Procédé pour la division de fils en cours de filage et dispositif pour sa mise en oeuvre
L'invention a pour objet un procédé pour la division, en cours de filage, de fils composés de filaments élémentaires en matière thermoplastique, en verre par exemple, dans lequel les fils franchissent d'abord un dispositif de mouillage pourvoyant leur surface d'un agent mouillant, puis sont soumis à l'opération de division.
Le problème fondamental est le suivant: dans la fabrication de pièces transparentes en matières plastiques, renforcées de fibres de verre, l'expérience a révélé que les mats de silionne employés jusqu'ici dans ce but ne répondaient pas toujours aux exigences requises car les fils relativement épais généralement employés pour la fabrication de ces mats de silionne restaient visibles dans le produit final, ce qui nuisait à leur bon aspect. I1 est en principe possible de limiter cet effet nuisible en utilisant, pour la fabrication des mats de silionne, des fils composés de filaments de diamètre réduit. Cependant la fabrication de ces fils n'est pas économique car on doit employer pour cet effet d'autres filières, de débit beaucoup plus réduit, et parce que ces fils fins sont très délicats pour les opérations ultérieures.
Pour éviter ces inconvénients on a mis au point un fil à nappes séparées composé de plusieurs fils de diamètre inférieur au fil initial, parallèles entre eux et réunis ensemble par points. Quand on coupe ces fils composés, ils se séparent en leurs fils individuels et donnent, pour le traitement ultérieur des mats , une structure très fine ne donnant pas d'aspect nuisible quand on les emploie dans le renforcement des matières plastiques.
Les procédés et les dispositifs connus de division des fils sont compliqués. En particulier, la manipulation des fils n'est en partie possible qu'à la main.
L'invention a pour but de conduire le procédé de division des fils de façon à éliminer les inconvénients précités.
Le procédé faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on place d'abord le faisceau de filaments élémentaires, après qu'il a franchi le dispositif de mouillage, sur au moins un galet de guidage de façon à l'étaler en éventail, et on introduit ensuite un organe diviseur dans l'éventail entre le dispositif de mouillage et le galet de guidage, cet organe diviseur comportant des arêtes de séparation et des gorges intermédiaires, les arêtes de séparation exerçant une action de division relativement faible au centre de l'éventail et de plus en plus forte en s'approchant des bords de l'éventail, I'action maximum étant fonction de l'angle d'ouverture dudit éventail.
Dans une mise en oeuvre particulière, on dispose dans les divisions assurées par ledit organe diviseur un second organe diviseur dont les gorges et les arêtes de séparation sont plus grandes et plus écartées que celles du premier organe et dont l'action de division croît vers les bords de l'éventail, ce second organe diviseur saisissant le fil à la limite d'action du premier organe diviseur.
Le fractionnement du procédé en deux étages permet d'obtenir, par l'augmentation des écartements, une division n parfaite du produit recueilli sur la bo- bine réceptrice.
Le déplacement des organes diviseurs peut être produit par pivotement des supports et lorsque le premier organe diviseur, en pivotant, pénètre dans l'éventail, un galet de guidage peut s'éloigner du faisceau.
L'organe diviseur peut aussi être amené d'abord dans l'éventail au voisinage immédiat du dispositif de mouillage, puis déplacé vers le galet de guidage en se maintenant à peu près dans le plan de l'éventail, le faisceau étant alors soulevé dudit galet.
Le dispositif que comprend aussi l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un organe diviseur comportant des arêtes séparées par des gorges, les écartements entre les points les plus profonds des gorges étant égaux et les aretes étant agencées de manière à exercer sur les fils une action de division proportionnelle à la cotangente de l'angle que forme chaque fil avec l'axe de l'organe diviseur.
Dans ce dispositif, la pente des flancs des gorges peut être choisie, en tenant compte de tous les facteurs de frottement, de manière que des fils élémentaires pénètrent bien dans la gorge correspondante.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif que comprend l'invention et illustre, également à titre d'exemple, des mises en oeuvre du procédé que comprend aussi l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont des diagrammes explicatifs.
La fig. 3 est une vue latérale de la première forme d'exécution représentée dans la position de départ.
La fig. 4 est une vue de face correspondant à la fig. 3.
Les fig. 5 et 6 sont des vues correspondant respectivement aux fig. 3 et 4, mais représentant une première position de travail.
Les fig. 7 et 8 sont des vues correspondant respectivement aux fig. 3 et 49 mais représentant une position de travail définitive.
La fig. 9 est une vue de face, à plus grande échelle, d'un premier organe diviseur représenté aux fig. 3 à 8.
La fig. 10 est une vue de face, à plus grande échelle, d'un second organe diviseur représenté aux fig. 3 à 8.
La fig. 11 est une vue latérale de la seconde forme d'exécution.
La fig. 12 est une vue de face correspondant à la fig. 11.
La fig. 13 est une vue latérale, à plus grande échelle, d'une partie de la fig. 11.
La fig. 14 est une vue de face correspondant à la fig. 13.
La fig. 15 est une vue de face partielle, à plus grande échelle, d'un organe diviseur représenté aux fig. 12 à 14.
Pour étirer des fils de verre hors d'une filière du modèle utilisé dans l'industrie de la silionne, une force déterminée pour chaque fil élémentaire est nécessaire, l'intensité de cette force étant déterminée par la température de fusion et la vitesse d'étirage.
Les fils franchissent un dispositif de mouillage puis sont placés sur des galets de guidage. Si on introduit alors dans la trajectoire du fil un galet déviateur (si la division se fait en cours de filage, ce galet est le galet diviseur) et si l'éventail de fils est par conséquent écarté de sa direction, chaque fil élémentaire produit une force résultante Q, dirigée vers l'axe du galet (fig. 1). Cette force Q est déterminée par la traction S du fil, en tenant compte de l'angle d'embrassement a'. On a donc:
¯ s(eI'a' + 1) e '-1
Pendant l'opération de division chaque fil élémentaire est appliqué par la force Q contre un flanc du galet diviseur (fig. 2).
Pour que l'opération de division se fasse parfaitement, il faut que l'angle du flanc a soit plus grand que l'angle de friction Q (e = R entre le fil et le galet diviseur ; a M Q) pour que le glissement du fil jusque dans la rainure portante se fasse bien. La force Q donne naissance à une résultante de glissement P avec laquelle le fil s'applique contre le flanc de l'organe de guidage
P- Q
tg (ao)
Sur les fig. 1 et 2 la flèche S indique la direction de l'effort de traction exercé sur le fil 1 quand il passe sur le galet diviseur 2 qu'il touche en 3 selon un arc d'angle au centre a'. Le fil 1 quittant le dispositif de mouillage occupe d'abord la position indiquée par la ligne pointillée 1'.
Par le pivotement du galet 2 le fil passe de la position 1' à la position 1, c'està-dire qu'il prend contact, en 3, avec le galet 2. Le déport du fil en position 1 produit une force oblique
Q ; sur la fig. 2 cette force Q est représentée décalée de 909. L'application de la force Q sur le flan de la rainure engendre, par décomposition de forces, les forces N et P que l'on peut calculer à l'aide de la formule indiquée ci-dessus. L'angle a en sera un facteur décisif et on devra le choisir tel que le fil 1 pourra glisser dans la rainure 4.
Ce qui précède s'applique à tous les dispositifs connus comme aux formes d'exécution qui vont t être décrites.
Le dispositif représenté aux fig. 3 à 10 comprend un appareil de production de fils 5, un dispositif de mouillage 6 que franchit le fil, et des galets de guidage 7 guidant d'abord des faisceaux 8 et 9. Il se forme deux éventails 10 et 11. Un levier monté sur un pivot 12 comporte trois bras 13, 14 et 15 montés rigidement entre eux. Les galets de guidage 7 sont montés à l'extrémité du bras 14. A l'extrémité du bras 15 se trouvent des premiers organes diviseurs 16 appelés à pénétrer dans l'éventail, ainsi qu'on le voit sur les fig. 5 et 6, quand le levier s'incline, ce qui, simultanément, éloigne des faisceaux 8 et 9 le bras 14 portant les galets de guidage 7. Les faisceaux 8 et 9 se divisent ainsi en faisceaux divisés 17 et 18.
En même temps, les éventails 10 et 11 (fig. 3 et 4) se transforment en éventails divisés 19 et 20. A l'extrémité du bras de levier 15 est en outre monté à rotation un levier 21 portant un second organe diviseur 22. Ce second organe diviseur 22 est introduit (fig. 7 et 8) dans l'éventail de fils qui s'éloigne alors du premier organe diviseur 16, les deux faisceaux divisés 17 et 18 restant éloignés des galets de guidage 7. La forme des faisceaux divisés 17 et 18 se modifie encore, ainsi qu'on le voit sur les fig. 7 et 8 pour donner naissance à des groupes de faisceaux divisés 23 et 24. Ces groupes de faisceaux divisés se prolongent maintenant jusqu'à la partie supérieure du faisceau dont la forme générale n'est plus en éventail mais parallèle. La fig. 8 montre très clairement comment la dernière phase de la division produit le parallélisme des faisceaux de fils divisés.
Les diverses phases de l'opération font voir que cette division se produit sûrement sans qu'on doive placer les fils individuellement à la main.
Les fig. 9 et 10 montrent respectivement en détail le premier organe diviseur 16 dont les écartements 25 sont égaux entre eux, et le second organe diviseur 22 dont les écartements 26 sont plus grands que les précédents mais aussi égaux entre eux. L'organe diviseur 16 comprend des arêtes de séparation 27 et l'organe diviseur 22 des arêtes de séparation 28.
Des gorges sont situées entre les arêtes de séparation 27 ou 28. L'organe diviseur 22 présente des rainures 4 spécialement conformées au fond de ses gorges.
Dans la seconde forme d'exécution des fig. 1 1 à 15, un organe diviseur 29 se déplace d'abord au voisinage immédiat du dispositif de mouillage en direction d'un éventail 34' puis à peu près le long de cet éventail en direction du galet de guidage 7, le faisceau étant ainsi soulevé du galet de guidage.
L'organe diviseur 29 se trouve d'abord immédiatement en dessous du dispositif de mouillage 6. Cet organe diviseur 29 est encore ainsi à une certaine distance de l'éventail. Il est ensuite amené à la position 30 et conduit vers le bas, en suivant la ligne pointillée, dans le sens de la flèche 32, jusqu'au voisinage des galets de guidage 7. Il vient ainsi occuper la position 33. Un faisceau 34, correspondant au faisceau 1' sur la fig. 1, vient ainsi occuper la position 35 correspondant au faisceau 1 sur la fig. 1. Le faisceau est ainsi soulevé du galet de guidage 7, et la division des fils se produit.
Comme dans la mise en oeuvre illustrée par les fig. 3 à 10, on peut obtenir le même résultat final en une seule phase avec la mise en oeuvre assurée par la seconde forme d'exécution, parce que l'organe diviseur 29 pénètre d'abord dans l'éventail en un point plus élevé où ledit éventail est encore plus large que dans la forme d'exécution des fig. 3 à 10.
Les fig. 13 et 14 représentent d'autres particularités des glissières de guidage de cette seconde forme d'exécution. Quand l'organe diviseur glisse vers le bas, le faisceau 34 s'éloigne du galet de guidage 7 et vient occuper la position 35. D'abord l'organe diviseur 29 se déplace, le long d'une glissière 36, vers les fils 34. Ensuite se produit un mouvement descendant le long d'une glissière 37. On remarquera que cette dernière glissière 37 est un peu inclinée sur la direction du fil 34.
Le guidage parallèle de l'organe diviseur 29 est assuré par un système articulé composé de bras 38, 39, 40 et 41. On voit sur la fig. 13 comment les bras 42 et 43 s'inclinent vers l'arrière, ce qui permet d'augmenter ou de diminuer l'intervalle séparant l'axe 44 et l'organe diviseur 29 tout en maintenant le parallélisme entre cet axe et cet organe diviseur.
Pendant ce mouvement, un axe 45 se déplace dans les glissières 37 ou 36.
La fig. 15 représente un des éléments de l'organe diviseur 29. I1 comprend des arêtes de division 46 et des écartements 47 égaux entre eux, mais différents des écartements 26 ou 25 des fig. 10 et 9. Cette différence de valeur des écartements est imposée par la différence entre les deux formes d'exécution décrites. L'organe diviseur 29 présente aussi des rainures 4 au fond des gorges séparant les arêtes 16.
Method for dividing yarns during spinning and device for its implementation
The subject of the invention is a process for the division, during spinning, of threads composed of elementary filaments of thermoplastic material, of glass for example, in which the threads first pass through a wetting device providing their surface with a wetting agent, and then are subjected to the dividing operation.
The fundamental problem is the following: in the manufacture of transparent plastic parts reinforced with glass fibers, experience has shown that the silionne mats used until now for this purpose do not always meet the required requirements because the threads relatively thick generally used for the manufacture of these silionne mats remained visible in the final product, which affected their good appearance. In principle, it is possible to limit this harmful effect by using, for the manufacture of silionne mats, yarns composed of filaments of reduced diameter. However, the manufacture of these yarns is not economical because for this purpose other dies, of much lower output, and because these fine yarns are very delicate for subsequent operations must be used.
To avoid these drawbacks, a yarn with separate layers has been developed consisting of several yarns with a diameter smaller than the initial yarn, parallel to each other and joined together at points. When these composite yarns are cut, they separate into their individual yarns and give, for the subsequent treatment of the mats, a very fine structure which does not give a deleterious appearance when used in the reinforcement of plastics.
Known methods and devices for dividing threads are complicated. In particular, the handling of the threads is partly possible only by hand.
The object of the invention is to carry out the process for dividing the threads so as to eliminate the aforementioned drawbacks.
The method forming the subject of the invention is characterized in that firstly the bundle of elementary filaments is placed, after it has passed the wetting device, on at least one guide roller so as to spread out as a fan, and then a dividing member is introduced into the fan between the wetting device and the guide roller, this dividing member comprising dividing ridges and intermediate grooves, the dividing ridges exerting a relatively weak dividing action at the center of the fan and increasingly strong as it approaches the edges of the fan, the maximum action being a function of the opening angle of said fan.
In a particular implementation, there is placed in the divisions provided by said dividing member a second dividing member whose grooves and separating ridges are larger and more apart than those of the first member and whose dividing action increases towards them. edges of the fan, this second dividing member gripping the wire at the limit of action of the first dividing member.
The fractionation of the process in two stages makes it possible to obtain, by increasing the spacings, a perfect division n of the product collected on the receiving coil.
The movement of the dividing members can be produced by pivoting the supports and when the first dividing member, by pivoting, enters the fan, a guide roller can move away from the beam.
The dividing member can also be brought first into the fan in the immediate vicinity of the wetting device, then moved towards the guide roller while remaining approximately in the plane of the fan, the beam then being lifted from said wetting device. pebble.
The device that the invention also comprises, for implementing the method, is characterized in that it comprises at least one dividing member comprising ridges separated by grooves, the spacings between the deepest points of the grooves being equal. and the edges being arranged so as to exert on the son a dividing action proportional to the cotangent of the angle formed by each wire with the axis of the dividing member.
In this device, the slope of the sides of the grooves can be chosen, taking into account all the friction factors, so that the elementary threads penetrate well into the corresponding groove.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the device which the invention comprises and illustrates, also by way of example, implementations of the method which also comprises the invention.
Figs. 1 and 2 are explanatory diagrams.
Fig. 3 is a side view of the first embodiment shown in the starting position.
Fig. 4 is a front view corresponding to FIG. 3.
Figs. 5 and 6 are views corresponding respectively to FIGS. 3 and 4, but representing a first working position.
Figs. 7 and 8 are views corresponding respectively to FIGS. 3 and 49 but representing a final working position.
Fig. 9 is a front view, on a larger scale, of a first dividing member shown in FIGS. 3 to 8.
Fig. 10 is a front view, on a larger scale, of a second dividing member shown in FIGS. 3 to 8.
Fig. 11 is a side view of the second embodiment.
Fig. 12 is a front view corresponding to FIG. 11.
Fig. 13 is a side view, on a larger scale, of part of FIG. 11.
Fig. 14 is a front view corresponding to FIG. 13.
Fig. 15 is a partial front view, on a larger scale, of a dividing member shown in FIGS. 12 to 14.
To draw glass yarns out of a die of the model used in the silionne industry, a force determined for each elementary yarn is required, the intensity of this force being determined by the melting temperature and the speed of drawing.
The wires pass through a wetting device and then are placed on guide rollers. If we then introduce into the path of the wire a deflector roller (if the division is done during spinning, this roller is the dividing roller) and if the fan of threads is consequently moved away from its direction, each elementary thread produces a resulting force Q, directed towards the axis of the roller (fig. 1). This force Q is determined by the traction S of the wire, taking into account the embrace angle a '. So we have:
¯ s (eI'a '+ 1) e' -1
During the division operation each elementary wire is applied by the force Q against a side of the divider roller (fig. 2).
For the division operation to be done perfectly, the angle of the flank a must be greater than the friction angle Q (e = R between the wire and the dividing roller; a MQ) so that the sliding of the wire into the supporting groove is done well. The force Q gives rise to a sliding result P with which the wire is applied against the side of the guide member
P- Q
tg (ao)
In fig. 1 and 2 the arrow S indicates the direction of the tensile force exerted on the wire 1 when it passes over the divider roller 2 which it touches at 3 according to an arc of angle at the center a '. The wire 1 leaving the wetting device first occupies the position indicated by the dotted line 1 '.
By the pivoting of the roller 2 the wire passes from position 1 'to position 1, that is to say that it makes contact, at 3, with the roller 2. The offset of the wire in position 1 produces an oblique force
Q; in fig. 2 this force Q is represented shifted by 909. The application of the force Q on the side of the groove generates, by decomposition of forces, the forces N and P which can be calculated using the formula given below. -above. The angle a will be a decisive factor and it should be chosen such that the wire 1 can slip into the groove 4.
The above applies to all known devices as well as to the embodiments which will be described.
The device shown in FIGS. 3 to 10 comprises a yarn production apparatus 5, a wetting device 6 through which the yarn passes, and guide rollers 7 first guiding bundles 8 and 9. Two fans 10 and 11 are formed. A mounted lever on a pivot 12 comprises three arms 13, 14 and 15 rigidly mounted between them. The guide rollers 7 are mounted at the end of the arm 14. At the end of the arm 15 are the first dividing members 16 called to enter the fan, as can be seen in FIGS. 5 and 6, when the lever tilts, which, simultaneously, moves away from the beams 8 and 9 the arm 14 carrying the guide rollers 7. The beams 8 and 9 are thus divided into divided beams 17 and 18.
At the same time, the fans 10 and 11 (fig. 3 and 4) are transformed into divided fans 19 and 20. At the end of the lever arm 15 is also mounted for rotation a lever 21 carrying a second dividing member 22. This second dividing member 22 is introduced (fig. 7 and 8) into the fan of wires which then moves away from the first dividing member 16, the two divided beams 17 and 18 remaining remote from the guide rollers 7. The shape of the beams divided 17 and 18 is further modified, as can be seen in FIGS. 7 and 8 to give rise to groups of divided beams 23 and 24. These groups of divided beams now extend to the upper part of the beam, the general shape of which is no longer fan-shaped but parallel. Fig. 8 shows very clearly how the last phase of the division produces the parallelism of the divided wire bundles.
The various phases of the operation show that this division takes place reliably without having to place the wires individually by hand.
Figs. 9 and 10 respectively show in detail the first dividing member 16, the spacings 25 of which are equal to each other, and the second dividing member 22, the spacings 26 of which are greater than the previous ones but also equal to each other. The dividing member 16 comprises dividing ridges 27 and the dividing member 22 having dividing ridges 28.
Grooves are located between the separating ridges 27 or 28. The dividing member 22 has specially shaped grooves 4 at the bottom of its grooves.
In the second embodiment of FIGS. 1 1 to 15, a divider 29 first moves in the immediate vicinity of the wetting device in the direction of a fan 34 'and then approximately along this fan in the direction of the guide roller 7, the beam thus being lifted from the guide roller.
The dividing member 29 is first located immediately below the wetting device 6. This dividing member 29 is thus still at a certain distance from the fan. It is then brought to position 30 and driven downwards, following the dotted line, in the direction of arrow 32, to the vicinity of guide rollers 7. It thus comes to occupy position 33. A beam 34, corresponding to the bundle 1 'in FIG. 1, thus comes to occupy the position 35 corresponding to the bundle 1 in FIG. 1. The bundle is thus lifted from the guide roller 7, and the division of the threads occurs.
As in the implementation illustrated by FIGS. 3 to 10, the same end result can be obtained in a single phase with the implementation ensured by the second embodiment, because the dividing member 29 first enters the fan at a higher point where said fan is even wider than in the embodiment of FIGS. 3 to 10.
Figs. 13 and 14 show other features of the guide rails of this second embodiment. When the dividing member slides down, the beam 34 moves away from the guide roller 7 and comes to occupy the position 35. First the dividing member 29 moves, along a slide 36, towards the wires. 34. Then occurs a downward movement along a slide 37. It will be noted that the latter slide 37 is slightly inclined in the direction of the wire 34.
The parallel guiding of the dividing member 29 is provided by an articulated system made up of arms 38, 39, 40 and 41. It can be seen in FIG. 13 how the arms 42 and 43 tilt backwards, which makes it possible to increase or decrease the interval between the axis 44 and the dividing member 29 while maintaining the parallelism between this axis and this dividing member .
During this movement, an axis 45 moves in the slides 37 or 36.
Fig. 15 shows one of the elements of the dividing member 29. It comprises dividing edges 46 and spacings 47 which are equal to one another, but different from the spacings 26 or 25 of FIGS. 10 and 9. This difference in the value of the spacings is imposed by the difference between the two embodiments described. The dividing member 29 also has grooves 4 at the bottom of the grooves separating the ridges 16.