<B>Procédé de</B> traitement <B>d'un</B> fil <B>d'ester cellulose pour le rendre</B> volumineux, et application de ce procédé La présente invention concerne un procédé de trai tement d'un fil consistant entièrement en fibres ou filaments d'ester de cellulose afin de rendre ce fil volu mineux par une opération de torsion, stabilisation et détorsion. Les deux opérations de torsion et de détorsion peuvent, par exemple, se faire par le processus habituel de fausse torsion<B> </B> ou<B> </B>torsion provisoire<B> .</B>
Quoique les fils d'acétate de cellulose secondaire aient probablement été les premiers fils artificiels à être soumis à un tel procédé, ce n'est que l'apparition sur le marché des fils entièrement synthétiques, comme les fils de résine de polyamide (Nylon), qui a été à l'origine du développement actuel de ce procédé. On s'est heurté à diverses difficultés lors de l'application de ce procédé à des fils d'ester de cellulose, en particulier l'acétate de cellulose secondaire ou le triacétate de cellulose.
C'est ainsi que dans de nombreux cas on s'est aperçu qu'une proportion trop importante du volume relatif (rapport de l'unité de volume à l'unité de poids) donné au fil se perd au cours du traitement ultérieur du fil lui-même et des étoffes fabriquées avec lui.
De plus, les propriétés physiques du fil, par exemple la ténacité, subissent fré quemment une réduction trop importante à la suite de ce procédé. De même, dans certains cas, le volume rela tif conféré à ce fil n'est pas aussi uniforme qu'on le voudrait.
Ces inconvénients existent entre autres pour les fils traités selon le brevet français NI, 1217137 et plus parti culièrement selon l'exemple 2 de ce brevet. Selon cet exemple, on soumet un fil d'acétate de cellulose de 200 deniers à une fausse torsion de 18,5 par cm au moyen d'un tube tournant à 30 000 tours par minute, puis on fait passer le fil tordu dans un dispositif de chauffage selon le brevet français NI, 1140992 dont les tubes de chauffage d'une longueur de 40 à 50 cm, par exemple, sont maintenus à une température de 175 10 C,
il ressort des chiffres reproduits ici que le fil séjourne alors dans ce tube pendant 1,5 à 1,85 seconde. Le fil ainsi tordu et stabilisé est ensuite détordu avec un retrait, par exemple, de 4 à 6 0/0,
et rebobiné à une vitesse inférieure de l'ordre de 20 % à la vitesse des organes débiteurs en amont du dispositif de chauffage.
Il s'ensuit que la vi tesse à laquelle le fil est entraîné à travers ce dispositif est inférieure de 15 à 17 % à celle à laquelle le fil y est amené.
Ce procédé selon le brevet français No 1217137, complété par les indications du brevet français No 1140992, prévoit donc un retrait considérable du fil pendant la torsion et le chauffage.
Il est bien connu, par contre, d'effectuer avec un retrait extrêmement faible l'opération de fausse torsion et de fixation de fils lorsque ceux-ci sont en matière thermoplastique synthétique (polyacrylonitrile, copoly- mère d'acrylonitrile, polyester, nylon, chlorure de poly vinyle, par exemple le produit marque Rhovyl , etc.).
Ce retrait peut âtre de 0,5 à 2 % selon le brevet français No 1225671 et, par exemple, de 2 % selon le brevet français No<B>1199764,
</B> le brevet français No 1263807 indi que qu'un retrait est admis entre les dispositifs débiteurs alors que l'addition No 67751 au brevet français No 1054338 dit que le filé, subissant la fausse torsion, doit être sous une tension assez forte, sans toutefois sug gérer de lui faire subir un étirage.
Or, les esters de cellulose auxquels doit s'appliquer le procédé selon la présente invention ne sont pas ther moplastiques au sens propre du terme mais subissent une décomposition partielle lorsque leur température s'approche du point de fusion.
La difficulté d'appliquer à des fils d'ester de cellulose un procédé de fausse tor sion classique, tel qu'on .l'opère sur des fils thermo plastiques, est bien connue des gens du métier.
Jus- qu'ici, et l'alinéa final du brevet français No 1217137 précité en fait foi, on n'a pas cru pouvoir obtenir par le procédé de fausse torsion de véritables filés K mousse en acétate de cellulose qui, pendant les traitements sub séquents du fil et des tissus qui en sont faits,
conservent dans une large mesure la voluminosité qui leur a été imprimée par ce traitement. En outre, la résistance à la rupture du fil d'ester de cellulose était fortement dimi nuée par la fausse torsion, en sorte que l'on a toujours cru devoir permettre un certain retrait de ce fil pendant les opérations de torsion et de chauffage.
Il a maintenant été constaté que, au contraire, en observant un certain ensemble de conditions, il est avan tageux pour la voluminosité et acceptable pour la résis tance à la rupture, de faire subir un allongement ou éti rage à ces fils pendant l'opération de torsion, stabilisa tion par chauffage et détorsion.
L'invention est basée sur cette observation et s'appli que à un procédé de traitement d'un fil consistant entiè rement en fibres ou filaments d'ester de cellulose par une opération de torsion, stabilisation et détorsion dans la quelle on soumet le fil à une torsion comprise entre 7,2 et 30 tours par cm, on fait passer le fil tordu dans un dispositif de chauffage maintenu à une température com prise entre 170 et 200,
1 C en le faisant séjourner dans ce dispositif pendant 0,03 à 4,5 .secondes, et on fait avan cer le fil détordu jusqu'à un dispositif de reprise qu'on fait fonctionner de manière à permettre une détente du fil jusqu'à 30 % de sa longueur.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on fait avancer le fil détordu à une vitesse comprise entre 101 et 109 % de la vitesse à laquelle il était amené au stade de
torsion et de chauffage.
L'invention comprend également l'application de ce procédé à un fil constitué de fibres discontinues.
Dans les intervalles indiqués, on obtient les meilleurs résultats en mettant en oeuvre des conditions opératoires qui ne varient que très faiblement selon la nature exacte du fil traité. Aussi bien avec l'acétate de cellulose secon daire qu'avec le triacétate de cellulose, on préfère tordre les fils à une valeur comprise entre 12 et 18,4 tours par cm, mais alors que pour l'acétate de cellulose secondaire, les meilleurs résultats sont obtenus avec une torsion comprise entre 16,4 et 18, par exemple :
avec<B>17,6</B> tours par cm, les chiffres correspondants pour le triacétate de cellulose sont l'intervalle de 12,8 à 14,4 tours par cm, et en particulier 13,6 tours par cm. Pour le chauffage du fil tordu, on préfère une température de 170 à 1900 C, et mieux encore entre 170 et 1800 C pour l'acétate de cel lulose secondaire, et 180 à 2000 C et mieux<B>185</B> à 1950 C pour le triacétate de cellulose.
De même, la durée du chauffage peut de préférence être comprise entre 3,0 et 0,03 secondes, avec une préférence de 1,6 à 1,2 pour l'acétate de cellulose secondaire et de<B>1,25</B> à 0,64 se conde pour le triacétate de cellulose.
Après torsion, chauffage et détorsion, l'avancement du fil, par exemple à l'aide de rouleaux d'avancement, peut se faire le plus avantageusement à une vitesse qui est de 102 à 108 % pour l'acétate de cellulose secondaire ou de 101 à 104 <RTI
ID="0002.0106"> % pour le triacétate de cellulose, de la vitesse à laquelle le fil était amené aux ,stades de torsion et de chauffage.
La détente du fil, avant sa reprise sur un paquet, peut de préférence être comprise entre 14 et 20 % pour l'acétate de cellulose secondaire et entre 3 et 16 % pour le triacétate de cellulose.
Si l'on désire obtenir un fil extensible, ayant un vo lume relatif important et une bonne élasticité, comme c'est le cas notamment dans la fabrication de bas exten- sibles, on peut envoyer le fil directement du dispositif d'avancement qui fait suite aux stades de torsion, de chauffage et de détorsion, sur le dispositif de reprise qui peut être constitué, par exemple, par un ou plusieurs paquets de fils,
et qui reprennent le fil à une vitesse de préférence comprise entre 97 et 80 % de la vitesse à la- quelle le fil est amené vers ledit dispositif ;
avantageuse- ment, la vitesse de reprise est comprise entre 86 et 80 % pour l'acétate de cellulose secondaire et entre 97 et 84 % pour le triacétate
de cellulose. Les taux indiqués correspondent à des détentes respectives de 14 à 20 % et de 3 à 16 0/0.
Si l'on désire obtenir un fil texturé possédant des caractéristiques d'un volume relatif particulièrement élevé et une élasticité plus faible, donc moins de viva cité en manutention, et se prêtant à la fabrication d'une étoffe exceptionnellement stable pour la confection par exemple d'étoffes à double tricotage,
dans ce cas au lieu de faire passer le fil du dispositif d'avancement pré cité directement vers le dispositif de reprise, on peut lui faire traverser une zone où on le chauffe à une tempé rature d'environ 160 à 2001, C de préférence,
entre 175 et 1920 C et en particulier une température de 1750 C pour l'acétate de cellulose secondaire et de 185 C pour le triacétate de cellulose, pendant une seconde période comprise entre 4,4 et 0,3 secondes.
Avantageusement, la période de chauffage est de 1,6 à 1,2 seconde pour l'acé tate de cellulose secondaire et de 1,25 à 0,64 seconde pour le triacétate de cellulose. Après passage dans cette seconde zone de chauffage, on fait avancer le fil, par exemple à l'aide de rouleaux,
à une vitesse pouvant être de RTI ID="0002.0223" WI="16" HE="4" LX="1262" LY="1415"> préférence 96 à 70 % de la vitesse à laquelle il est repris après les opérations de torsion, chauffage et détor- sion, en vue d'une reprise à une vitesse comprise entre 97,
6 et 107,9 % de la vitesse d'avancement.
Un autre procédé pour réduire la vivacité du fil traité, ayant une utilité spéciale pour le fil d'acétate de cellulose secondaire, peut consister à soumettre le fil à un traitement de vaporisation à une température com prise par exemple entre 77 et<B>880,C,
</B> sous une pression voisine de l'atmosphérique et pendant une période de 45 à 85 minutes. Après le traitement de vaporisation, on peut soumettre le fil de préférence à la chaleur sèche, par exemple à 77-880 C pendant une période d'environ 5 à 30 minutes. Pour ce dernier traitement, on peut utif- ser par exemple des dispositifs de chauffage extérieurs,
par exemple des résistances chauffantes électriques, tout en aspirant la vapeur de la chambre de traitement qui n'est pas complètement isolée de l'atmosphère. De cette façon, l'air chaud remplace en fait la vapeur qui a été soutirée.
Une mise en oeuvre du procédé selon l'invention va être décrite à titre d'exemple en se référant au dessin annexé, sur lequel on peut voir un fil 10 formé de multifilaments continus qui se déroule d'un paquet d'ali mentation 11, traverse un guide en queue de cochon 13,
passe autour d'un dispositif 15 de guidage en queue de cochon et d'élimination des brins rompus et il est -avancé par des rouleaux 16 (premier dispositif d'avance du fil). Après cela, .on fait passer le fil dans une première zone de chauffage 17, et il est tordu par une broche 19 de torsion provisoire, la torsion revenant vers les rouleaux 16.
En quittant la broche de torsion provisoire 19, le fil est pris en charge par des rouleaux d'avancement 20 (second dispositif d'avancement), d'où le fil peut em prunter l'un des deux trajets possibles. Si l'on désire un fil d'un degré élevé d'élasticité, on utilise le trajet A et dans ce cas il passe directement des rouleaux 20 sur des guides en queue de cochon 2l-22 et sur une barre de guidage 23, pour être repris finalement sur le paquet 24.
Si, au contraire, on cherche à obtenir un fil ayant un volume relatif particulièrement élevé et une moindre élasticité, on utilise le trajet B et, dans ce cas, le fil passe par une seconde zone de chauffage 26 pour aboutir à des rouleaux 27 (troisième dispositif d'avancement), puis sur des guides 21 et 22, une barre de guidage 23, et est repris sur le paquet 24.
Que le fil emprunte le trajet A ou le trajet B, la tor sion réelle réalisée par la broche de torsion provisoire 19 est pratiquement éliminée au moment où le fil atteint les rouleaux 20.
On peut utiliser le procédé pour traiter un fil titrant un denier total compris entre 55 et 1000, et présentant une torsion initiale comprise entre 0 et 2,8 tours par cm, ce fil étant composé de 3 à 300 filaments.
Le dispositif de torsion provisoire mentionné ci dessus peut être une broche de torsion provisoire à grande vitesse de l'un des modèles connus des spécia listes, par exemple la broche décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2990674. La vitesse de rota tion de la broche est de préférence entre 20 000 et 500 000 tours/minute. Toute torsion qui existe déjà dans le fil initial doit être prise en ligne de compte lorsqu'on règle le dispositif de torsion provisoire, afin que le fil contienne le degré désiré de torsion au moment de son admission dans la zone de chauffage.
On peut utiliser le procédé pour traiter le fil à une vitesse basée sur une vitesse d'alimentation comprise entre environ 9 et 365 mètres/minute, et de préférence entre 27 et 91 mètres.
Afin de conserver un volume relatif important ob tenu par le procédé, on maintient la tension sur le fil texturé pendant le traitement ultérieur à une valeur aussi faible et aussi uniforme que possible. Par exemple, on peut avoir intérêt à maintenir la tension du fil pendant l'enroulement sur un paquet conique d'une valeur com prise entre 0 et 8 g, lorsque le denier total du fil initial est compris entre 55 et 1000.
De plus, lorsqu'on désire doubler le fil traité ayant un denier total de 110 à 3000, avec une vitesse de broche de 4400 à 6200 tours/minute, la tension en avant des rouleaux d',avancement peut être maintenue, par exemple, entre 0 et 3 g pour un fil doublé ou triplé. Entre les rouleaux d'avancement et le guide se trouvant immédiatement avant la bobine servant au doublage, on peut maintenir la tension, par exemple, entre 3 et 30 g pour un fil doublé et entre 5 et 45 g pour un fil triplé.
Quand on double ou triple .le fil, il est préférable que le fil terminé soit équilibré, c'est-à-dire sensiblement exempt de moments de torsion. Pour cela, on peut dou bler des fils dont les traitements de gonflement avaient été faits en utilisant des torsions de sens opposés.
Le fil traité par le présent procédé convient particu lièrement pour des tricots confectionnés sur des métiers circulaires à simple ou double fonture. On peut aussi fabriquer avec ce fil des articles tissés.
Le volume relatif de l'étoffe tricotée qu'on obtient avec le fil traité peut être plus pleinement développé et la détente des piquages de l'étoffe peut être améliorée, en soumettant l'étoffe avant son traitement à l'état hu mide, par exemple avant les opérations de dégraissage, de teinture ou de finissage, à une révolution dans un tambour, tournant alternativement dans les deux sens, par exemple pendant 20 à 30 minutes et à une tempéra ture entre 70 et 851, C pour l'acétate de cellulose secon daire et de 104 à 1070 C pour le triacétate de cellulose.
Avant d'enlever l'étoffe du tambour, on refroidit à une température de 60e C pour l'acétate de cellulose secon daire et 661, C pour le triacétate de cellulose, en poursui vant la rotation du tambour, afin d'empêcher la stabili sation des faux plis et des plissements.
Lorsque l'étoffe est confectionnée à partir du fil d'acétate de cellulose secondaire, on peut améliorer son toucher et supprimer les plis en la soumettant, après ce traitement au tambour, à une opération de décatissage dans laquelle on met l'étoffe en contact avec de la vapeur à une température de 82 à 99 C par exemple, de préfé rence pendant une minute environ, après quoi on appli que le vide pendant environ 1 minute.
En variante, on peut effectuer un calandrage à la vapeur ou élargisse ment à la vapeur, en faisant passer l'étoffe en largeur ouverte sur une fente d'une largeur d'environ 15 cm d'où s'échappe la vapeur, de manière à mettre l'étoffe en contact avec la vapeur à une température de 82 à 990 C pendant 2 à 8 secondes.
On peut teindre un paquet de fils ou une étoffe for mée d'acétate de cellulose secondaire à l'aide d'une solution aqueuse d'un colorant dispersé à base d'acétate, par exemple l'un des colorants énumérés dans le Colour Index, 2e édition, pages 1659 à 1752. Le bain de teinture peut contenir, par exemple, 0,1 à 10 % en poids de colo- rant, et la teinture peut avoir lieu à une température d'environ 65 à 850 C.
Afin de préserver le maximum de volume relatif sur une étoffe formée d'un fil de tri:acétate de cellulose qui a été traitée par le présent procédé, il est souhaitable de stabiliser l'étoffe en autoclave avant le traitement à l'état humide, par exemple en l'exposant à la vapeur sous une pression manométrique d'environ 2,1 kg/cm', ce qui cor respond à une température de 134 C, pendant une durée totale de 20 à 40 minutes. De préférence, des périodes relativement brèves de vaporisation alternent avec de brèves périodes de vide dans l'autoclave.
On place l'étoffe par charges successives, en largeur ouverte, sur une enveloppe perforée dans l'autoclave en interposant une couche de tissu de coton entre chaque couche de l'étoffe tricotée pour empêcher la formation de l'effet<B> </B>moiré<B> .</B>
Habituellement on effectue la teinture des fils ou de l'étoffe en triacétate de cellulose, à l'aide d'une solution aqueuse d'un colorant dispersé à base d'acétate, par exemple l'un des colorants énumérés dans le Colour Index précité.
Le bain de teinture peut contenir par exemple 0,1 à 10 % en poids de colorant et la teinture peut avoir lieu à une température entre 79 et 910 C.
Eventuellement, on peut soumettre les étoffes à un traitement de finissage. Pour obtenir un toucher doux, on peut appliquer un produit de finissage cationique à rai- son de 0,25 à 0,5 % par rapport au poids de l'étoffe, tandis que pour un toucher plus rigide et plus dur,
on peut enduire l'étoffe d'une émulsion de résine à raison de 0,5 à 1,0 % par rapport au poids de l'étoffe.
Les exemples suivants servent à illustrer l'invention sans aucunement en limiter la portée.
<I>Exemple I</I> En se référant à la figure du dessin, on fait avancer par les rouleaux 16, vers la première zone de chauffage, un fil multifilamentaire continu, ayant été teint en solu- tion à une couleur vert-mousse et consistant en 32 fila ments d'acétate de cellulose secondaire ayant un indice d'acétyle d'environ 55 0/0, titrant un denier total d'envi ron 200, ayant une torsion en Z de 1,2 tour par centi mètre, cette zone de chauffage étant représentée, par exemple, par le dispositif de chauffage 17,
après quoi le fil passe sur la broche de torsion provisoire 19 à une vitesse de 23,8 mètres/minute. On fait tourner la broche de torsion provisoire 19 à une vitesse de 44 000 tours/ minute, grâce à quoi le fil reçoit une torsion en S entre la broche 19 et les rouleaux 16, d'une valeur de 17,5 tours par cm. Le fil tordu est chauffé pendant une pé riode de 1,41 seconde par le dispositif de chauffage 17, celui-ci étant maintenu à 1750 C.
En quittant la broche de torsion provisoire 19, le fil a perdu la majeure partie de sa torsion, et à ce moment les rouleaux 20 le font avancer à une vitesse de 25,5 m/ minute, laquelle vitesse représente 107 % de sa vitesse d'avancement par les rouleaux 16.
Ceci équivaut à une alimentation insuffisante de 7 % des rouleaux 20. En quittant les rouleaux 20, le fil emprunte le trajet A en passant par les queues de cochon 21, 22 et la barre de guidage 23 pour s'enrouler sur le paquet de reprise 24 a une vitesse de 22,86 m/minute,
ce qui représente 86 % de sa vitesse d'avancement par les rouleaux 20. Ceci corres- pond à une suralimentation de 14 % du paquet de re- prise 24.
On met le fil qui est enroulé de façon lâche sur le paquet 24 en contact avec de la vapeur à 850 C pendant 75 minutes dans une boîte de vaporisation sous pres sion atmosphérique. On maintient le fil à cette même température mais à l'état sec pendant 15 minutes supplé mentaires grâce à un chauffage par .des résistances élec triques, tout en aspirant la vapeur de la boîte de vapori sation.
On enroule le fil en cône en utilisant au départ une tension de 6 grammes et en réduisant ensuite continuel lement la tension pour compenser l'accroissement de la vitesse du fil. Cette tension descend jusqu'à 4 grammes pour un paquet de 680 à 900 g. Il est inutile d'appliquer un lubrifiant pendant l'enroulement sur le cône.
Un autre mode de réalisation du procédé consiste à faire suivre au fil le trajet B au lieu du trajet A, après qu'il a quitté les rouleaux 20, de sorte qu'on supprime le traitement à la vapeur du fil sur le paquet 24-. On chauffe ensuite le fil pendant 1,
41 seconde dans le dispositif de chauffage 26 maintenu à 1750 C et on le fait avancer par des rouleaux 27 à une vitesse qui est de 86 % de sa vitesse d'avancement par le rouleau 20. Le fil est ensuite repris sur le paquet 24 à la même vitesse que sa vitesse d'avancement par les rouleaux 27.
<I>Exemple II</I> On fait avancer par des rouleaux 16 vers le dispositif de chauffage 17 et vers une broche 19 de torsion provi soire, à une vitesse de 32,9 m/minute, un fil multifilamen- taire continu comprenant 52 filaments de triacétate de cellulose ayant un indice d'acétyle d'environ 61% et titrant un denier total d'environ 200,
avec une torsion en Z d'environ 0,1 tour/cm. On fait tourner la broche de torsion provisoire 19 à 44 000 tours/minute pour obtenir une torsion en S de 13,8 tours/cm entre la bro che 19 et les rouleaux 16. Le fil tordu est chauffé Pen dant 1,02 seconde par le dispositif de chauffage 17, celui- ci étant maintenu à 1921, C.
Le fil qui quitte la broche 19 perd la majeure partie de la torsion et les rouleaux 20 le font avancer à une vitesse de 33,4 m/minute, ce qui représente 101 % de la vitesse imprimée au fil par les rouleaux 16. Ceci équi vaut à une sous-alimentation de 1 % des rouleaux 20.
En quittant les rouleaux 20, le fil emprunte le trajet A à travers des guides en queue de cochon 21, 22 et la barre de guidage 23, jusqu'au paquet de reprise 24, où il est enroulé à une vitesse de 30,17 m/minute,
ce qui repré- sente 96 % de sa vitesse d'avancement par les rouleaux 20. Ceci correspond à une suralimentation de 4 % du paquet de reprise 24.
Le fil texturé ainsi produit présente une résistance à la traction de 225 g, ce qui correspond à une ténacité de 1,13 g par denier, un allongement de 24 0/0, un module initial de 20,3 g par denier par unité d'allongement, et un volume indiqué par un rétrécissement de crêpage de 9,80/0.
Un autre procédé de fonctionnement consiste à faire suivre au fil quittant les rouleaux 20 le trajet B au lieu du trajet A. Dans ce cas, on chauffe le fil pendant 1,
04 seconde et dans le dispositif de chauffage 26 maintenu à 185 C et on le fait avancer par des rouleaux 27 à une vitesse qui est 86 % de la vitesse d'avancement par les rouleaux 20. Le fil est ensuite repris sur le paquet 24 à la même vitesse que celle de son avancement par les rou leaux 27.
Ce procédé donne un fil permettant d'obtenir une étoffe teinte uniformément, de plus faible élasticité qu'avec le fil qui a suivi le trajet A.
Des étoffes tricotées confectionnées avec ces fils con viennent pour de nombreux usages. Ils conviennent spé cialement bien pour les vêtements de dame, comme des robes, des chandails, des jupes et des blouses.
Le rétrécissement par crêpage dont il a été question plus haut est déterminé en préparant 5 écheveaux de fil ayant chacun 8 couches d'un diamètre de 1 mètre, enrou lées sous une tension de 10 mg. On traite les écheveaux dans de l'eau distillée à 820 C pendant 10 minutes à l'état de détente et on les suspend sous une charge de 0,1 g par denier, pendant 1 minute, à l'état mouillé. On mesure alors avec précision les longueurs des boucles des éche veaux et on désigne le total des longueurs de tous les écheveaux à ce stade par Lb .
Après l'enlèvement de la charge, on sèche les éche veaux à 66 C, on les refroidit pendant 1 heure dans une pièce conditionnée à 23 C et sous une humidité relative de 60 % et à l'état suspendu sous forme de boucles mais sans tarage. On .applique ensuite une charge de 1 mg par denier aux écheveaux pendant 1 minute et on me sure les longueurs des
boucles des écheveaux. On addi tionne ces valeurs et le total obtenu est désigné par L,, Le rétrécissement par crêpage exprimé comme un pour centage est alors égal à
EMI0004.0205