<U>Appareil pour la texturation</U> <U>de fils thermoplastiques</U> La présente invention se rapporte à un ap pareil pour la texturation de fils thermoplas tiques multifilaments, comprenant une paire de surfaces transporteuses, en contact avec le fil, et entourant une paire de rouleaux, de manière à former une zone de pincement, cha cune des surfaces ayant des cavités suffisam ment profondes pour permettre à des segments de fil de rester à l'intérieur, un dispositif pour faire avancer le fil sur les surfaces dans la zone où elles pincent le fil, un élé ment creux s'avançant dans ladite zone de pin cement très près des surfaces pour délimiter avec elles une chambre de bourrage du fil, une aiguille creuse dans laquelle le fil avance,
cette aiguille étant en partie située dans la zone de pincement dans la chambre formée par l'élément creux, des éléments dé limitant un conduit pour un gaz chaud autour de l'aiguille et en communication avec la chambre à l'extrémité de l'aiguille, et un dispositif propre à diriger un courant de gaz chaud de l'extrémité de l'aiguille à la cham bre de bourrage, de façon à précipiter le fil à texturer vers la zone de pincement.
Cet appareil est caractérisé en ce que les surfaces sont espacées entre elles, dans la zone de pincement, où elles sont le plus près l'une de l'autre, d'une distance qui est finie mais pas suffisamemnt grande pour que la force de compression s'exerçant sur le fil bourré dans 1a zone de pincement soit annulée. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la descrip tion qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant, à titre d'exemple, deux formes de réalisation de l'appareil selon l'invention.
La fig. 1 est la vue schématique en éléva- tion d'une première forme de réalisation de l'apppreil; la fig. 2 est une vue en plan de galets pin- ceurs de la fig. 1; la fig. 3 est une vue partielle en perspec tive de ces galets pinceurs et d'un tube d'amenée de l'appareil de la fig. 1; la fig. 4 est une coupe partielle en élé vation de cette forme de réalisation de l'ap pareil selon l'invention, montrant en détail une buse de projection;
la fig. 5 est une coupe transversale faite suivant la ligne 5-5 de la fig. 4; la fig. 6 est une vue semblable à celle de la fig. 1 et représentant une deuxième forme de réalisation de l'appareil objet de l'in vention; la fig. 7 est une vue en plan des galets pinceurs de la fig. 6, des joints toriques et des courroies étant en coupe;
la fig. 8 est une vue en plan de la cour roie en treillis métallique utilisée dans l'appareil de la fig. 6, et la fig. 9 est une vue en coupe partielle d'un aspirateur que comprennent les appareils des fig. 1 et 6. Les fig. 1, 2 et 3 représentent une pre mière forme de réalisation de l'appareil con forme à l'invention. Certains détails de cet appareil sont donnés par les fig. 4 et 5. Une deuxième forme de réalisation de l'appareil conforme à l'invention est représentée sur les fig. 6 à 8.
L'appareil pour la texturation de fils thermoplastiques représenté sur les fig. 1 à 5, est combiné avec un équipement d'amenée d'un fil thermoplastique non étiré, Y, par exemple un fil comportant plusieurs filaments continus d'un polypropylène. Ce fil Y passe sur deux premiers rouleaux étireurs coniques 10 et 11, puis sur deux autres rouleaux éti- reurs coniques 12 et 13.
Comme d'habitude, chacune des paires de rouleaux se compose d'un rouleau de diamètre relativement grand, 10 et 12, et d'un rouleau de diamètre relati vement petit, 11 ou 13, les deux rouleaux d'une même paire étant montés de façon que leurs axes fassent entre eux un certain angle et que 1e fil avance ainsi suivant une série de boucles détachées sur les deux rouleaux de chaque paire.
Le fil Y s'enroule 6 à 8 fois sur chaque paire de rouleaux étireurs puis, en quittant la deuxième paire 12, 13, s'engage dans ladite forme d'exécution de l'appareil de texturation conforme à la présente invention Dans l'appareil représenté sur ces figures, le fil non étiré Y est étiré entre les deux paires de rouleaux étireurs. Par exemple, pour le traitement d'un fil non étiré composé de plusieurs filaments en polypropylène de 12000 deniers, le rouleau 10 est chauffé à 95-1200C et tourne à une vitesse circonféren- tielle de 75 mètres par minute, et le rouleau 12,
chauffé à une température de 95 à 1770C, tourne à une vitesse circonférentielle de 300 mètres par minute, de façon à réaliser un taux d'étirage de 4 du fil Y entre les deux paires de rouleaux. Le fil étiré pénètre en suite dans un dispositif de propulsion par la vapeur d'eau, désigné dans son ensemble par le repère 14 et montré en détail sur la fig. 4.
Ce dispositif 14, fonctionnant à la vapeur d'eau et destiné à assurer l'avancement du fil, comprend un tube cylindrique 15, partiel lement obturé à sa partie inférieure par un bouchon 16 et à sa partie supérieure par un bouchon 17, qui délimitent le corps du sys tème propulseur. Ce bouchon 17 porte un bos sage central 18 dirigé vers le bas, en saillie dans la chambre délimitée par le tube 15 et qui reçoit à force, de façon à l'obturer, la partie supérieure d'un second tube 19, de forme générale cylindrique,
coaxial avec le tube 15 et de plus petit diamètre que celui- ci. Ce tube 19 est de diamètre plus petit sur son extrémité inférieure 20 qui se monte à force dans le trou central du bouchon infé rieur 16 et qui reçoit un écrou de serrage 21. Le tube 19 porte à sa partie inférieure un prolongement 22, dont la section droite est rectangulaire, qui dépasse à l'extérieur sous le bouchon 16 et dont le rôle sera indiqué plus loin.
Le tube 19, placé à l'intérieur du tube 15 et coaxialement avec celui-ci, comporte à sa partie supérieure une chambre cylindrique axiale 23, en communication directe avec une chambre cylindrique axiale 24 de diamètre plus petit, située à l'extrémité inférieure de ce tube, traversant complètement le prolongement 22 et s'ouvrant à l'extérieur par les deux faces inférieures de ce prolongement 22. La chambre 23 est reliée à la chambre 24 par une chambre tronconique 25 dont l'angle au sommet du cône est de 300.
Un tampon directeur 26 est placé dans la chambre 23 vers sa partie mé diane; son réle sera décrit plus loin. Une ai guille hypodermique 27 traverse la chambre 23 axialement et pénètre partiellement dans la chambre 24 et suivant l'axe de celle-ci. Cette aiguille 27 est maintenue en place par le bou chon 17 et traverse le tampon 26 en son cen tre. Une garniture 28 en polytétrafluoréthy- lène ("Téflon") et un chapeau de presse-étou pe 29 de type courant assurent l'étanchéité au passage de l'aiguille 27 dans le bouchon 17.
Le diamètre de l'aiguille hypodermique utili sée varie selon le diamètre du fil à texturer.
Pour la texturation d'un fil de polypropylène à 210 filaments de 3000 deniers, une aiguille de 2,324 mm de diamètre convient parfaitement.
De la vapeur surchauffée à 9,8 kg/cm2, en provenance d'une tuyauterie d'alimentation 30, pénètre dans la partie supérieure du tube cy lindrique 15 qui forme une chambre de distri bution 31 entre sa paroi et le tube 19. Un thermocouple 62, en saillie à l'intérieur de la chambre 31, donne la température de la va peur. Le tube 19 porte deux trous radiaux 32 de 4,5 mm de diamètre, débouchant dans la chambre 23. La vapeur contenue dans la cham bre de distribution 31 passe par ces trous ra diaux 32 et pénètre dans la partie de la cham bre 23 située au-dessus du tampon 26.
Ce tampon 26 fait joint étanche à la fois sur la surface latérale de l'aiguille hypo dermique 27 et sur la paroi intérieure du tube 19, et divise ainsi la chambre 23 en deux par ties distinctes. La communication entre ces deux parties de la chambre 23 est assurée par quatre trous 60 de 2,25 mm de diamètre, dont les axes sont parallèles à l'axe du tube 19 et qui, comme le montre la fig. 5, sont répar tis régulièrement à 900 l'un de l'autre au tour de l'axe de l'aiguille hypodermique. Le rôle de ce tampon 26 est de rendre le sens d'écoulement de la vapeur parallèle à celui de l'avance du fil par le trou central de l'aiguille hypodermique 27, de façon que, lors que la vapeur admise passe autour de l'extré mité inférieure de cette aiguille 27,
elle suit un trajet dont la direction générale est parallèle à celui du fil sortant de l'aiguille 27. La chambre 23, qui se prolonge sur une longueur appréciable au-dessous du tampon 26, et 1e petit angle de conicité de la chambre 25 concourent à maintenir le parallélisme dans la direction du courant de vapeur.
L'aiguille hypodermique 27 pénètre dans la chambre 24 mais son extrémité inférieure est à une distance appréciable du point le plus bas de cette chambre, c'est-à-dire des faces d'extrémité du prolongement 22. De sorte qu'il existe une chambre cylindrique à l'intérieur du prolongement 22 immédiatement au-dessous de l'extrémité inférieure de l'aiguille hypo dermique, chambre dans laquelle le fil peut s'amasser. Comme on le voit sur les fig. 3 et 4, ce prolongement 22 se termine à la partie inférieure par deux faces 33, 34, concaves et dont la forme est sensiblement complémentaire de celle des surfaces extérieures striées des galets, surfaces qui seront décrites plus loin.
Le fil Y arrivant par l'extrémité su périeure de l'aiguille hypodermique 27 est projeté par l'extrémité inférieure de cette aiguille vers la zone de pincement constituée par deux surfaces striées avançant l'une vers l'autre.
Comme le montre la fig. 1, le prolongement 22 s'engage de façon très précise entre deux galets 35 et 36 en rotation dans le sens indi qué par les flèches sur la fig. 1. Bien que sur cette figure le prolongement 22 soit mon tré comme étant placé à une certaine distance du point d'approche maximal mutuel des rou leaux 35 et 36, on notera que cette distance a été exagérée pour la clarté du dessin et qu'il doit être entendu que ce prolongement 22 se termine en arête de couteau qui s'in troduit aussi loin que pratiquement possible entre les galets 35 et 36.
Dans l'une des for mes réalisée de la présente invention, la distance existant entre les extrémités con caves 33 et 34 du prolongement 22 et la cir conférence extrême balayée par les surfaces latérales rugueuses des galets 36 et 35 res pectivement, mesurée suivant le rayon des ga lets, était égale à 0,625 mm.
Ainsi qu'on le voit mieux sur les fig. 2 et 3, les galets 35 et 36 portent chacun sur toute leur surface latérale des parties en saillie analogues à des dents d'engrenage. Les deux dentures portées respectivement par les galets 35 et 36 n'engrènent pas; au con traire, les parties les plus voisines des surfaces cylindriques balayées par l'extré mité des dents des deux galets 35 et 36 au cours de leur rotation sont à une certaine distance l'une de l'autre, mais ne sont tout de même pas assez éloignées au point qu'aucune compression ne s'exerce plus sur le fil à son passage. D'autre part, ces points ne doivent pas être rapprochés au point que la force d'entraînement exercée par la vapeur sur le fil soit complètement annulée.
Bien que la théorie des opérations qui s'effectuent entre les galets soit imparfai tement établie, on constate que, si les galets sont trop près l'un de l'autre, le fil entrant dans le dispositif propulseur 14 n'est plus tendu et qu'aucune force d'entraînement ne s'exerce plus sur ce fil. On peut penser que la force d'entraînement du fil par la vapeur est due à l'aspiration qui se produit sur le fil à l'extrémité inférieure de l'aiguille 27 et aussi en partie au frottement du jet de vapeur sur le fil.
Si les galets sont trop éloignés l'un de l'autre, le fil est soufflé au travers de la zone de pincement sans subir une ondulation sufisante du fait que la ré sistance que doit vaincre la force d'entrai- nement pour produire l'ondulation désirée du fil est, dans ces conditions, nulle.
Les galets 35 et 36 sont entraînés de façon à tourner en sens inverse l'un de l'autre et à des vitesses circonférentielles égales. Ils ont tous deux le même diamètre et, dans une forme d'exécution particulière, ce diamètre est de 150 mm, et portent chacun une denture de 280 dents à raison de 48 dents par 2,5 cm, l'angle de pression de cette denture étant 14,50 et la profondeur des dents étant de 1,125 mm.
Dans le cas du fil au polypropylène composé de 210 filaments de 3000 deniers men tionné plus haut, et les vitesses d'amenée et les températures étant les mêmes que celles données plus haut pour le fil polypropylène de 12000 deniers, l'espacement optimal entre les galets est 0,250 mm et la vitesse optimale circonférentielle est 36 mètres par minute.
Ainsi qu'on le voit mieux sur les fig. 2 et 3, le galet 36 porte deux flasques 37 et 38 qui dépassent sur 1a surface dentée de ce ga let 36 de chaque cété et qui enserrent à force les parties périphériques des faces du galet 35 et le prolongement 22, de façon à fermer l'espace libre existant entre ce prolongement 22 et les galets 35 et 36. Ces flasques 37 et 38 portent une série de trous 39 permettant à la vapeur de s'échapper de l'espace que les dits flasques ferment.
Le fil est tiré hors des galets 35 et 36 par un aspirateur désigné dans son ensemble par le repère 40 (fig. 9). Cet aspirateur se compose d'un tube 41 dans la partie supérieure duquel est emmanché serré un bouchon 42. Une chambre de répartition 44 à section droite triangulaire est en communication avec un tube 45 d'arrivée d'air comprimé. Le bouchon 42 est percé suivant son axe d'un conduit 43 en forme de Venturi dans lequel passe le fil. Quatre trous 61, dirigés vers le bas, font communiquer la chambre de distribution d'air 44 et le conduit 43, ces trous débouchant dans cette chambre au-dessous de l'étranglement du Venturi.
L'aspirateur d'air ainsi constitué tire sur le fil en provenance des galets 35 et 36 et refroidit ce fil qui a été chauffé avant texturation par les rouleaux d'étirage et par son contact avec la vapeur surchauffée. A 1a sortie de l'aspirateur-refroidisseur 40, le fil passe sur une poulie 46 et se di rige sur deux premiers galets de reprise 47 et 48, puis sur deux autres galets de reprise 49 et 50 qui tournent à une vitesse légère ment supérieure à celle des premiers galets 47 et 48.
Dans la forme de réalisation décri te, et pour la texturation du fil propylène de 3000 deniers, les deux premiers galets tournent à la vitesse circonférentielle de 228 mètres/minute et les deuxièmes galets à une vitesse circonférentielle de 258 mètres/ minute, de sorte que le fil a subi une réduc tion de longueur de 14% du fait de son ondu lation.
Les conditions sous lesquelles s'effectue la texturation peuvent varier dans certaines limites. Le fil doit être amené à l'aiguille hypodermique à une vitesse linéaire au moins égale à cinq fois la vitesse circonférentielle des galets 35 et 36. D'autres fils thermo plastiques, fils de nylon, de polyester, d'acétate de cellulose, par exemple, peuvent être texturés dans l'appareil représenté, les conditions du traitement étant modifiées pour les adapter à la nature du fil traité. Au lieu de porter des trous longitudinaux parallèles, le tampon 26 peut porter des trous inclinés de façon à faire tourbillonner la vapeur au tour de l'aiguille hypodermique 27.
Cette disposition peut être adoptée lorsque l'on désire produire un effet de fausse torsion sur le fil.
D'autres gaz chauffés peuvent être utilisés en remplacement de la vapeur, mais celle-ci est, dans la plupart des cas, disponible dans les ateliers et d'emploi plus économique. La surchauffe de la vapeur est très avantageuse car elle la sèche. Quel que soit le gaz uti lisé, il doit être à une température suffi sante pour chauffer le fil à onduler à sa température de plasticité, ou bien, si le fil a été préalablement chauffé à cette tempé rature, ce gaz doit être suffisamment chaud pour ne pas refroidir le fil avant qu'il n'ait reçu l'ondulation désirée.
Les fig. 6, 7 et 8 représentent une autre forme de réalisation de l'appareil. Sur la fig. 6, certains éléments similaires à des éléments de la fig. 1, opérant de la même fa çon et assurant la même fonction, ont été dé signés par les mêmes repères numériques mais affectés de l'indice prime: ce sont les piè ces 10', 11', 12', 13', 40', 46', 47', 48', 49' et 50', qui ne seront pas décrites à nou veau. Le propulseur à vapeur 14 utilisé dans cette forme de réalisation est le même que celui précédemment décrit.
Dans la forme de réalisation montrée sur ces figures, trois brins de fil Y', Y " et Y"' passent en même temps dans le dispositif 14 et entre deux rouleaux entraînés tournant dans le sens des flèches. Ainsi qu'on le voit mieux sur la fig. 7, ces rouleaux sont de forme générale cylin- drique et portent chacun un flasque sur l'une de leurs extrémités et une série de gorges périphériques dans lesquelles se logent des joints toriques au silicone, 59. Deux autres rouleaux entraînés, 53 et 54, identiques aux rouleaux 51 et 52 et portant des joints tori- ques semblables, sont placés à environ 60 cm au-dessous des rouleaux 51 et 52.
Une pre mière courroie 55, constituée par un treillis métallique souple, passe sur les rouleaux 51 et 53. Une deuxième courroie 56 identique à la précédente passe sur les rouleaux 52 et 54. Les rouleaux 51, 52, 53 et 54 ont chacun un diamètre extérieur de 50 mm, une longueur de 75 mm et portent chacun douze joints tori- ques régulièrement espacés sur leur longueur. Ces joints toriques ont pour rôle de trans mettre une force d'entraînement aux deux courroies, et d'autre part, ils tiennent ces courroies à une certaine distance de la sur face extérieure des rouleaux de façon que la vapeur sortant du dispositif de propulsion puisse s'échapper de la zone de pincement.
Dans chacune des paires de rouleaux 51, 52 et 53, 54 les rouleaux tournent en sens inverse l'un de l'autre et à la même vitesse circon- férentielle.
Dans cette forme de réalisation, les surfa ces rugueuses des rouleaux 51 et 52 sont cons tituées par les courroies 55 et 56 qui sont faites en treillis métallique souple de fil d'acier inoxydable. Ces courroies, montrées en détail sur la fig. 8, sont constituées par une série de tiges cylindriques 57, réguliè rement espacées et s'étendant d'un bord à l'autre de la courroie, et par une série de fils métalliques 58 et 59, enroulés en héli ces aplaties passant sur les tiges cylindri ques 57 et disposés de façon à former un en semble équilibré. Ces courroies présentent des passages libres, ou cavités, dans lesquels s'introduit en boucle le fil à texturer.
Un type de treillis utilisable pour les courroies 55 et 56 dans le traitement d'un fil polypropylène de 210 deniers et constitué par 70 filaments d'un poids moyen unitaire de 3 deniers, est celui désigné sous la mention "D-264-178-22-28" par son fabricant, la Cam- bridge Wire Cloth Company, de Cambridge, Etat de Maryland, Etats-Unis d'Amérique. Le catalo gue de ce fabricant précise que le premier chiffre indique le nombre de tours par 30 cm de largeur de la bande de treillis, le deuxiè me chiffre indique le nombre de tiges trans versales par 30 cm de longueur et les deux autres chiffres indiquent la dimension du fil en numéro de calibre.
I1 est prévu deux pulvérisateurs d'eau, 57 et 58, projetant de l'eau sur les courroies et sur les fils que ces courroies entraînent en tre elles. Comme on le remarquera sur la fig. 7, ces courroies métalliques ne sont pas join tives. Dans une forme de réalisation, la dis tance entre chacune des faces concaves 33 et 34 et la courroie voisine était de 0,25 mm, la distance entre les courroies dans la partie o ù elles sont les plus rapprochées l'une de l'autre était de 0,30 mm, la vitesse des courroies était de 18 mètres par minute et les fils sortaient des rouleaux 12' et 13' à la vitesse linéaire de 300 mètres/minute.
La vapeur surchauffée utilisée étant à 9,8 kg/ cm2, deux pulvérisateurs 57 et 58 projetant de l'eau à température ambiante suffisaient pour refroidir convenablement les fils.
L'expérience a montré que deux courroies 55 et 56 n'étaient pas absolument nécessaires pour assurer la progression du fil, pour 1a raison que, s'il n'existe qu'une de ces cour roies, le fil se trouve forcé dans les cavi tés de cette courroie unique, demeure pri sonnier sur celle-ci et se trouve entraîné par elle. Par suite, la courroie 56 par exem ple pourrait être remplacée par une simple bande lisse entourant complètement la surface latérale du rouleau 52, adhérant à cette sur face, aucune partie de courroie n'existant plus entre ce rouleau 52 et le rouleau infé rieur, et l'entraînement du fil hors de la zone de pincement étant assuré uniquement par la courroie 55.
Dans la forme de réalisation représentée sur la fig. 6, les rouleaux 51 et 53 sont montés sur un support pivotant sur un axe si tué à quelque distance au-dessous du rouleau 53, de sorte que ces rouleaux 51 et 53 et la courroie 55 peuvent être rabattus en bloc vers la droite et vers le bas pour permettre l'introduction des fils à traiter dans le système de texturation aux mises en route sur un autre fil.