Appareil de texturation d'un fil textile continu
La présente invention a pour objet un appareil pour la texturation d'un fil textile continu de façon à modifier ses caractéristiques superficielles et lui donner une masse ou un volume accru par unité de longueur.
On classe généralement les fils textiles artificiels en deux types distincts dont chacun présente des propriétés qui lui sont propres et lui confèrent certains avantages sur l'autre type. Un type connu sous le nom de fil filé s'obtient en coupant des filaments continus en fibres et en filant les fibres discontinues par les procédés usuels pour former un fil. L'autre type de fil textile artificiel est constitué de filaments de très grande longueur, et on le connaît sous le nom de fil à filaments continus. Bien que les fils à filaments continus présentent une plus grande régularité, une meilleure résistance et certains autres avantages, ils n'en présentent pas moins diverses propriétés fâcheuses parmi lesquelles un mauvais pouvoir calorifuge, un manque de gonflant et un faible pouvoir couvrant.
On connaît de nombreux dispositifs pour conférer certaines des propriétés avantageuses d'un fil filé à un fil à filaments continus, en modifiant la texture de celuici. Grâce à ces procédés, de nombreuses utilisations qui étaient antérieurement réservées aux fils filés sont devenues accessibles aux fils à filaments continus. Le fil à filaments continus qui a été modifié d'une façon ou d'une autre, pour augmenter son volume, son allongement ou ces deux propriétés simultanément, est maintenant connu sous le nom de fil gonflé . Les divers types de fils gonflés peuvent être classés et caractérisés par la forme prise par les filaments individuels après qu'ils ont été soumis à une opération de gonflement .
Les formes que peuvent prendre les filaments à la suite du changement apporté à la texture de ces filaments, qui sont normalement lisses, comprennent notamment une frisure relativement permanente, des boucles, des enroulements et es -ondt'latien & - Pour donner aux filaments formant un fil continu une ou plusieurs des formes mentionnées ci-dessus, on utilise des procédés et des appareils extrêmement variés.
Un fil gonflé caractérisé par un frisage de ses filaments est obtenu en introduisant un fil thermoplastique à filaments continus dans une boîte à bourrage et en retirant ultérieurement le fil de celle-ci. En comprimant le fil dans la boîte à bourrage, on oblige les filaments individuels à se plier ou à se courber suivant un angle aigu. Pendant qu'il est ainsi plié, le fil est soumis à une stabilisation à chaud. A sa sortie de la boîte à bourrage, le fil présente une frisure ondulée, irrégulière et en zigzag, qui lui donne un plus grand volume, un toucher plus doux, une meilleure élasticité, etc.
Un autre appareil avec lequel le gonflant est obtenu par frisure du fil met également en oeuvre la technique de la boîte à bourrage. Cette opération consiste notamment à friser un grand nombre de fils tordus, et à stabiliser ensuite le fil à chaud dans un autoclave ou un appareil similaire. Les tissus obtenus avec ce dernier procédé présentent une texture superficielle lisse et volumineuse.
Les fils gonflés par les deux procédés qui viennent d'être décrits se caractérisent par des angles aigus formés entre les branches des frisures induites dans le fil.
Autrement dit, les frisures peuvent être considérées comme une configuration déterminée, dont les branches définissent entre elles des angles très aigus. I1 est évident qu'il existe des fibres qui ne se prêtent pas facilement à la frisure dans une boîte à bourrage, puisque certaines fibres peuvent être trop cassantes pour résister aux contraintes et à la pression de froissement, lorsque les portions successives de la fibre sont pliées les unes sur les autres. II en réulte que ces procédés risquent de provoquer des ruptures du fil et d'avoir un effet fâcheux sur la résistance de certains types de fils.
L'appareil faisant l'objet de la présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients.
Cet appareil qui comprend des moyens pour faire avancer longitudinalement un fil textile depuis une source, des moyens pour déplacer latéralement des portions successives de ce fil en dehors de son trajet afin de faire dévier le fil en mouvement de sa position normale sensiblement rectiligne et lui donner une forme sinueuse, des moyens pour transporter ce fil de forme sinueuse à travers une zone de stockage pendant une période de temps prédéterminée, des moyens pour retirer le fil de cette zone de stockage et des moyens pour recueillir le fil de façon régulière, est caractérisé en ce que lesdits moyens pour déplacer le fil latéralement sont constitués de deux organes rotatifs dont les axes sont inclinés l'un sur l'autre,
de moyens pour supporter et faire tourner ces organes à l'unisson d'une série de pointes espacées circonférentiellement sur la périphérie de chacun des organes rotatifs, ces pointes étant agencées de façon à s'engager les unes entre les autres et à se chevaucher successivement en un point et à recevoir entre elles le fil en mouvement et à s'écarter progressivement pendant la rotation de ces organes, et en ce que lesdits moyens pour transporter le fil de forme sinueuse à travers la zone de stockage comportent des moyens pour transférer le fil de forme sinueuse des organes rotatifs et de le tenir en cette forme pendant le passage à travers la zone de stockage.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique en élévation, montrant un mode de réalisation de l'appareil complet pour le frisage d'un fil thermoplastique à filaments continus.
La fig. 2 est une vue de côté d'un mode de réalisation du dispositif permettant d'écarter le fil à filaments continus de son parcours rectiligne normal et de lui donner une forme sinueuse, et pour faire avancer le fil sous cette forme.
La fig. 3 est une coupe par la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue schématique en élévation d'un autre mode de réalisation de l'appareil.
La fig. 5 est une vue de côté, avec coupe partielle, montrant le dispositif utilisé dans l'appareil de la fig. 4 pour déplacer le fil de son trajet rectiligne normal et lui donner une forme sinueuse et pour le faire avancer sous cette forme.
L'appareil représenté constitue de préférence un métier multiple, comprenant une série d'ensembles identiques traitant plusieurs fils. Comme tous ces ensembles sont identiques, I'un d'eux seulement fera l'objet d'une description détaillée et les organes analogues seront désignés par les mêmes références. Un fil thermoplastique normalement rectiligne se dévide d'une source appropriée et avance longitudinalement. Pendant l'avancement du fil, des portions successives de celui-ci sont continuellement pliées suivant un parcours sinueux ou en zigzag, par des moyens agencés de façon à tirer des portions successives du fil en courbant ces portions adjacentes dans des directions opposées sous un angle aigu.
En d'autres termes, des portions successives du fil sont tirées latéralement en dehors du trajet rectiligne du fil, si bien que ce fil est déplacé de son parcours normalement rectiligne alternativement dans un sens et dans le sens opposé.
Comme plusieurs portions voisines du fil sont déplacées simultanément, le fil se tend et s'étire pour prendre la forme sinueuse désirée. Le fil sous forme sinueuse est ensuite transféré dans une zone d'emmagasinage où il est maintenu pendant une période de temps prédéterminée durant laquelle le fil est soumis à une opération de traitement textile telle qu'il prenne et conserve de façon permanente sa forme sinueuse. Le fil est alors extrait de la zone d'emmagasinage et enroulé de façon régulière. On chauffe le fil, soit qu'il soit éloigné de son trajet normalement rectiligne, soit pendant son déplacement dans la zone d'emmagasinage. En outre, le fil a la possibilité de se détendre pendant son passage dans la zone d'emmagasinage.
Enfin, il est prévu un agencement permettant d'étirer le fil dans le sens de sa longueur immédiatement avant qu'il soit écarté de sa position rectiligne normale.
Le dispositif servant à exercer une traction sur les portions successives du fil, alternativement dans les deux directions, et à faire avancer ce fil, comprend deux organes rotatifs, dont les axes sont angulairement décalés l'un par rapport à l'autre suivant un angle déterminé, de facon que ces organes soient plus rapprochés en un point et soient plus éloignés en un point distant de 1800 du point de leur plus grand rapprochement.
Chacun de ces organes porte des éléments saillants dirigés vers l'extérieur agencés de façon à s'emboîter entre les éléments correspondants de l'autre organe, et sensiblement alignés dans une direction, de manière que, pendant le mouvement, les éléments portés par l'un des organes complémentaires puissent chevaucher ou passer audessus et au-delà des éléments correspondants de l'autre organe dans la direction d'alignement de ces éléments.
Bien qu'il soit préférable que le mouvement des éléments saillants dans le sens de l'alignement soit rotatif et que, par suite, ces éléments soient périphériquement portés sur des organes complémentaires rotatifs, ce mouvèment pourrait, bien entendu, être rectiligne. Lorsqu'on utilise des organes circulaires décalés angulairement, le chevauchement maximum se produit au point où les deux organes rotatifs sont les plus rapprochés. En d'autres termes, les éléments sont agencés de façon à se chevaucher successivement au point où arrive le fil et à s'écarter progressivement les uns des autres pendant la rotation des organes circulaires afin de former, dans le fil, une série d'ondulations ou de frisures régulièrement espacées.
Le fil est amené entre les éléments saillants au point de chevauchement. Lorsque les organes rotatifs sont entraînés en rotation et que leurs parties opposées s'éloignent, de sorte que les éléments se séparent et ne se chevauchent plus, le fil est déplacé de sa position normale rectiligne et prend une forme sinueuse ou en zigzag, du fait de l'allongement de la distance séparant les éléments correspondants. Le fil, ainsi déplacé de sa position rectiligne normale, avance alors longitudinalement, tout en conservant sa nouvelle forme, sur la périphérie d'une roue ou d'un disque de stockage. Cette roue peut présenter une série d'éléments saillants, régulièrement espacés et décalés, afin de transférer le fil des éléments saillants coopérants portés par les organes circulaires, sur cette roue de stockage.
On peut soumettre le fil à une stabilisation à chaud ou à tout autre traitement pour l'amener à conserver sa forme sinueuse pendant qu'il
est sur la roue de stockage. La vitesse d'avancement du fil sur la roue de stockage peut être réduite par rapport à la vitesse à laquelle il quitte les organes circulaires, de façon que le fil ait la possibilité de se détendre pendant son passage sur cette roue. Cette détente peut aussi être obtenue en espaçant de façon judicieuse les
éléments saillants voisins de la roue de stockage, par rapport à l'espacement des éléments opposés des organes dtculaires, de telle sorte qu'après avoir été transféré sur la roue de stockage, le fil ne soit pratiquement soumis à aucune tension longitudinale ou tout au moins à une tension très faible.
Dans un autre agencement, le fil provenant des organes circulaires est maintenu sous sa forme sinueuse au moyen d'une courroie sans fin dont une portion est en contact superficiel avec la périphérie de la roue de stockage. Dans cet agencement, il est bien évident que le fil sur la roue ne peut subir de tension longitudinale et a toute latitude de se détendre et de se contracter le long de son axe.
Dans l'appareil représenté sur la fig. 1, un fil 10 thermoplastique, moléculairement orientable, tel qu'un fil de nylon et composé d'un faisceau de filaments lisses sensiblement parallèles n'ayant pas été entièrement orientés, est fourni par une source constituée par exemple par une bobine 11 ayant été préalablement prélevée d'un métier à filer classique, disposée sur un cône 12. Le fil 10 traverse de façon usuelle un guide 13 servant à faciliter et à maintenir une alimentation régulière en fil. Du guide 13, le fil passe à travers un dispositif rotatif 14 assurant l'avancement du fil et capable de dévider le fil du cône 12 et de le faire avancer à une vitesse déterminée. Le dispositif 14 comprend deux rouleaux d'avancement rotatifs dont l'un au moins est entraîné positivement.
Les rouleaux ont des axes parallèles et, en fonctionnement, sont suffisamment en contact pour serrer le fil passant entre eux, et empêcher tout glissement éventuel du fil.
En quittant les rouleaux 14, le fil est conduit sur une broche d'étirage 15 qui peut être chauffée et sur laquelle se produit la majeure partie de l'allongement du fil. La broche est fixe et son axe est oblique par rapport aux axes des rouleaux d'avancement et elle présente habituellement une surface de contact avec le fil très lisse.
Après avoir formé le nombre désiré de tours autour de la broche 15, le fil 10 passe sur un rouleau d'étirage rotatif 16 et sur son rouleau ou sa barre d'espacement associé 17. Le rouleau 16 est entraîné par un organe approprié (non représenté) et tourne à une vitesse périphérique plus grande que celle du dispositif débiteur 14.
Le fil 10 est enroulé plusieurs fois autour du rouleau 16 et du rouleau d'espacement 17, comme on le voit sur la fig. 1. L'axe de ce rouleau d'espacement 17 fait un petit angle avec l'axe du rouleau 16, pour assurer ainsi une répartition longitudinale convenable et une progression appropriée le long des périphéries des rouleaux 16 et 17, empêchant ainsi la superposition de spires successives sur ceux-ci.
Le fil passe ensuite dans un guide 18 et arrive à la zone de croisement de deux séries d'éléments faisant radialement saillie, que l'on appellera par la suite des pointes, 20 et 21. Les pointes 20 sont disposées à la périphérie d'un organe ou moyeu circulaire ou rotatif 22, et les pointes 21 sont disposées à la périphérie d'un organe ou moyeu similaire et complémentaire, circulaire ou rotatif 23 (fig. 2). Au point où le fil passe en premier lieu entre les pointes, les pointes opposées des organes rotatifs se chevauchent; en d'autres termes, elles passent les unes sur les autres pour former une disposition en croix pouvant recevoir le fil 10. Lors de la rotation des organes rotatifs 22 et 23 dans le sens indiqué par la flèche, le chevauchement ou croisement des pointes opposées décroît graduellement jusqu'à disparaître.
Au-delà du point correspondant et pendant leur déplacement périphérique, les pointes s'éloignent les unes des autres, de sorte que les portions successives du fil 10 sont tirées latéralement hors du trajet d'avancement du fil, cette traction s'exerçant alternativement dans un sens et dans le sens opposé. La distance entre les pointes opposées augmente graduellement pour atteindre un maximum qui se situe en un point distant de 1800 du point de croisement maximal. De cette façon, le fil est déformé par rapport à son état rectiligne normal et prend une forme sinueuse par suite de l'allongement de la distance sépa ralit les pointes opposées. En même temps, il subit un étirage qui l'amène au taux d'allongement désiré.
De préférence, au point de plus grand espacement des pointes opposées, le fil est saisi par des pointes 24 faisant saillie radialement à la périphérie de la roue ou du disque de stockage 25. Les pointes 24 sont échelonnées et espacées de façon à correspondre à la forme sinueuse du fil et à maintenir cette forme obtenue lors de la rotation des organes rotatifs 22 et 23 et à l'action des pointes associées 20 et 21. Pour assurer un transfert convenable du fil de ces pointes sur la roue de stockage 25, un guide d'écartement 26 ayant une forme profilée ou un autre dispositif de guidage est monté entre les pointes à proximité de l'emplacement où les pointes 24 coopèrent avec les pointes 20 et 21. On comprend que pour assurer un transfert effectif du fil, l'entraînement des organes rotatifs 22 et 23 et de la roue 25 doit s'effectuer dans un rapport de temps approprié.
Le long d'une partie de la trajectoire circulaire constituée par la périphérie de la roue de stockage 25, on prévoit un organe de chauffage 27, tel qu'un élément chauffant électrique dont le but est de chauffer le fil en cours de traitement. Pour augmenter l'efficacité de cette opération, un écran réflecteur 28 est associé à l'organe de chauffage.
On voit que le fil transféré sur la roue de stockage 25 est chauffé pendant qu'il passe en regard de l'organe chauffant 27. Pendant qu'il progresse sur la périphérie de la roue 25, le fil se refroidit dans l'atmosphère ambiante. Un fil métallique de forme courbe 30 est fixé par l'une de ses extrémités au guide 26 et s'étend sur une partie de la périphérie de la roue 25 en restant espacé de celle-ci, le role de ce fil 30 est d'assurer que le fil 10 conserve une position convenable pendant son passage sur le pourtour de la roue.
Ensuite, le fil 10 est séparé de la roue 25. On effectue cette opération en utilisant par exemple un guide 31 dont le rôle est de diriger l'enlèvement du fil de la roue 25. Le fil est enroulé de façon classique et régulière par un appareil à bobiner convenable. Sur la figure, le fil 10 est avancé par une paire de rouleaux d'avancement 32 vers un guide à mouvement de va-et-vient 33 qui le dirige vers une bobine ou sur un élément similaire 34 entraîné par sa surface au moyen d'un rouleau 35 pour former une bobine de fil 36. La vitesse périphérique des rouleaux d'avancement 32 doit rester dans un rapport prédéterminé avec la vitesse périphérique du dispositif d'avancement de fil 14.
La vitesse des rouleaux 32 par rapport à la vitesse des organes rotatifs 22, 23 peut varier; cependant, si l'on fait tourner les rouleaux 32 à une vitesse réduite on obtient une plus grande détente du fil sur la roue 25.
Bien que la réalisation représentée sur la fig. 1 ait été décrite à propos du traitement d'un fil susceptible de prendre une orientation moléculaire, il est entendu que l'appareil convient tout aussi bien au traitement d'autres types de fils On peut supprimer complètement la broche d'étirage 15, le rouleau d'étirage 16 et le rouleau d'espacement 17 correspondant. Dans ce cas le fil ne subit que l'étirage dû à son passage sur les disques 22 et 23.
Sur les fig. 2 et 3, on voit que les organes rotatifs 22 et 23 ont des axes qui se coupent et sont montés sur des arbres 37 et 38, respectivement, de façon à être angulairement décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle déterminé afin que ces organes soient plus rapprochés en un point donné et plus éloignés l'un de l'autre en un point distant de 1800 du premier point. Les arbres 37 et 38 tournent dans des paliers 40 et 41 respectivement.
Les organes rotatifs sont agencés pour être entraînés à l'unisson. On peut obtenir un tel entraînement par des pignons coniques 42 disposés circonférentiellement sur les faces opposées des organes rotatifs 22 et 23, de façon que la rotation de l'un provoque la rotation de l'autre.
De préférence, les pointes 20 sont disposées de façon régulière sur un même cercle, sur la surface oblique de l'organe rotatif 22, les pointes 21 étant disposées de façon analogue sur l'organe 23. Dans la zone où les organes 22 et 23 sont les plus rapprochés, les pointes opposées 20 et 21 passent les unes entre les autres et se déplacent en étant croisées sur une portion de leur mouvement périphérique. Le fil 10 est amené entre ces pointes entrecroisées. Les organes rotatifs continuant à tourner, les pointes qui se croisent s'éloignent progressivement des pointes associées de sorte que le fil 10 est entraîné et amené à prendre une forme sinueuse. La distance entre les pointes opposées augmente progressivement jusqu'au point où les organes rotatifs présentent leur plus grand espacement.
En ce point, les pointes 24 sont amenées en prise avec le fil porté par les pointes 20 et 21, Si bien que le fil est enlevé de ces dernières et transféré sur les pointes 24 de la roue de stockage 25, le fil conservant néanmoins sa forme sinueuse. Puisque les pointes 24 passent entre les pointes 20 et 21, le fil en cours de transfèrement sur la roue 25 ne subit que peu ou pas de tension longitudinale et peut ainsi se contracter au cours de son séjour sur les pointes 24.
La roue 25 qui est fixée sur un arbre 43 tourne dans un rapport de vitesse donné avec les organes 22 et 23.
Ce rapport peut être obtenu avantageusement au moyen d'un mécanisme comprenant notamment une roue dentée droite 44 calée sur l'arbre 43 et venant en prise avec un pignon conique 45 supporté sur l'arbre 38. L'entraînement de l'arbre 43 peut s'effectuer de façon usuelle, la rotation de la roue 25, d'une part, et des organes rotatifs 22 et 23, d'autre part, s'effectuant dans un rapport prédéterminé. En variante, on peut obtenir le même résultat en entraînant l'arbre 37 ou l'arbre 38 par un moyen classique.
Dans l'appareil représenté sur les fig. 4 et 5, 47 désigne un dispositif de chauffage du fil destiné à élever la température du fil en mouvement. Après avoir été porté à une température élevée déterminée, le fil est dévié de sa position rectiligne normale et prend une forme sinueuse en passant entre les pointes entrecroisées 20 et 21 disposées sur les organes rotatifs 22 et 23, de façon analogue à celle décrite dans le mode de réalisation précédent. Après que le fil a été replié de la manière désirée, correspondant de préférence à la position d'écartement maximum entre les pointes 20 et 21, le fil est transféré sur une roue de stockage ou disque circulaire 48.
Le fil est pressé conlre la périphérie de la roue 48 par une bande, courroie ou autre ruban sans fin 50. Cette courroie vient en contact avec la roue 48 entre les points ou le fil est transféré sur cette roue et où il est enlevé de cette roue. Des galets 51 à 55 servent à guider le mouvement de la courroie 50. La particularité essentielle de cet agencement consiste à faire passer le fil à travers une zone de chauffage, à donner au fil une forme sinueuse et à faire continuellement avancer ce fil sans le soumettre à une tension longitudinale appréciable pendant qu'il présente cette forme sinueuse, jusqu'à ce qu'il se soit suffisamment refroidi pour être stabilisé thermiquement à cette nouvelle forme. Comme on le voit, la roue 48 est montée sur l'arbre 56 qui tourne dans des paliers 57 et qui est entraîné de façon usuelle.
Les organes rotatifs 22 et 23 tournent à la même vitesse grâce à un accouplement flexible 58 reliant les arbres 60 et 61, sur lesquels les organes rotatifs sont calés. Ces arbres 60 et 61 tournent dans des paliers 62 et 63 respectivement.
Une roue dentée droite 64 est calée sur l'arbre 61 et engrène avec une roue dentée droite 65 calée sur l'arbre 56 qui est entraîné de façon appropriée.
L'appareil décrit est utilisable avec une grande variété de fils à filaments continus, bien qu'il soit préférable que le fil soit formé d'une matière thermoplastique, telle que le verre ou des résines fibrogènes, qui sont susceptibles d'être allongées par étirage et qui présentent ensuite une orientation moléculaire accrue suivant l'axe des filaments. Les fils peuvent être obtenus par des techniques connues.
Bien que l'appareil convienne au traitement d'un fil dont les filaments ont une section transversale normale tels que ceux obtenus à l'aide d'une filière percée d'orifices circulaires, on peut obtenir des effets inhabituels en traitant des fils de section transversale non circulaire ou présentant un canal axial. Par exemple, lorsqu'un fil formé d'une série de filaments continus présentant un corps et plusieurs sections en forme d'ailettes solidaires de ce corps et disposées radialement sur sa surface dans la direction longitudinale de ce corps (par exemple à section transversale en X- ou en Y) est soumis au traitement décrit, le fil obtenu a un meilleur pouvoir couvrant, une plus grande élasticité et est craquant au toucher.
Les ailettes peuvent être au nombre de deux, trois, quatre ou plus; on prépare les fils à ailettes par des procédés classiques, par exemple en utilisant lors du filage une filière dont les orifices ont une forme permettant de produire des filaments ayant le nombre d'ailettes désiré.
On a constaté qu'un fil de section transversale non circulaire et dont le volume a été augmenté sur l'appareil décrit convient parfaitement pour la fabrication de tapis ou similaires.
On peut traiter un fil retors aussi bien qu'un fil non tordu. Cependant, il est préférable que le fil initial ait une torsion nulle ou pratiquement nulle. D'une façon générale, la torsion préalable du fil n'est pas nécessaire et, pour des raisons économiques, il est préférable de l'éviter. Le denier du fil thermoplastique peut varier dans des limites importantes, comme d'ailleurs le denier des filaments individuels, les deniers usuels des fils disponibles dans le commerce convenant parfaitement. On peut combiner des fils ayant des compositions et des deniers différents avant le traitement pour réaliser des effets de nouveauté.
La température à laquelle fonctionne le dispositif de chauffage du fil dépend de divers facteurs parmi lesquels le type de fil, la vitesse linéaire d'avancement du fil et sa constitution. De préférence, on doit porter le fil à une température inférieure à celle à laquelle les filaments adjacents risquent de se coller pendant le traitement.
Cependant, cette température doit être suffisante pour que la déformation du fil ait un caractère sensiblement permanent, sans rupture excessive des filaments. Dans le cas du nylon 66 , cette température peut être comprise entre 1500 C et 2500 C. Bien entendu, la température de la surface du dispositif de chauffage dépend de nombreux facteurs, notamment du denier du fil et de sa vitesse d'avancement.
Texturing apparatus for continuous textile yarn
The present invention relates to an apparatus for texturing a continuous textile yarn so as to modify its surface characteristics and give it an increased mass or volume per unit length.
Artificial textile yarns are generally classified into two distinct types, each of which has its own properties and gives it certain advantages over the other type. A type known as spun yarn is made by cutting continuous filaments into fibers and spun the staple fibers by conventional methods to form a yarn. The other type of artificial textile yarn is made of very long filaments, and it is known as continuous filament yarn. Although continuous filament yarns exhibit greater smoothness, strength and certain other advantages, they nonetheless exhibit various unfortunate properties including poor heat insulation, lack of bulk and low hiding power.
Many devices are known for imparting some of the advantageous properties of a spun yarn to a continuous filament yarn, by modifying the texture thereof. Thanks to these methods, many uses which were previously reserved for spun yarns have become available to continuous filament yarns. Continuous filament yarn which has been altered in one way or another, to increase its bulk, elongation, or both of these properties simultaneously, is now known as swollen yarn. The various types of swollen yarns can be classified and characterized by the shape taken by the individual filaments after they have been subjected to a bulking operation.
The shapes that the filaments can take as a result of the change in the texture of these filaments, which are normally smooth, include relatively permanent crimp, curls, coils and es -ondt'latien & - To give the forming filaments continuous wire one or more of the above-mentioned forms, a wide variety of methods and apparatus are used.
A swollen yarn characterized by crimping of its filaments is obtained by introducing a thermoplastic continuous filament yarn into a stuffing box and subsequently removing the yarn therefrom. By compressing the thread in the stuffing box, the individual filaments are forced to bend or bend at an acute angle. While so bent, the wire is subjected to heat stabilization. When it comes out of the stuffing box, the yarn has a wavy, irregular and zigzag crimp, which gives it greater volume, a softer feel, better elasticity, etc.
Another apparatus with which the loft is obtained by crimping the yarn also employs the stuffing box technique. This operation consists in particular in crimping a large number of twisted threads, and then in stabilizing the hot thread in an autoclave or a similar device. The fabrics obtained with the latter process have a smooth and voluminous surface texture.
The yarns inflated by the two methods which have just been described are characterized by acute angles formed between the branches of the crimps induced in the yarn.
In other words, the crimps can be considered as a determined configuration, the branches of which define very acute angles between them. It is obvious that there are fibers which do not lend themselves easily to crimping in a stuffing box, since some fibers may be too brittle to withstand the stresses and crumpling pressure, when successive portions of the fiber are folded on top of each other. As a result, these methods risk causing yarn breaks and having an adverse effect on the strength of certain types of yarn.
The object of the apparatus of the present invention is to avoid these drawbacks.
This apparatus which comprises means for advancing a textile yarn longitudinally from a source, means for laterally moving successive portions of this yarn out of its path in order to deflect the moving yarn from its normal, substantially rectilinear position and give it a sinuous shape, means for transporting this sinuous-shaped yarn through a storage area for a predetermined period of time, means for removing the yarn from this storage area and means for collecting the yarn evenly, is characterized in that said means for moving the wire laterally consist of two rotary members whose axes are inclined one on the other,
means for supporting and rotating these members in unison with a series of circumferentially spaced points on the periphery of each of the rotating members, these points being arranged so as to engage with each other and to overlap successively at one point and to receive between them the moving yarn and to move away progressively during the rotation of these members, and in that said means for transporting the sinuous-shaped yarn through the storage area comprises means for transferring the wire sinuously shaped rotating members and hold it in this shape while passing through the storage area.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the apparatus forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a schematic elevational view showing one embodiment of the complete apparatus for crimping a thermoplastic continuous filament yarn.
Fig. 2 is a side view of one embodiment of the device for moving the continuous filament yarn away from its normal rectilinear path and giving it a sinuous shape, and for advancing the yarn in this form.
Fig. 3 is a section through line 3-3 of FIG. 2.
Fig. 4 is a schematic elevational view of another embodiment of the apparatus.
Fig. 5 is a side view, in partial section, showing the device used in the apparatus of FIG. 4 to move the wire from its normal rectilinear path and give it a sinuous shape and to advance it in this shape.
The apparatus shown is preferably a multiple loom, comprising a series of identical sets treating several threads. As all these assemblies are identical, only one of them will be the subject of a detailed description and similar members will be designated by the same references. Normally straight thermoplastic yarn unwinds from a suitable source and advances longitudinally. During the advancement of the wire, successive portions thereof are continuously bent in a sinuous or zigzag path, by means arranged to draw successive portions of the wire by bending these adjacent portions in opposite directions at an angle. acute.
In other words, successive portions of the wire are drawn laterally out of the rectilinear path of the wire, so that this wire is displaced from its normally rectilinear path alternately in one direction and in the opposite direction.
As several neighboring portions of the yarn are moved simultaneously, the yarn tends and stretches to assume the desired sinuous shape. The yarn in sinuous form is then transferred to a storage area where it is held for a predetermined period of time during which the yarn is subjected to a textile processing operation such that it takes and permanently retains its sinuous shape. The yarn is then extracted from the storage area and wound up evenly. The wire is heated, either so that it is away from its normally rectilinear path, or during its movement in the storage zone. In addition, the yarn has the opportunity to relax as it passes through the storage area.
Finally, an arrangement is provided for stretching the yarn lengthwise immediately before it is moved away from its normal straight position.
The device for exerting traction on the successive portions of the wire, alternately in both directions, and for advancing this wire, comprises two rotary members, the axes of which are angularly offset with respect to each other at an angle determined, so that these organs are closer together at one point and are further away at a point 1800 from the point of their closest approximation.
Each of these members carries protruding elements directed outwardly arranged so as to fit between the corresponding elements of the other member, and substantially aligned in one direction, so that, during movement, the elements carried by the 'one of the complementary members may overlap or pass above and beyond the corresponding elements of the other member in the direction of alignment of these elements.
Although it is preferable that the movement of the protruding elements in the direction of alignment be rotary and that, therefore, these elements are peripherally carried on rotating complementary members, this movement could, of course, be rectilinear. When using angularly offset circular members, the maximum overlap occurs at the point where the two rotating members are closest together. In other words, the elements are arranged so as to overlap successively at the point where the wire arrives and to gradually move away from each other during the rotation of the circular members in order to form, in the wire, a series of evenly spaced waves or crimps.
The wire is brought between the protruding elements at the point of overlap. When the rotating members are rotated and their opposite parts move away, so that the elements separate and no longer overlap, the wire is displaced from its normal rectilinear position and takes on a sinuous or zigzag shape, due to the fact the lengthening of the distance separating the corresponding elements. The wire, thus displaced from its normal rectilinear position, then advances longitudinally, while retaining its new shape, on the periphery of a wheel or of a storage disc. This wheel may have a series of protruding elements, regularly spaced and offset, in order to transfer the thread of the cooperating protruding elements carried by the circular members, on this storage wheel.
The wire can be subjected to heat stabilization or other treatment to cause it to retain its curvy shape while it is
is on the storage wheel. The speed of advance of the wire on the storage wheel can be reduced compared to the speed at which it leaves the circular members, so that the wire has the possibility of slackening during its passage on this wheel. This relaxation can also be obtained by judiciously spacing the
protruding elements adjacent to the storage wheel, with respect to the spacing of the opposing elements of the muscular members, such that after being transferred to the storage wheel, the wire is subjected to practically no longitudinal tension or at all. less at very low voltage.
In another arrangement, the wire coming from the circular members is held in its sinuous form by means of an endless belt, a portion of which is in surface contact with the periphery of the storage wheel. In this arrangement, it is obvious that the wire on the wheel cannot be subjected to longitudinal tension and has complete latitude to relax and contract along its axis.
In the apparatus shown in FIG. 1, a thermoplastic, molecularly orientable yarn 10, such as a nylon yarn and composed of a bundle of substantially parallel smooth filaments which have not been fully oriented, is supplied by a source consisting for example of a spool 11 which has been previously taken from a conventional spinning machine, placed on a cone 12. The yarn 10 passes through a guide 13 in the usual way serving to facilitate and maintain a regular supply of yarn. From the guide 13, the thread passes through a rotary device 14 ensuring the advancement of the thread and capable of unwinding the thread from the cone 12 and of making it advance at a determined speed. The device 14 comprises two rotary feed rollers, at least one of which is positively driven.
The rollers have parallel axes and, in operation, are in sufficient contact to clamp the wire passing between them, and to prevent any possible slippage of the wire.
Leaving the rollers 14, the yarn is led onto a draw spindle 15 which can be heated and on which most of the elongation of the yarn occurs. The spindle is fixed and its axis is oblique with respect to the axes of the feed rollers and it usually has a very smooth wire contact surface.
After forming the desired number of turns around the spindle 15, the yarn 10 passes over a rotary draw roller 16 and its associated roller or spacer bar 17. The roller 16 is driven by a suitable member (no. shown) and rotates at a peripheral speed greater than that of the debtor device 14.
The thread 10 is wound several times around the roller 16 and the spacer roller 17, as seen in FIG. 1. The axis of this spacer roller 17 makes a small angle with the axis of the roller 16, thus to ensure a suitable longitudinal distribution and a suitable progression along the peripheries of the rollers 16 and 17, thus preventing the overlapping of. successive turns on these.
The wire then passes through a guide 18 and arrives at the intersection zone of two series of radially projecting elements, which will be referred to hereinafter as points, 20 and 21. The points 20 are arranged at the periphery of the wire. a circular or rotary member or hub 22, and the tips 21 are arranged at the periphery of a similar and complementary member or hub, circular or rotary 23 (FIG. 2). At the point where the yarn first passes between the tips, the opposite tips of the rotating members overlap; in other words, they pass over each other to form a cross arrangement that can receive the wire 10. When rotating the rotary members 22 and 23 in the direction indicated by the arrow, the overlapping or crossing of the opposite points gradually decreases until it disappears.
Beyond the corresponding point and during their peripheral displacement, the points move away from each other, so that the successive portions of the wire 10 are drawn laterally out of the path of advance of the wire, this traction being exerted alternately in one direction and in the opposite direction. The distance between the opposing points gradually increases to reach a maximum which is located at a point 1800 from the maximum crossing point. In this way, the wire is deformed from its normal straight state and takes on a sinuous shape as a result of the lengthening of the distance between the opposite tips. At the same time, it undergoes stretching which brings it to the desired rate of elongation.
Preferably, at the point of greatest spacing of the opposing tips, the yarn is grasped by tips 24 projecting radially from the periphery of the storage wheel or disk 25. The tips 24 are staggered and spaced so as to match the length. sinuous shape of the wire and to maintain this shape obtained during the rotation of the rotary members 22 and 23 and the action of the associated tips 20 and 21. To ensure a suitable transfer of the wire from these tips on the storage wheel 25, a spacer guide 26 having a contoured shape or other guiding device is mounted between the tips near the location where the tips 24 cooperate with the tips 20 and 21. It is understood that to ensure effective transfer of the wire, the The drive of the rotating members 22 and 23 and of the wheel 25 must take place in an appropriate time ratio.
Along a part of the circular path formed by the periphery of the storage wheel 25, a heating member 27 is provided, such as an electric heating element the purpose of which is to heat the wire being processed. To increase the efficiency of this operation, a reflector screen 28 is associated with the heater.
It can be seen that the wire transferred to the storage wheel 25 is heated as it passes opposite the heater 27. As it progresses on the periphery of the wheel 25, the wire cools in the ambient atmosphere. . A curved metal wire 30 is fixed by one of its ends to the guide 26 and extends over a part of the periphery of the wheel 25 while remaining spaced therefrom, the role of this wire 30 is to ensure that the wire 10 maintains a suitable position during its passage around the periphery of the wheel.
Then, the wire 10 is separated from the wheel 25. This operation is carried out by using, for example, a guide 31 whose role is to direct the removal of the wire from the wheel 25. The wire is wound in a conventional and regular manner by a suitable winding device. In the figure, the wire 10 is advanced by a pair of advancing rollers 32 towards a reciprocating guide 33 which directs it towards a spool or a similar element 34 driven by its surface by means of a roller 35 to form a spool of thread 36. The peripheral speed of the advancement rollers 32 must remain in a predetermined relationship with the peripheral speed of the thread advancing device 14.
The speed of the rollers 32 relative to the speed of the rotating members 22, 23 can vary; however, if the rollers 32 are rotated at a reduced speed, a greater relaxation of the wire on the wheel 25 is obtained.
Although the embodiment shown in FIG. 1 has been described with regard to the treatment of a yarn capable of assuming a molecular orientation, it is understood that the apparatus is equally suitable for the treatment of other types of yarns. The drawing pin 15 can be completely omitted, the draw roll 16 and the corresponding spacer roll 17. In this case, the wire only undergoes stretching due to its passage over the discs 22 and 23.
In fig. 2 and 3, it is seen that the rotary members 22 and 23 have axes which intersect and are mounted on shafts 37 and 38, respectively, so as to be angularly offset with respect to each other by an angle determined so that these organs are closer together at a given point and further apart at a point 1800 from the first point. Shafts 37 and 38 rotate in bearings 40 and 41 respectively.
The rotating members are arranged to be driven in unison. Such a drive can be obtained by bevel gears 42 disposed circumferentially on the opposite faces of the rotary members 22 and 23, so that the rotation of one causes the rotation of the other.
Preferably, the tips 20 are arranged regularly on the same circle, on the oblique surface of the rotary member 22, the tips 21 being arranged in a similar manner on the member 23. In the area where the members 22 and 23 are the closest, the opposite points 20 and 21 pass between each other and move while being crossed over a portion of their peripheral movement. The wire 10 is brought between these intersecting points. As the rotating members continue to rotate, the intersecting tips gradually move away from the associated tips so that the wire 10 is driven and made to assume a sinuous shape. The distance between the opposing tips gradually increases to the point where the rotating members have their greatest spacing.
At this point, the tips 24 are brought into engagement with the wire carried by the tips 20 and 21, so that the wire is removed from the latter and transferred to the tips 24 of the storage wheel 25, the wire nevertheless retaining its curvy shape. Since the tips 24 pass between the tips 20 and 21, the wire being transferred to the wheel 25 undergoes little or no longitudinal tension and can thus contract during its stay on the tips 24.
The wheel 25 which is fixed on a shaft 43 rotates in a given speed ratio with the members 22 and 23.
This ratio can be obtained advantageously by means of a mechanism comprising in particular a straight toothed wheel 44 wedged on the shaft 43 and coming into engagement with a bevel pinion 45 supported on the shaft 38. The drive of the shaft 43 can be carried out in the usual way, the rotation of the wheel 25, on the one hand, and of the rotary members 22 and 23, on the other hand, taking place in a predetermined ratio. As a variant, the same result can be obtained by driving the shaft 37 or the shaft 38 by conventional means.
In the apparatus shown in FIGS. 4 and 5, 47 denote a yarn heater for raising the temperature of the moving yarn. After having been brought to a determined high temperature, the wire is deviated from its normal rectilinear position and takes a sinuous shape passing between the intersecting points 20 and 21 arranged on the rotating members 22 and 23, in a manner analogous to that described in previous embodiment. After the yarn has been folded back in the desired manner, preferably corresponding to the position of maximum spacing between tips 20 and 21, the yarn is transferred to a storage wheel or circular disc 48.
The wire is pressed against the periphery of the wheel 48 by an endless band, belt or other tape 50. This belt comes into contact with the wheel 48 between the points where the wire is transferred to this wheel and where it is removed from this wheel. wheel. Rollers 51 to 55 serve to guide the movement of the belt 50. The essential feature of this arrangement is to pass the yarn through a heating zone, to give the yarn a sinuous shape and to continuously advance this yarn without it. subject to appreciable longitudinal tension while exhibiting this sinuous shape, until it has cooled sufficiently to be thermally stabilized to this new shape. As can be seen, the wheel 48 is mounted on the shaft 56 which rotates in bearings 57 and which is driven in the usual way.
The rotary members 22 and 23 rotate at the same speed thanks to a flexible coupling 58 connecting the shafts 60 and 61, on which the rotary members are wedged. These shafts 60 and 61 rotate in bearings 62 and 63 respectively.
A right toothed wheel 64 is wedged on the shaft 61 and meshes with a right toothed wheel 65 wedged on the shaft 56 which is suitably driven.
The disclosed apparatus is usable with a wide variety of continuous filament yarns, although it is preferred that the yarn be formed of a thermoplastic material, such as glass or fibrogenic resins, which are susceptible to elongation by. stretching and which then exhibit increased molecular orientation along the axis of the filaments. The yarns can be obtained by known techniques.
Although the apparatus is suitable for processing a yarn whose filaments have a normal cross-section, such as those obtained by using a die pierced with circular holes, unusual effects can be obtained by processing yarns of section. transverse not circular or having an axial channel. For example, when a wire formed from a series of continuous filaments having a body and several fin-shaped sections integral with this body and arranged radially on its surface in the longitudinal direction of this body (for example with a cross section in X- or Y) is subjected to the treatment described, the yarn obtained has better covering power, greater elasticity and is crisp to the touch.
The fins can be two, three, four or more; the finned yarns are prepared by conventional methods, for example by using, during the spinning, a spinneret the orifices of which have a shape allowing the production of filaments having the desired number of fins.
It has been found that a yarn of non-circular cross section and whose volume has been increased on the apparatus described is perfectly suitable for the manufacture of carpets or the like.
A twisted yarn can be treated as well as an untwisted yarn. However, it is preferable that the initial yarn has zero or almost zero twist. In general, the prior twisting of the wire is not necessary and, for economic reasons, it is preferable to avoid it. The denier of the thermoplastic yarn can vary within wide limits, as can the denier of the individual filaments, the usual deniers of commercially available yarns being perfectly suitable. Yarns of different compositions and deniers can be combined before processing to achieve novelty effects.
The temperature at which the wire heater operates depends on various factors including the type of wire, the linear speed of advance of the wire and its constitution. Preferably, the yarn should be brought to a temperature below that at which the adjacent filaments are liable to stick during processing.
However, this temperature must be sufficient for the deformation of the yarn to have a substantially permanent character, without excessive breaking of the filaments. In the case of nylon 66, this temperature can be between 1500 ° C. and 2500 ° C. Of course, the temperature of the surface of the heating device depends on many factors, in particular on the denier of the yarn and on its speed of advance.