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.