explication de ce phénomène réside dans le fait que, pendant que la matière est repliée sur le bord de la lame, le côté dé la matière qui est le plus éloigné de ce bord est tendu longitudinalement au-delà de la limite élastique de sorte que la matière ne peut pas revenir à son état primitif, mais reste au contraire dans son état de tension diff6ren- tielle. Puisqu'un côté de la matière est plus long que l'autre,
la matière a tendance à pren dre la forme d'une boucle ou d'une spire.
La troisième action est la déformation que prend la fibre à partir de sa section normale pour déséquilibrer temporairement les contrain tes internes des différents filaments. Quand le fil, ou au moins une couche périphérique de celui-ci, se trouve à l'état plastique au moment de la déformation, les molécules peuvent se déplacer suffisamment pour permettre une égalisation des contraintes, mais en conservant la nouvelle forme, c'est-à-dire la déformation.
Ainsi, cette dernière forme est plus ou moins conservée par le polymère, quand celui-ci se refroidit jusqu'à son état cristallin normal, et la matière a ensuite tendance à prendre cette forme quand elle le peut. Au contraire, dans le cas où le polymère ne se trouve pas à l'état plastique pendant le traitement, il tend à re venir à son état primitif, c'est-à-dire à son état d'écoulement à froid , de manière à égaliser les contraintes.
Ceci explique probablement le fait qu'un frisage de nature temporaire peut être réalisé par un traitement à la température ambiante, mais que c'est seulement quand la fibre ou une partie de celle-ci est à l'état plas tique que le frisage acquiert un degré satisfai sant de permanence et une grande amplitude.
On a observé que les différents filaments, après avoir été tirés, dans un état de ramollis sement partiel, par-dessus la surface effilée, se déformaient dans une certaine mesure dans leur section transversale.
Quand il a été partiellement relâché, le fil quia passé dans l'appareil de frisage se dis pose de lui-même en une série de boucles ou spires dont la longueur, le pas et le diamètre varient au hasard.
Indiquons, à titre d'exemple, que la vi tesse de passage du fil dans l'appareil peut être de 40 m/min, que la tension du fil entre la lame et les rouleaux d'alimentation peut être comprise entre 4 et 10 g, que la température de la lame peut atteindre 240o,C et que le fil peut faire avec la lame un angle de 300 en ar rivant vers elle et de 5o en la quittant.
La lame utilisée dans l'appareil décrit peut être une lame de rasoir. On a remarqué toute fois qu'une telle lame, telle qu'elle est vendue dans le commerce, ne donnait pas satisfaction pour le traitement considéré, car elle avait ten dance à entamer et détériorer le fil. Il fallait par conséquent la polir légèrement avant de l'utiliser. La mesure dans laquelle la lame doit être modifiée dépend de la nature du frisage désiré et à un certain degré des autres condi- tions du traitement.
On a constaté cependant qu'on pouvait obtenir un degré adéquat de fri- sage en soumettant la lame à huit ou dix pas ses d'une bande d'une matière abrasive très fine, par exemple de rouge à polir, ou à l'ac tion d'une telle bande jusqu'à ce que le rayon de courbure du tranchant soit compris à peu près entre 0,002 et 0,01 mm. Quand on dé passe cette marge, on peut obtenir le frisage mais son intensité est diminuée.