La présente invention se rapporte à un nouvel appareil pour la production continue de filés composés de fibres discontinues et de polymère thermoplastique.
Depuis les débuts de la filature, cette technique a été réglée par un principe fondamental, reconnu et incontesté, suivant lequel, quelle que soit la manière de conférer et maintenir une torsion dans un brin comprenant des fibres discontinues, une extrémité du brin doit être libre de tourner.
En effet, si l'on tente de conférer une torsion à un brin continu de fibre qui est tenu aux deux extrémités, une torsion droite appa raît sur le brin d'un côté du dispositif tordeur et est compensée par une torsion gauche de l'autre côté du dispositif. Le résultat net est un fil à torsion zéro, du fait que les torsions gauche et droite s'annulent l'une l'autre. Ceci est connu sous la dénomination de fausse torsion.
Par conséquent. toutes les méthodes connues de filature entrent dans trois groupes fondamentaux
1) rotation de la bobine collectrice de fil
2) rotation de la bobine débitrice de fibres
3) rotation de l'extrémité du fil auquel des fibres lâches discontinues sont continuellement fournies.
La filature à anneau. actuellement la plus employée, appartient à la première catégorie, qui comprend également la filature à ailette. à godet et à pot.
La seconde méthode, peu économique, ne trouve guère d'ap- plication pratique dans la filature.
La troisième méthode, appelée en anglais Open End Spinning ou Break Spinning . est relativement nouvelle, bien qu'elle soit au stade de développement depuis de nombreuses décades. Elle est actuellement à l'essai dans quelques ateliers textiles.
Son principal inconvénient technologique est la complexité des dispositifs nécessaires à la production de la discontinuité nécessaire des fibres tout en maintenant une extrémité ouverte par les forces centrifuges pour le réassemblage en un fil tordu continu avec torsion conservée. Le fil tordu obtenu peut cependant être enroulé linéairement sur un rouleau collecteur. ce qui constitue le principal avantage du Open End Spinning car ceci peut ap proximativement doubler la vitesse de production, en comparaison avec la filature à anneau. La vitesse maximum de la turbine actuellement réalisable est d'environ 30000 t min et le numéro des fils va de 20 à 60. Des vitesses linéaires de production de 30 à 60 m min ont été réalisées avec ce procédé.
Les titulaires ont trouvé maintenant une nouvelle manière de produire un filé. basée sur un principe technologiquement nouveau et applicable à n'importe quelle matière composée de fibres discontinues et de polymère thermoplastique. grâce auquel, contrairement au concept fondamental mentionné plus haut, une torsion est conférée et conservée dans le fil entre deux points de pincement fixes. tels que des rouleaux d'alimentation linéaire et des rouleaux de recueil linéaire.
La présente invention permet de conférer à un brin ou ruban composé de fibres discontinues et de polymère thermoplastique, une torsion prédéterminée et de conserver une portion substantielle de cette torsion sans nécessiter de faire tourner l'extrémité d'alimentation ou la bobine collectrice et sans nécessiter de créer une discontinuité dans la masse de fibres à l'extrémité d'alimentation, comme c'est le cas dans toutes les méthodes Open End
Spinning : elle permet en outre des vitesses de production sensiblement supérieures à celles des méthodes actuellement connues.
L'appareil suivant l'invention comprend
a) des rouleaux d'alimentation pour amener linéairement un ruban ou un brin continu de matière fibreuse composée de fibres discontinues solidarisées avec un polymère thermoplastique
b) un dispositif chauffant avec des moyens de régulation de la température et une zone d'enserrement des fibres. à travers laquelle ledit ruban ou brin fibreux est amené à passer en vue de rendre le polymère plastique;
c) à la suite dudit organe chauffant, un dispositif générateur d'un couple pour tordre ledit ruban ou brin dans la zone d'enserrement pendant que le polymère est à l'état plastique;
d) un rouleau collecteur pour l'enroulement linéaire du filé ob- tenu; et éventuellement des moyens pour refroidir ledit ruban ou brin à l'état tordu, disposés entre l'organe chauffant et le dispositif conférant le couple.
Dans l'appareil ci-dessus, les rouleaux d'alimentation pour amener linéairement le ruban ou le brin composé continu et le rouleau collecteur pour l'enroulement linéaire du filé obtenu constituent deux points de pincement fixes entre lesquels l'opération de torsion est réalisée.
L'appareil présente de préférence en outre divers caractères supplémentaires ainsi qu'il ressort de l'exposé qui suit:
Du point de vue pratique, il est de loin préférable de prévoir.
en combinaison avec l'appareil de base, les opérations et moyens supplémentaires nécessaires, respectivement, pour la formation du ruban ou brin continu désiré, ou plutôt de plusieurs de ces rubans ou brins, car il ne serait pas économique de travailler avec seulement un ruban ou brin à la fois. Ceci est ordinairement réalisé par extrusion de plusieurs brins parallèles de résine thermoplastique à partir d'une filière d'extrusion. et stratification. ainsi que l'unification de ceux-ci avec des rubans appropriés de fibres discontinues disposées de façon désordonnée ou parallèlement. On peut également étirer les brins thermoplastiques extrudés pour réaliser un degré initial d'orientation moléculaire du polymère.
Le chauffage des rubans ou brins fibreux composés jusqu'à un point rendant le support polymère plastique mais sans atteindre le point de fusion du polymère, peut être réalisé par passage desdits rubans ou brins composés dans un organe chauffant pourvu de rainures longitudinales ayant une forme générale de V.
Les rubans ou brins fibreux composés sont chauffés progressivement pendant qu'ils passent dans ces rainures jusqu'au point où leur support polymère acquiert la plasticité désirée. Les rainures en forme de V peuvent aussi se resserrer progressivement vers l'extrémité de sortie de l'organe chauffant afin que les rubans ou brins composés qui y passent soient simultanément comprimés, ce qui produit une meilleure interaction et unification entre le polymère et les fibres discontinues, et assure le réarrangement hélicoïdal des fibres lâches pendant l'opération de torsion.
L'organe chauffant est également pourvu de moyens appropriés de régulation de la température. car il est essentiel d'ajuster la température au point où le support polymère atteint le degré désiré de plasticité, toutefois sans atteindre la température de fusion du polymère.
Ce point de plasticité varie d'un polymère à l'autre mais il peut être facilement déterminé par un homme du métier. En outre, les points de fusion de la plupart des polymères thermoplastiques peuvent être facilement trouvés dans la littérature. Evidemment. la raison pour laquelle le polymère doit avoir un certain degré de plasticité est qu'il faut réaliser un glissement entre les molécules de polymère et un glissement entre les fibres discontinues enrobées dans le support polymère lorsqu'un couple est appliqué sur les rubans composés fibreux, permettant ainsi le réarrangement hélicoïdal et la cohésion des fibres discontinues. le polymère à l'état plastique jouant essentiellement le rôle d'un liant et d'un lubrifiant.
D'autre part. la raison pour laquelle le polymère ne doit pas dépasser son point de fusion est que. à ce point. le ruban ou brin perd sa continuité (puisque le polymère devient liquide) et aussi que la matière devient très collante et adhère à la surface de l'organe chauffant. ce qui empêche le déroulement correct de l'opération et d'atteindre le résultat désiré.
Le couple est appliqué au ruban ou brin fibreux composé en dessous de la zone chauffante mentionnée ci-dessus. et la torsion ainsi créée monte jusqu'au point de plus grande plasticité du polymère. où elle est fixée par fusion. ce qui empêche la formation d'un contre-couple qui tendrait à annuler la torsion conférée. Elle peut. par exemple, être conférée au moyen de n'importe quel dis positif de fausse torsion, pouvant tourner à des vitesses allant jusqu'à 500000 t/min.
On notera aussi que, bien que le support polymère puisse atteindre une température très proche de son point de fusion pendant l'opération sus-décrite, il ne perd pas l'orientation moléculaire qu'il a acquise antérieurement, car il n'est maintenu à cette température que pendant une très courte durée de l'ordre d'une seconde, qui est cependant suffisante pour conférer la torsion désirée. Avec ces courts temps de séjour, il n'y a pas de risque que le polymère perde son orientation et, au contraire, on peut encore accroître cette orientation en entraînant les rouleaux qui constituent le second point de pincement à vitesse, plus grande que celle des rouleaux constituant le premier point de pincement. L'orientation moléculaire du polymère est aussi augmentée par le couple conférant la torsion, grâce à l'action d'étirage circulaire du polymère qui en est la conséquence.
Le nouvel appareil de la présente invention peut donc comprendre, dans une forme d'exécution préférée, la combinaison suivante:
une boudineuse et une filière d'extrusion à partir de laquelle un rideau de brins ou bande de polymère thermoplastique ayant une configuration désirée peuvent être extrudés;
une paire de rouleaux unificateurs rainurés circonférentiellement, en dessous de ladite filière d'extrusion, ces rouleaux étant placés côte à côte et de façon que les parties mâles ou saillies de la surface rainurée d'un rouleau entrent et pressent dans des parties femelles ou rainures de l'autre rouleau; les parties mâles ou saillies de la surface rainurée d'un rouleau entrent et pressent dans des parties femelles ou rainures de l'autre rouleau;
les extrudats de polymère étant dirigés dans l'étranglement de ces rouleaux de façon qu'au moins un brin ou bande d'extrudat pénètre dans chaque rainure unificatrice;
des moyens pour faire avancer simultanément, depuis au moins un côté du rideau de polymère et jusque dans l'étranglement desdits rouleaux, plusieurs bandes de fibres discontinues, une dans chaque rainure unificatrice des rouleaux
des moyens pour presser les rouleaux l'un contre l'autre;
des moyens pour faire tourner les rouleaux l'un vers l'autre à une vitesse supérieure à la vitesse d'extrusion du rideau de polymère;
des moyens pour refroidir les rouleaux ou la matière passant entre ceux-ci;
;
ainsi, le produit sortant de ces rouleaux, qui constituent le premier point de pincement fixe, consiste en brins ou rubans fibreux, composés de fibres discontinues et de polymère thermoplastique unifiés et partiellement orientés;
ensuite, après les rouleaux unificateurs, se trouve un dispositif chauffant, de préférence rainuré en V, comportant autant de rainures de section transversale en V se resserrant progressivement, qu'il y a de brins ou rubans composés sortant des rouleaux unificateurs afin que chaque brin ou ruban puisse pénétrer dans une rainure du dispositif chauffant;
les rainures en V se resserrant de préférence progressivement vers l'extrémité de sortie afin de produire un tassement supplémentaire et une coopération améliorée entre les fibres discontinues et le polymère, et pour assurer le réarrangement hélicoïdal des bouts lâches des fibres discontinues pendant la torsion;
des moyens pour ajuster et régler la température du dispositif chauffant;
plusieurs dispositifs conférant un couple, par exemple du type à fausse torsion, à la suite du dispositif chauffant, un pour chaque brin ou ruban, conférant à ce dernier une torsion prédéterminée à l'intérieur des rainures du dispositif chauffant;
des moyens pour refroidir les brins ou rubans composés tordus. disposés entre le dispositif chauffant et les dispositifs conférant un couple;
;
une paire de rouleaux récepteurs à la suite des dispositifs con férant un couple, constituant le second point de pincement fixe et apte à collecter linéairement et maintenir sous tension les fils tordus finals sortant des dispositifs tordeurs; et
un ou plusieurs rouleaux collecteurs à la suite de ces rouleaux récepteurs pour enrouler linéairement le fil tordu obtenu.
La présente invention est exposée plus en détail dans la description suivante de formes d'exécution, donnée avec référence au dessin annexé dans lequel
La fig. 1 est une vue générale schématique de l'appareil de la présente invention.
La fig. 2 est une autre vue générale schématique d'un dispositif qui peut être utilisé en combinaison avec l'appareil de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de rouleaux rainurés circonférentiellement, en position engagée, le long de la ligne A-A de la fig. 2.
La fig. 4 est une représentation schématique d'une opération préférée complète exécutée conformément à la présente invention.
La fig. 5 est une vue latérale d'un appareil conforme à la présente invention et muni de diverses dispositions complémentaires.
La fig. 6 est une vue, partiellement en coupe, suivant la ligne B-B de la fig. 5.
Le principe fondamental de l'invention est illustré à la fig. 1.
Un ruban fibreux 10, composé de fibres discontinues et d'un polymère thermoplastique, est amené dans le point de pincement d'une paire de rouleaux 11, 12, qui constituent le premier point fixe. Ensuite, le ruban 10 est conduit linéairement par ces rouleaux 11, 12 jusque dans l'organe chauffant rainuré 13, avec des moyens de chauffage 14 qui fonctionnent de manière à permettre une régulation appropriée de la température dans l'organe chauffant 13. On relèvera que la forme de l'organe chauffant est préférée et en aucune façon limitative et que n'importe quel organe chauffant avec un réglage convenable de la température et avec une zone appropriée de resserrement des fibres peut être utilisé.
Cependant, dans tous les cas, L'organe chauffant doit permettre de réaliser les conditions de température et de frottement des fibres rendant le support polymère thermoplastique du ruban composé 10 suffisamment plastique pour permettre un glissement intermoléculaire du polymère et un glissement entre les fibres, par voie de conséquence, la torsion des fibres discontinues liées au support polymère en un arrangement sensiblement hélicoïdal.
Cette torsion est conférée depuis en dessous par l'organe tordeur 16, de préférence du type à fausse torsion, qui est placé en dessous de l'organe chauffant 13 et à une distance telle de la sortie 15 dudit organe chauffant que le fil tordu dans l'organe chauffant 13 se refroidisse et se coagule dans cet état tordu. Il doit également être mentionné que le refroidissement et la coagulation du fil sous forme tordue peuvent résulter simplement de son passage dans l'air atmosphérique après sa sortie de l'organe chauffant. Cependant, on peut également inclure des moyens de refroidissement appropriés, par exemple un manchon refroidi par l'eau et!ou une zone de refroidissement par air comprimé.
Pendant l'opération de torsion, la torsion s'élève donc à partir du tordeur 16 jusqu'à l'organe chauffant 13, dans lequel elle est fixée par fusion dans le ruban composé continu ayant son support polymère à l'état plastique.
Après avoir traversé le tordeur 16, le fil est capté par une paire de rouleaux presseurs 17, 18 qui constituent le second point fixe, après quoi il est enroulé linéairement sur un rouleau collecteur 19 pour former la bobine finale de filé 20. Il est possible de supprimer entièrement les rouleaux 17, 18. car le rouleau collecteur 19 peut lui-même constituer le second point fixe. Cependant, lesdits rouleaux 17, 18 sont préférés pour maintenir le fil sous la tension appropriée.
La fig. 2 montre un arrangement pour la production directe d'un ruban composé 10 qui peut être utilisé en combinaison avec celui de la fig. 1. Avec cet arrangement, le ruban 10 peut être produit par extrusion directe d'un brin ou extrudat de polymère thermoplastique 23 à partir d'une filière 22 d'une boudineuse 21, et par stratification et unification avec une bande de fibres discontinues 24 entre des rouleaux lia et 12a. La bande de fibres disconti nues 24 peut être amenée sur l'un des côtés ou sur les deux côtés de l'extrudat 23 en direction du point de pincement des rouleaux de stratification et d'unification 1 la, 12a, simultanément avec l'extrudat 23 qui est encore à l'état poisseux après son extrusion de la
filiére 22.
Le ruban est ensuite stratifié et unifié avec ledit extrudat par pression et refroidissement, c'est-à-dire par l'action des rouleaux l la, 12a qui peuvent être refroidis intérieurement par de l'eau ou de l'air. Les bandes de fibres discontinues employée peuvent être produites facilement au moyen d'un châssis d'étirage 25, tel qu'utilisé pour l'étirage de mèches, ou au moyen de dispositifs aérodynamiques bien connus.
Dans le cas présent, les rouleaux Il a et 1 2a ont la même fonction que les rouleaux Il, 12 de la fig. 1. à savoir de fournir le ruban composé 10 à l'organe chauffant 13. Ainsi, dans la combinaison comprenant l'arrangement de la fig. 2 ensemble avec celui de la fig. 1, les rouleaux 11. 12 de la fig. 1 seraient remplacés par les rouleaux l la. l2a de la fig. 2.
En outre, il serait économiquement défavorable de mettre en oeuvre la présente invention avec un seul ruban composé 10. Ainsi, les rouleaux 1 la. 12a ont de préférence la forme montrée à la fig. 3. Dans le cas illustré par la fig. 3, six rubans peuvent être traités à la fois. Ceci nécessite évidemment l'extrusion d'un rideau de six brins 23 à partir de la filière 22 et leur stratification et unification simultanées dans les rainures 27 avec six bandes 24 pour former six rubans composés à la fois.
La forme des rouleaux illustrés à lu fig. 3 est particulièrement efficace, car elle produit directement les rubans composés requis grâce à la pression exercée par les parties en saillie 28 des rouleaux 12a dans les rainures circulaires 27 des rouleaux l la, et la matière qui peut éventuellement déborder ou glisser dans les rainures pointues 29 du rouleau 12a est coupée par les arêtes coupantes des saillies 26 du rouleau 1 la, ou est maintenue séparée de son courant adjacent de matière par les saillies 26 du rouleau l la.
Cependant, cette forme particulière n'est en aucune façon limitative et n'importe quels rouleaux ou tambours exerçant la même fonction sont acceptables (par exemple toutes les rainures circulaires des rouleaux unificateurs peuvent être de section transversale carrée). En outre, le nombre de rainures dans lesquelles les rubans composés sont produits n'est pas limitatif.
Lorsqu'on utilise une paire de rouleaux l la, 12a, comme montré à la fig. 3. l'organe chauffant 13 doit être modifié de manière à comporter le nombre de rainures en V correspondant au nombre de rubans composés fournis par lesdits rouleaux, six dans cet exemple particulier. En outre, six dispositifs tordeurs 16 sont nécessaires. un pour chaque ruban. Six rouleaux collecteurs 19 peuvent également être utilisés pour former six bobines 20 de filé.
De plus. les rouleaux unificateurs l la, 12a peuvent être entraînés à une vitesse notablement supérieure (par exemple dix fois supérieure) à la vitesse d'extrusion du brin de polymère 23, produisant ainsi un étirage et. par conséquent, un bon degré d'orientation moléculaire du brin de polymère. Ceci, avec les effets additionnels du réarrangement hélicoïdal des fibres et du nouvel étirage dû au tordage, permet l'obtention d'un produit ayant une résistance et une stabilité excellentes.
Une autre mise en oeuvre de l'invention, qui confère au fil final la résistance maximum. est illustrée à la fig. 4. Dans cette mise en oeuvre, un brin de polymère 23 (ou plusieurs de ces brins) est ex trudé à partir d'une boudineuse 21 à travers une filière 22, puis est étiré et orienté à un très haut degré au moyen d'un dispositif d'orientation 30. Ce dispositif est connu et consiste ordinairement en une paire de jeux de rouleaux d'entrainement (chaque jeu comportant trois rouleaux et tournant à plus grande vitesse que le jeu précédent, séparés par un organe chauffant muni d'une régulation de température appropriée.
Le brin 23 est tout d'abord étiré jusqu'à un degré désiré par le premierjeu de rouleaux d'entrainement. puis il est chauffé et finalement il est étiré à nouveau par le second jeu de rouleaux d'entraînement. Ce traitement donne au brin 23 un très haut degré d'orientation moléculaire. Ensuite, le brin orienté traverse un dispositif chauffant 31, qui consiste de préférence en un tunnel chauffant muni d'une régulation de température appropriée. Là, le brin 23 est chauffé seulement jusqu'à un degré rendant sa surface poisseuse à l'extrémité de sortie du dispositif chauffant sans qu'il perde l'orientation moléculaire interne qu'il avait acquise précédemment. On notera ici qu'il est certainement possible de conférer à un extrudat thermoplastique, par une telle opération, un degré désiré d'adhésivité sans nuire à l'orientation moléculaire du polymère.
En effet, une relaxation complète ne se produit dans la matière thermoplastique que lorsque cette dernière est maintenue à son point de fusion ou aux environs de celui-ci pendant un certain temps. Ce temps dépend du degré d'orientation, de l'épaisseur de la matière et de l'étendue de la surface de contact. Par exemple, dans le cas du polypropylène, aucun retrait dû à la relaxation ne se produit lorsque l'extrudat est maintenu à 40' C pendant 30 minutes. bien qu'un certain retrait se produise s'il est maintenu à cette température pendant 45 minutes. De même, si un extrudat de polypropylène est chauffé à l'air pendant 30 minutes à 100-C, moins de 5% de retrait se produit, alors qu'un nouveau chauffage de 30 minutes à 1450C produit un retrait additionnel de 7%.
Il est donc tout à fait évident que lorsque, dans le cas présent, le brin 23 orienté traverse le dispositif chauffant 31, ce dernier peut facilement être réglé de façon qu'une certaine adhésivité de la surface soit conférée au brin avec très peu ou pas de perte de son orientation moléculaire. Il en est spécialement ainsi du fait que le brin 23 avance à une vitesse de l'ordre de 300 m/min et que son temps de séjour dans le dispositif chauffant 31 est insuffisant pour obtenir une relaxation du polymère même si de hautes températures règnent dans le dispositif chauffant, bien qu'il soit suffisant pour conférer audit brin de polymère un degré désiré d'adhésivité.
L'adhésivité du brin 23 est évidemment nécessaire pour qu'il puisse être stratifié et unifié par les rouleaux l la, 12a avec la bande de fibres discontinues 24 pour former un ruban composé 10.
La bande de fibres 24 est amenée par le dispositif de fourniture 25 à l'étranglement des rouleaux l la, 12a, et en fait deux de ces bandes peuvent être amenées pour chaque brin, l'une de chaque côté, en sorte que le ruban composé final 10 consiste en un support de polymère entièrement entouré de fibres discontinues ayant de nombreuses extrémités libres faisant saillie et procurant la surface à texture fibreuse désirée,
Ce ruban composé 10 est ensuite traité comme dans les cas précédents à travers un dispositif chauffant 13 dont la surface chauffante est de préférence en forme d'une rainure en V se resserrant progressivement vers l'extrémité de sortie 15. de sorte qu'un tassement supplémentaire entre le support de polymère et les fibres qui l'entourent puisse être réalisé pendant qu'ils traversent le dispositif chauffant.
A un point prédéterminé à l'intérieur du dispositif chauffant 13, le support de polymère du ruban composé 10 est suffisamment plastique pour que la torsion conférée par le tordeur 16 et se propageant vers le haut produise un glissement intermoléculaire dans le polymère et un glissement mutuel des fibres discontinues liées au support de polymère, ainsi que la coagulation du fil dans cet état tordu hélicoidalement, en raison du refroidissement subséquent. Ensuite, le fil tordu passe linéaire ment à travers le tordeur 16 et les rouleaux de tension 17. 18 et il est enroulé linéairement, à des vitesses pouvant atteindre 300 mimin et parfois supérieures, sur le rouleau collecteur 19 pour former la bobine 20 de filé final.
La fig. 5 illustre une construction possible d'un appareil universel, bien que relativement simple et compact, comportant les caractères nécessaires de la présente invention, tandis que la fig. 6 montre un détail de l'appareil le long de la ligne B-B.
Dans l'appareil représenté dans ces figures, un rideau de brins 23 est extrudé à travers la filière d'extrusion 22 d'une boudineuse 21 qui est tenue par un organe 32 monté sur une colonne de réglage de la hauteur 33. De cette manière, la position de la filière 22 sur les rouleaux unificateurs I la, 12a peut être facilement réglée. La boudineuse est également munie d'une trémie 34 dans laquelle la matière thermoplastique peut être introduite sous sa forme la meilleur marché, c'est-à-dire sous la forme de blocs ou de granules.
Les brins 23 continuellement extrudés peuvent avoir n'importe quelle section transversale désirée; la section la plus simple, c'estc'est-à-dire la ronde, est préférée.
Les rouleaux stratificateurs et unificateurs i la, 12a présentent à leur surface plusieurs rainures circulaires et un ou plusieurs brins 23 sont introduits dans chaque rainure de ces rouleaux, directement après l'extrusion et étant encore à l'état poisseux, pour être comprimés et unifiés avec des bandes de fibres discontinues 24 qui sont également amenées dans lesdites rainures sur un ou les deux côtés par des moyens 25 de fourniture de bande de fibres, représentés dans le cas présent schématiquement et en pointillé sous forme de deux rouleaux superposés. Ces moyens peuvent, par exemple, consister en un châssis d'étirage ou tout autre dispositif capable de produire plusieurs bandes de fibres discontinues parallèles ou disposées de façon désordonnée.
Les rouleaux i la, 12a peuvent être entrainés à vitesse notablement supérieure à la vitesse d'extrusion des brins 23, produisant ainsi un étirage de ces brins et un accroissement de leur résistance grâce à l'orientation moléculaire produite dans le polymère. I1 est généralement suffisant de n'entraîner que le rouleau 1 la, par exemple, par un moteur 42 et une courroie 43, le rouleau 12a étant entraîné par frottement, grâce à son engagement à frottement avec le rouleau 1 la. En variante, un entraînement par engrenages peut être utilisé pour les deux rouleaux 1 la et 12a, ce qui applique une force d'entraînement directe sur chaque rouleau.
Le rouleau glissant 12a peut être pressé avec sa surface rainurée dans la surface rainurée du rouleau entraîné 1 la au moyen d'un cylindre à air 37 qui est fixé au bâti 35 et qui actionne par une barre 38 un étrier 39 maintenant l'axe du rouleau lIa à ses deux extrémités, de façon à presser ledit étrier avec le rouleau 1 2a contre le rouleau lia ou, au contraire, séparer les rouleaux l'un de l'autre.
D'autres moyens pour presser un rouleau contre l'autre et pour les séparer peuvent aussi être employés, et le mécanisme montré dans les fig. 5 et 6 n'a été décrit qu'à titre illustratif sans aucune limitation quelconque.
L'appareil est ensuite muni d'un dispositif chauffant 13 qui est monté dans le bâti 35. La surface chauffante de ce dispositif présente plusieurs rainures en V qui se resserrent progressivement en sorte que, lorsque les rubans composés 10, après l'unification et la stratification par les rouleaux lia, 12a, sont guidés dans lesdites
rainures, ils sont non seulement chauffés jusqu'à la température désirée mais les fibres discontinues sont encore tassées et réarrangées hélicoidalement avec le polymère. A l'intérieur des rainures du dispositif chauffant 13, le polymère atteint un état plastique tel qu'un couple de torsion appliqué d'en dessous par un tordeur 16 est fixé par fusion et est retenu dans le ruban grâce au glissement mutuel des molécules du polymère et des fibres discontinues.
Ces
dernières sont réarrangées hélicoïdalement et mieux amalgamées
avec le polymère grâce aux conditions de torsion et de plasticité
du polymère, ce qui a pour résultat l'utilisation de la résistance
des fibres discontinues sous la forme de structure tordue vers la
résistance totale du fil. Le rendement de la conversion de la résis
tance de la fibre à la résistance du fil, qui n'est généralement pas
de plus de 50% dans les filés classiques de fibres discontinues. est considérablement augmenté par la liaison des fibres discontinues à
un support de polymère thermoplastique, qui arrête leur glisse
ment en direction axiale dans le fil composé final. Par exemple, un
ruban fibreux qui a une ténacité d'environ 4 g/tex peut être trans
formé en un fil d'une ténacité d'environ 12 g/tex.
Après sa sortie du dispositif chauffant 13, à l'état tordu, la
matière composée est refroidie dans un injecteur d'air de refroi
dissement 36, en sorte que la torsion dans le polymère devient
coagulée définitivement. Le fil tordu 40 est ainsi obtenu et, après
avoir traversé le dispositif 16 conférant un couple et les rouleaux tendeurs 17, 18, ainsi qu'un dispositif de guidage classique 41, il est enroulé linéairement sur un rouleau collecteur 19 à des vitesses pouvant atteindre, et même dépasser 300 m/min, pour former la bobine 20 de filé final.
La torsion est donc conférée, suivant la forme d'exécution représentée dans ces figures, entre deux points de pincement fixes, dans ce cas entre les rouleaux lia, 12a et les rouleaux 17, 18, dans une opération linéaire totalement continue produisant un filé de qualité à des vitesses de beaucoup supérieures à celles permises par les procédés connus.
L'appareil est de nature relativement simple et très facile à faire fonctionner. Ainsi, le polymère thermoplastique par exemple du groupe des polyamides, polyoléfines ou résines acryliques, peut être introduit dans la trémie 34 sous forme granulée et extrudé à une vitesse d'environ 30 m/min à travers la filière 22, sous la forme d'un rideau de brins 23 de section transversale ronde ou autre forme préférée.
Les brins sont extrudés en direction de l'étranglement des rouleaux lia, 12a de stratification et unification, rainurés circulairement, qui peuvent être entraînés à une vitesse d'environ 300 m/min, c'est-à-dire avec un rapport d'environ 10 à 1 relativement à la vitesse d'extrusion. Une orientation moléculaire substantielle des brins 22 est ainsi réalisée.
Pour l'action desdits rouleaux lia, 12a, les brins sont unifiés avec les bandes de fibres discontinues 24, qui sont simultanément fournies par le dispositif 25 et amenées dans les rainures desdits rouleaux, et il se forme ainsi des rubans composés 10 ayant, par exemple, un rapport fibres polymère de 50:50. D'autres rapports fibres polymère peuvent évidemment aussi être employés. Les rubans composés sont ensuite guidés à travers le dispositif chauffant 13, pourvu de rainures ou zones de resserrement des fibres et ayant une température convenablement réglée, et dans lequel le
support en polymère des rubans atteint un état plastique et lubrifiant qui permet de conférer à ces rubans, depuis en dessous, une
torsion prédéterminée par le tordeur 16 qui peut tourner à des vi
tesses pouvant atteindre 500000 t/min.
Ensuite, le fil tordu sortant
du dispositif chauffant est refroidi pour qu'il se coagule et conser
ve définitivement un degré substantiel de la torsion conférée. En
suite, après avoir traversé linéairement une paire de rouleaux ten
deurs 17, 18, qui peuvent être entrainés à une vitesse supérieure à celle des rouleaux lia, 12a afin de produire un nouvel étirage et
orientation du polymère (ce qui augmente encore la résistance du
fil final), le fil obtenu est enroulé continuellement et linéairement
sur le rouleau collecteur 19 pour l'obtention d'une bobine 20 de fil
commercialement acceptable.
Il est évidemment entendu que de nombreuses modifications
de l'appareil selon la présente invention sont possibles et apparaî
tront facilement à l'homme du métier. Par exemple, l'appareil il
lustré dans la fig. 5 pourrait, si désiré, être combiné avec l'ar
rangement montré à la fig. 4 ou avec tout autre arrangement simi
laire. Ainsi. bien que la production optimum d'un fil de fibres dis
continues ayant seize tours de torsion par longueur de 2,5 cm soit
connue comme étant d'environ 20 à 30 m/min avec les broches à
anneaux et d'environ 30 à 60 m/min dans le Open End Spin
ning , la fabrication de fil en continu sans anneau avec l'appareil
selon la présente invention permet des vitesses de filage de 150
à 300, parfois supérieures à 300 mimi, ce qui est irréalisable au
moyen de n'importe lequel des procédés de filage connus.