La présente invention se rapporte à un appareil pour transformer les déchets textiles en fils et de fils en fibres, comprenant un équipage essentiellement cylindrique de réduction des déchets, un dispositif d'alimentation introduisant les déchets dans l'équipage, et à l'utilisation de cet appareil pour transformer une masse de déchets textiles et/ou de filasses emmêlées pour obtenir un produit utile.
L'utilisation de cardes briseuses pour transformer des filasses ou des déchets de tricots et de tissus en fibres se rapproche d'un procédé de broyage et comme la plupart des procédés de broyage engendre une grande quantité de chaleur. Dans le cas des fibres naturelles, comme la laine et le coton, ce procédé donne de bons résultats. Si les fibres naturelles sont surchauffées, une partie de la matiére brûle et charbonne se transformant en cendres qui se répandent sur les fibres restantes, laissant un produit dont la couleur est modifiée mais qui trouve encore son utilité. Cependant, avec le développement des fibres synthétiques, le procédé de broyage ne s'est pas révélé satisfaisant.
Il s'est avéré que la chaleur engendrée dans la machine tend à faire fondre les fibres synthétiques et lors du refroidissement, les fibres se soudent en une masse, ce qui, bien entendu, les rend inutilisables.
Le but de la présente invention est de procurer un appareil permettant la transformation d'une masse de fibres textiles sous forme de filasses ou d'autres déchets en produisant une masse de fibres discontinues possédant de bonnes propriétés de cohérence et de bonnes propriétés de mélange avec les fibres naturelles ou d'autres fibres synthétiques ainsi que la transformation des déchets textiles entièrement ou partiellement synthétiques sous forme de tissus ou sous forme d'enchevêtrements, en filaments cassés sans fusion.
L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce que l'équipage contient en combinaison: (i) des dispositifs de montage tourilloné, (ii) une structure rotative et ouverte de support présentant un périmètre circulaire radialement relié au dispositif de montage, (iii) un jeu de barres d'ouvraison et de déchiquetage du fil autour du périmètre susdit d'un côté à l'autre de la structure de support, les barres portant un grand nombre d'aiguilles d'ouvraison dirigées vers l'extérieur et (iv) un peigne sur au moins un bord de chacune des barres, ce peigne étant essentiellement constitué d'un jeu de dents de déchiquetage dirigées vers l'extérieur.
L'utilisation de l'appareil selon l'invention procure un procédé de transformation d'une masse de filaments textiles formée par les déchets de matières textiles et/ou des filasses emmêlées en un produit utile comprenant les opérations suivantes: I'avancement de la masse à faible vitesse et sous contrainte, I'entraînement de cette masse à grande vitesse pour séparer et allonger les fibres au hasard et en même temps réduire leur échauffement dû au frottement et les peigner, puis on recueille le produit obtenu.
Un mode d'exécution d'un appareil selon l'invention ressortira de la description détaillée faite ci-après avec référence à l'utilisation d'un tel appareil et aux dessins annexés, dans lesquels:
La fig. 1 est une vue de côté schématique représentant une forme d'exécution d'un appareil selon l'invention.
La fig. 2 est une représentation en perspective d'une forme d'exécution d'un appareil selon l'invention.
La fig. 3 est une vue partielle à grande échelle en perspective d'une des barres de l'appareil représenté à la fig. 2.
La fig. 4 est une vue de côté schématique montrant une forme de dispositif d'entraînement pour l'ensemble de l'alimentation et le cylindre de l'appareil représenté à la fig. 2.
La fig. 5 est une vue de côté schématique montrant une autre forme d'exécution de l'appareil de la fig. 1.
Se référant aux dessins, ou les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes parties, la matière de départ désignée par (A) à la fig. 1 peut être une masse de fibres textiles et peut se présenter sous forme enchevêtrée ou disposée au hasard. Les filaments continus, dans le contexte de la description, désignent des filaments qui ont été étirés de façon continue mais ne doivent pas être sous forme continue lorsqu'ils sont transformés suivant l'invention.
Les déchets de filaments qui ont été coupés des bobines ou des filaments filés et étirés de façon continue peuvent être traités par le procédé de l'invention à condition que les filaments coupés soient suffisamment longs pour être retenus entre les dispositifs d'avancement et d'entraînement. Les filaments continus peuvent comprendre des filaments à deux constituants, des filaments filés côte à côte, des filaments formés de copolymères et des filaments présentant des sections transversales variables, notamment des formes trilobées et des formes en haltère. Les polymères synthétiques peuvent comprendre le polyester, le polypropylène, le nylon,
I'alcool polyvinylique, le chlorure de polyvinyle et d'autres. Le terme Nylon désigne le polyhexaméthylèneadipamide (Nylon 6.6) et le polycaprolactame (Nylon 6). Les polyesters comprennent le poly(téréphtalate d'éthylène).
La masse de fibres textiles peut être également constituée de filaments continus étirés de polymères synthétiques étirables à froid sous forme de filasses ou de déchets tricotés, tissés ou non.
La masse peut être entièrement constituée de fibres synthétiques d'un ou plusieurs types ou partiellement de fibres synthétiques avec une fibre naturelle, comme de la laine ou du coton.
La matière initiale, appelée ci-après la matière, peut être d'abord lubrifiée pour faciliter le déchiquetage par un agent antistatique ou du lubrifiant pour fibres ou une émulsion des deux.
Cette lubrification peut être appliquée de plusieurs façons différentes, comme la pulvérisation sur un lot de filaments couche par couche d'une quantité désirée d'agent lubrifiant ou par un système de pistolage à pression d'air (non représenté) monté sur le tablier d'alimentation 10 de la machine de conversion. Dans ce dernier cas, I'agent lubrifiant antistatique est appliqué sur la matière dans la proportion désirée tandis que cette matière passe sous le pistolet.
La machine de transformation représentée aux fig. 1 et 2 est montée sur une structure 11 qui peut être de toute forme désirée et comprend un transporteur allongé ou tablier d'alimentation 10.
La machine présente deux caractéristiques principales. Tout d'abord, la structure essentiellement cylindrique, appelée par la suite le cylindre 25, est construite de façon à soumettre une masse enchevêtrée de filaments à un procédé de séparation et d'étirage tandis que cette masse est libérée lentement tout en étant retenue.
Un volume important d'air créé par l'action de ventilateur du cylindre 25 passe à travers le cylindre, refroidissant les filaments qui sont séparés et allongés. Comme expliqué plus en détail plus loin, le cylindre tourne à une vitesse relativement élevée. Une multitude d'aiguilles montées sur la périphérie du cylindre arrachent des filaments à la masse qui est retenue et comme les aiguilles continuent à tourner avec le cylindre, ces filaments sont séparés, alignés l'un et l'autre et allongés. Pendant leur allongement, les filaments sont amenés jusqu'à la base des aiguilles, en partie par la position des aiguilles sur le cylindre et en partie par l'aspiration provoquée par l'action de ventilateur du cylindre. Lorsqu'ils sont serrés sur la base des aiguilles, des peignes montés à la périphérie du cylindre peignent les filaments.
Les filaments de la matière sont allongés à grande vitesse. Ils
sont ensuite cassés ou coupés en longueurs variables. La seconde caractéristique est le dispositif de fourniture et de mesure de la matière, appelé par la suite l'assemblage de rouleaux alimentaires 12, dans lequel un premier jeu de rouleaux cannelés, puis plusieurs rouleaux alimentaires couverts de picots de carde Garnett fournissent la matière au cylindre 25 de façon mesurée tout
en empêchant le cylindre 25 de sauter ou d'arracher la matière.
Placé sur la structure de montage 11 se trouve l'équipage de
rouleaux alimentaires 12 comprenant tout d'abord un rouleau ali
mentaire cannelé supérieur et un rouleau alimentaire cannelé infé
rieur 13 et 14 qui s'étendent transversalement à la structure de
montage 1 1 et sont placés à l'extrémité du tablier d'alimenta
tion 10 de façon que la matière (A) descendant du tablier d'ali
mentation 10 passe entre les deux rouleaux 13 et 14. Les rou leaux 13 et 14 tourillonnent dans des logements classiques 15, le rouleau supérieur 13 étant poussé vers le bas par les ressorts 16.
Le but de ces rouleaux alimentaires est de régulariser le passage de la matière dans la machine et d'assurer que le courant de matière soit relativement constant.
La matière sortant des rouleaux cannelés alimentaires 13 et 14 est accrochée par le rouleau alimentaire inférieur couvert d'une garniture de carde Garnett 17. La garniture de carde Garnett ou carde, comme on l'appelle quelquefois, est constituée de fils métalliques en dents de scie. Les rouleaux présentent des rainures en spirale sur leur surface cylindrique. La rainure dans chaque rouleau est de préférence de 3 mm de profondeur, écartée d'environ 1,5 à 6 mm suivant le numéro et les dimensions des fils métalliques. Les fils Garnett se placent dans la rainure en une spirale continue autour du rouleau. Le fil peut être retenu enlace en déformant le métal sur le rouleau entre les rainures de façon à ce que le fil soit saisi dans la rainure.
Le fil métallique Gamett se livre en plusieurs numéros et un fil lourd, par exemple un fil N" 10, est préféré pour revêtir les rouleaux de l'équipage d'alimentation.
Les dents des fils Garnett sont orientées de telle façon que la matière est retenue et ne peut être arrachée par soubresauts dans le cylindre 25. De cette manière, tandis que les rouleaux alimentaires tournent, la matière passe de façon mesurée au cylindre 25 et à une vitesse relativement faible.
Après avoir été recueillie par le rouleau inférieur 17, la matière passe sous le premier rouleau garni de fils Garnett ou rouleau su périeur 18 qui tourillonne dans des logements classiques 19. Ce rouleau 18 est sollicité vers le bas par les ressorts 20. L'espace entre les pointes des fils métalliques sur le rouleau supérieur 18 et le rouleau inférieur 17 est de l'ordre de 1,5 à 3 mm, mais si une quantité excessive de matière passe entre ces deux rouleaux, le rouleau supérieur 18 remonte contre l'effet des ressorts 20 et le jeu augmente. La matière continue alors autour de la périphérie du rouleau inférieur 17 et sous un second rouleau supérieur 21 recouvert de fils de carde de Gamett avec le même jeu qu'entre le premier rouleau supérieur 18 et le rouleau inférieur 17 et tourne dans des logements classiques 22.
Un autre rouleau couvert de fils de carde Garnett 23, appelé rouleau de débourrage, est monté audessus du second rouleau supérieur 21 placé de façon que le jeu entre le second rouleau supérieur 21 et le rouleau de débourrage 23 soit environ de 1,5 à 3 mm. Cet écartement entre le rouleau 21 et le rouleau 23 reste constant, cependant, les logements de paliers étant joints pour permettre au second rouleau supérieur 21 et au rouleau de débourrage 23 de monter contre l'effet des ressorts 24, augmentant ainsi l'espace entre le second rouleau supérieur 21 et le rouleau inférieur 17.
Une traction ou un traînage considérable s'exerce sur la matière lorsque les filaments sont allongés par la rotation à grande vitesse du cylindre 25. Le fil de cadre de Gamett sur les rouleaux alimentaires 17, 18 et 21 présente des dents orientées en sens opposé à la rotation de façon que la matière soit retenue par le fil de carde tandis que cette traction est exercée et fournie au cylin drue 25 à mesure que les rouleaux d'alimentation tournent. Le rouleau de débourrage 23 tourne dans le même sens que le second rouleau supérieur 21 mais les dents du fil Gamett qui le garnissent sont orientées dans le sens du déplcement de la matière (A).
Tous les rouleaux sont entraînés de façon classique, comme représenté à la fig. 4. Dans cette forme particulière, un moteur de 2 CV, 42, entraîne le rouleau inférieur 17 par l'intermédiaire d'une boîte de réduction à roue sans fin 43 et d'un entraînement à chaîne 44. Les roues dentées de la chaîne peuvent être changées pour faire varier la vitesse d'alimentation. Le rouleau d'alimentation cannelé inférieur 14 est entraîné par une chaîne 45 à partir du rouleau inférieur 17. Il n'existe pas d'entraînement direct pour le rouleau d'alimentation cannelé supérieur 13 qui, comme représenté à la fig. 4, est entraîné par engrenage du rouleau d'alimentation cannelé supérieur avec le rouleau d'alimentation cannelé inférieur 14 ou, comme représenté à la fig. 1, par l'action de la matière (A) comprimée entre le rouleau supérieur 13 et le rouleau in férieur 14.
Un autre entraînement par chaîne 46 à partir du rouleau d'entraînement cannelé inférieur 14 entraîne le tablier d'alimentation 10. Un engrenage de grande dimension 47 sur le rouleau inférieur 17 entraîne une roue dentée 48 sur le premier rouleau supérieur couvert de garniture de carde 18 et une roue dentée 49 sur le second rouleau supérieur couvert de garniture de carde 21. Le rouleau de débourrage 23 est entraîné à partir d'une chaîne 50 par le second rouleau supérieur couvert de garniture de carde 21.
La vitesse périphérique des rouleaux d'alimentation Garnett 17, 18, 21 et 23 est identique et un peu plus rapide que la vitesse des rouleaux cannelés 13 et 14. Ceci pour permettre au rouleau alimentaire 17 d'entraîner facilement la matière libérée par les rouleaux cannelés 13 et 14. Dans une forme de la machine, les rouleaux cannelés 13 et 14 et les rouleaux supérieurs 18, 21 et 23 sont tous des rouleaux de 10 cm de diamètre et le rouleau inférieur 17 a 20 cm de diamètre. L'utilité du rouleau de débourrage 23, qui est monté à une distance constante du second rouleau supérieur 21, est de débarrasser le second rouleau supérieur 21 des matières qui peuvent s'enrouler autour de lui. La matière sortant entre le rouleau inférieur 17 et le second rouleau supérieur 21 est entraînée par le cylindre 25.
Le cylindre 25 est supporté par un arbre principal 26 tourillonnant dans un ensemble de paliers 27 montés sur la structure 11.
Disposée régulièrement autour de l'arbre 26 ou reliée à celui-ci, se trouve la structure cylindrique, dénommée d'une manière générale cylindre 25. Cette structure comprend une paire de plaques d'extrémité écartées 28 voisines des paliers 27. Ces plaques d'extrémité 28 sont de préférence formées de plaques d'acier de 13 mm d'épaisseur et sont percées de larges ouvertures 29 pour permettre à l'air de pénétrer dans le cylindre 25 et d'être ensuite expulsé par l'action de ventilateur du cylindre. Comme on peut le voir à la fig. 3, entre les plaques d'extrémité 28, sont placées une ou plusieurs plaques intermédiaires 30. Ces dernières ont une construction semblable aux plaques d'extrémité 28 et présentent également des ouvertures élargies du type représenté en 29 à la fig. 1. Les plaques intermédiaires sont clavetées ou attachées d'une autre manière sur l'arbre 26.
Le périmètre 31 est également le périmètre du cylindre 25.
Des bandes formant jantes 32 qui peuvent avoir environ 76 mm de largeur et 13 mm d'épaisseur sont de préférence soudées sur les périphéries des plaques d'extrémité 28 et également sur les périphéries des plaques intermédiaires 30, de sorte que le cylindre 25 prend la forme d'un tambour ou d'une cage ouverte. Transversalement entre les plaques d'extrémité 28 et fixées par les jantes précitées 32 se trouvent des barres 33. Sur un cylindre 25 de 760 mm de diamètre environ, ces barres sont écartées de préférence de 13 mm à 25 mm environ.
Le cylindre tourne, dans le sens de la flèche sur la fig. 1, à une vitesse qui est de préférence de 550 à 1500 tours/minute. Le nombre de tours par minute optimum varie considérablement suivant la matière traitée. Dans tous les cas, un cylindre de 760 mm de diamètre tournant à 750 tours/minute a une vitesse de jante voisine de 1800 mètres/minute. On a trouvé qu'une vitesse périphérique d'environ 1200 à 3600 metres/minute est préférable, bien que des vitesses situées hors de cette gamme puissent être utilisées. Le cylindre 25 est entraîné de façon classique à une vitesse qui peut varier suivant la matière traitée mais qui est maintenue de façon relativement constante tant qu'une matière déterminée passe par la machine. Dans la forme représentée à la fig. 4, un moteur de 40 CV, 51, entraîne le cylindre de 760 mm de diamètre 12 par une courroie trapézoïdale 52.
Les dimensions des poulies peuvent être changées pour faire varier la vitesse du cylindre.
Sur les barres 33 se trouvent deux ou plusieurs rangées mais de préférence trois ou quatre rangées d'aiguilles primaires 34. Cellesci sont représentées à la fig. 3. Les aiguilles sont inclinées dans le sens de rotation ou le sens de déplacement, de préférence sous un angle de 45" environ. Ces aiguilles ont de préférence 32 mm de longueur et sont écartées d'environ 13 mm à 25 mm. Sur le bord d'attaque de chaque barre 33 se trouve un peigne 35, qui porte une série de dents orientées vers l'extérieur 36 et ces dents peuvent être réparties avantageusement à raison de deux à trois par cm et ont une longueur d'environ 6,35 mm de la pointe jusqu'à la base.
Dans une forme préférée, les dents en saillie 36 sur le peigne 35 sont des dents de scie et sont inclinées dans un sens. Les peignes sont alors montés de façon que les dents du premier peigne soient inclinées dans un sens et le peigne 35 monté sur la barre suivante 33 présente des dents inclinées en sens inverse et ainsi de suite le long de la périphérie du cylindre 25. On a trouvé que les peignes peuvent être désirablement formés à partir de lames de scies à ruban N" 10 dont les dents sont bien aiguisées, inclinées dans un sens, et peignent de façon satisfaisante, déchi quètent le tissu et facilitent l'allongement et la casse des filaments.
Il peut être désirable de monter un peigne supplémentaire 35 sur le bord de fuite de chacune des barres 33 ou même de monter le peigne 35 sur le bord de fuite plutôt que sur le bord d'attaque des barres 33.
Entourant le cylindre 25 et écarté des pointes des aiguilles 34 se trouve un boîtier 37 de forme arrondie avec des parties latérales fermées 38. Le boîtier se termine par un bord longitudinal 39 pour établir un courant d'air dans le boîtier 37 au-dessus du rouleau de débourrage 23 et entre les plaques d'extrémité 28. Des ouvertures d'entrée d'air 40 sont également prévues dans les côtés 38 du boîtier 37 autour des paliers 27. Du fait de la pression descendante de l'air pénétrant par l'orifice d'entrée en dessous du bord du boîtier 39, la matière qui passe sur le cylindre rotatif 25 est aspirée vers le bas et vers la base des aiguilles 34.
On peut également indiquer que l'équipage des rouleaux alimentaires 12 est de préférence susceptible de réglage vers la gauche ou vers la droite à la fig. 1, c'est-à-dire pour le rapprocher du cylindre 25 ou l'en écarter vers le transporteur 10 suivant les conditions de travail et la nature du produit traité. Les barres 33 étant écartées d'environ 13 à 25 mm et l'entrée d'air étant prévue en dessous du bord du boîtier 39, on voit que les barres 33, les aiguilles 34 et les peignes 35 tournant à grande vitesse créent un courant d'air important à l'entrée du boîtier et un courant d'air de vitesse considérable qui entraîne le produit final (B) par l'orifice de sortie arrondi 41 du boîtier 37.
En fonctionnement, la matière (A) est répartie régulièrement sur le tablier d'alimentation 10. Lorsque la matière quitte le tablier d'alimentation 10, elle est reprise par les deux rouleaux cannelés 13 et 14. Ces rouleaux servent à régulariser le passage de la matière et guident, retiennent et pressent la matière. En quittant les rouleaux cannelés 13 et 14, la matière est entraînée par le rouleau d'alimentation inférieur couvert de fils de carde Garnett 17 et passe entre ce rouleau inférieur 17 et les deux rouleaux supérieurs 18 et 21, également garnis de fils de carde. Pour empêcher l'arrachage ou l'avancement par soubresauts entre les rouleaux alimentaires et présenter la matière en un courant régulier, I'équi- page spécial 12 de rouleaux alimentaires est nécessaire.
L'équipage de rouleaux alimentaires 12 assure deux fonctions, la première étant de faire avancer continuellement la matière à faible
vitesse vers le cylindre 25 et la seconde de retenir la matière tandis qu'elle est entraînée par le cylindre 25. On a trouvé que dés que la matière commence à passer dans l'assemblage 12 et est entraînée par le cylindre 25, il est nécessaire d'entraîner positivement les rouleaux alimentaires pour empêcher ceux-ci de tourner trop rapidement.
A la sortie de l'équipage de rouleaux alimentaires 12, la matière est entraînée par les aiguilles pointues inclinées 34 dans les barres 33. La matière est lentement libérée par l'équipage 12 à rai
son de 1,80 mètre à 3,60 mètres/minute. Les aiguilles d'ouvraison 34 accrochent la matière, la percent et séparent, redressent et
tendent les filaments sur la surface du cylindre 25. Par ce mouvement de traction, les filaments sont allongés au hasard sur le cy
lindre. Lorsque la matière a la forme de déchets de tricotage ou de tissage, les aiguilles attaquent la masse des déchets et la séparent en filaments individuels qui sont redressés et allongés.
Tandis que le cylindre continue à tourner, les filaments sont entraînés jusqu'à la base des aiguilles pointues 34, aidés par l'aspiration de l'air mis en mouvement par le cylindre rotatif. Les filaments entrent alors en contact avec les dents secondaires 36 sur les peignes 35. Les dents 36 exercent une action de peignage sur les filaments allongés autour du cylindre.
Ces dents semblent également rendre rugueuse la surface des filaments qui présentent ainsi en surface des segments rugueux semblables à ceux de la laine.
Le cylindre tourne et les filaments continus finissent par se casser. L'action de casse semble varier d'un filament à l'autre. Certains filaments sont étirés jusqu'à leur limite et cassent brusquement, ce qui, à cette grande vitesse, fait vriller les extrémités des filaments et former des frisures telles que des crochets ou des boucles. D'autres filaments peuvent être cassés par une action coupante des dents secondaires 36. Certains filaments semblent présenter des extrémités effilochées comme s'ils avaient été cassés par écrasement. Les filaments cassés sont ensuite entraînés hors de la machine par le courant d'air provoqué par le cylindre 25 dans le boîtier 37 et soufflés dans une enceinte ou condenseur où l'air se sépare des filaments.
On a trouvé que le rapport entre la vitesse du cylindre et la vitesse de fourniture est important. Si la vitesse de fourniture représente une certaine proportion de la vitesse du cylindre, cette proportion doit de préférence être maintenue quelles que soient les
variations de la vitesse du cylindre ou de la vitesse d'alimentation.
La longueur moyenne des filaments prévus peut être variée en modifiant le rapport entre la vitesse de fourniture et la vitesse de rotation du cylindre.
Dans le cas de filaments continus, on a trouvé qu'un passage dans la machine de conversion n'est pas toujours suffisant pour fournir un produit satisfaisant. Il est donc quelquefois nécessaire de procéder à deux ou plusieurs passages dans la machine pour éviter des difficultés au cours des traitements ultérieurs de la matière. Dans un procédé à deux passages, deux machines peuvent être disposées en tandem, la première machine projetant les filaments cassés dans un condenseur où ils se séparent de l'air et se déposent sur le tablier de la seconde-machine.
La majorité des machines pour le traitement de fibres coupées afin d'être transformées en filés ne peuvent accepter que des fibres coupées de longueur limitée. Les fibres discontinues peuvent être encore traitées dans une carde à dents de scie ou une carde classi
que. Les fibres discontinues sont détachées de la carde finale,
transformées en une mèche ou ruban et enroulées dans une boîte de grande dimension ou transformées en une boule de grande dimension. Les fibres discontinues de la mèche ou du ruban passent
alors dans un gill box ou un dispositif d'étirage pour les aligner.
Lorsque les fibres sont alignées, on peut les faire passer dans une machine de coupe de précision et les couper aux longueurs maxima désirées.
Le produit obtenu par le procédé décrit convient pour la fabri
cation de couvertures, de tapis et d'articles tricotés tels que des
pull-overs et des chaussettes et convient pour des tissus non tissés.
En outre et sans doute du fait des caractéristiques aléatoires des
fibres dicontinues, les objets terminés obtenus à partir de ces fi
bres acceptent la teinture de façon régulière. Du fait de leur excel
lente cohérence, les fibres se prêtent au mélange avec les fibres na
turelles, telles que la laine ou d'autres fibres coupées synthétiques
moins cohérentes.
Exemple I
Des déchets de câbles en Nylon 6.6 étirés sous la forme de fils
doublés sont préparés pour faciliter leur déchiquetage en ajoutant
un lubrifiant comprenant une huile lubrifiante pour fibres émul
sionnée avec de l'eau. La machine de transformation comprend
un cylindre de 760 mm de diamètre. Vingt barres sont réparties régulièrement à la périphérie du cylindre et chaque barre porte 340 à 350 aiguilles. Un peigne comptant 5 dents par çm est monté sur le bord de fuite de chaque barre constituant un total de 20 peignes portant 5 dents par cm et un peigne portant 4 dents par cm est monté sur le bord d'attaque d'une barre sur deux, constituant un total de 10 peignes à 4 dents par cm.
La matière préparée passe dans l'équipage de rouleaux alimentaires à une vitesse en surface de 1,90 mètre/minute et est entraînée par les aiguilles du cylindre tournant à 880 tours/rninute, ce qui équivaut à une vitesse en surface de 2070 m/mn environ. La matière passe une fois dans l'appareil de transformation, puis une fois dans une carde à dents de scie. Le produit obtenu a la forme d'un ruban.
Ce produit contient des fibres rompues de longueurs variables et frisées au hasard sur leur longueur. Après passage au gill box et découpage, le produit se compare favorablement à d'autres fibres coupées provenant de déchets de Nylon 6.6.
Exemple 2
On prépare, pour faciliter leur déchiquetage, des filaments continus étirés acryliques orlon de forme régulière en ajoutant un lubrifiant comme dans l'exemple 1. La machine de transformation utilisée dans l'essai a un cylindre de 760 mm de diamètre.
Trente barres sont réparties régulièrement à la circonférence du cylindre et chaque barre porte 140 aiguilles. Un peigne comptant 4 dents par cm est monté sur le bord d'attaque de chaque barre, donc au total 30 peignes.
La matière préparée passe dans l'équipage de rouleaux alimentaires à une vitesse en surface de 1,90 mètre/minute et est entraînée par les aiguilles du cylindre tournant à 950 tours/minute, ce qui équivaut à une vitesse en surface de 2200 m/mn environ. La matière passe une fois dans l'appareil de transformation, puis une fois dans une carde à dents de scie classique. Le produit obtenu a la forme d'un ruban.
The present invention relates to an apparatus for transforming textile waste into yarns and yarns into fibers, comprising a substantially cylindrical waste reduction gear, a feeder for introducing waste into the crew, and the use of this apparatus for transforming a mass of textile waste and / or tangled yarns to obtain a useful product.
The use of card breakers to transform yarns or waste knits and fabrics into fibers is similar to a grinding process and like most grinding processes generates a large amount of heat. In the case of natural fibers, such as wool and cotton, this process gives good results. If the natural fibers are overheated, some of the material burns and chars turning into ash which spreads over the remaining fibers, leaving a product that changes color but still finds its use. However, with the development of synthetic fibers, the grinding process has not proved to be satisfactory.
It has been found that the heat generated in the machine tends to melt the synthetic fibers and upon cooling the fibers weld together into a mass which, of course, makes them unusable.
The object of the present invention is to provide an apparatus for transforming a mass of textile fibers in the form of yarns or other waste by producing a mass of staple fibers having good coherence properties and good mixing properties with natural fibers or other synthetic fibers and the processing of wholly or partially synthetic textile waste in the form of fabrics or in the form of entanglements, into broken filaments without fusion.
The apparatus according to the invention is characterized in that the assembly contains in combination: (i) swivel mounting devices, (ii) a rotating and open support structure having a circular perimeter radially connected to the mounting device, ( iii) a set of thread opening and shredding bars around the aforesaid perimeter from one side of the support structure to the other, with the bars carrying a large number of opening needles pointing outwards and (iv) a comb on at least one edge of each of the bars, this comb essentially consisting of a set of shredding teeth directed outwards.
The use of the apparatus according to the invention provides a process for transforming a mass of textile filaments formed by waste textile materials and / or tangled yarns into a useful product comprising the following operations: mass at low speed and under stress, driving this mass at high speed to separate and elongate the fibers at random and at the same time reduce their heating due to friction and comb them, then the product obtained is collected.
An embodiment of an apparatus according to the invention will emerge from the detailed description given below with reference to the use of such an apparatus and to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a schematic side view showing an embodiment of an apparatus according to the invention.
Fig. 2 is a perspective representation of an embodiment of an apparatus according to the invention.
Fig. 3 is a partial large-scale perspective view of one of the bars of the apparatus shown in FIG. 2.
Fig. 4 is a schematic side view showing one form of drive device for the feed assembly and the cylinder of the apparatus shown in FIG. 2.
Fig. 5 is a schematic side view showing another embodiment of the apparatus of FIG. 1.
Referring to the drawings, where like reference numerals denote the same parts, the starting material denoted by (A) in FIG. 1 may be a mass of textile fibers and may be in an entangled or randomly arranged form. Continuous filaments, in the context of the description, refer to filaments which have been drawn continuously but need not be in continuous form when processed according to the invention.
Filament waste which has been cut from spools or continuously spun and drawn filaments can be treated by the process of the invention provided that the cut filaments are long enough to be retained between the advancing and advancing devices. training. Continuous filaments can include bicomponent filaments, side-by-side spun filaments, filaments formed from copolymers, and filaments having varying cross sections, including trilobal shapes and dumbbell shapes. Synthetic polymers can include polyester, polypropylene, nylon,
Polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride and others. The term Nylon denotes polyhexamethyleneadipamide (Nylon 6.6) and polycaprolactam (Nylon 6). Polyesters include poly (ethylene terephthalate).
The mass of textile fibers may also consist of continuous filaments drawn from cold-stretchable synthetic polymers in the form of yarns or knitted waste, woven or not.
The mass may consist entirely of synthetic fibers of one or more types or partially of synthetic fibers with a natural fiber, such as wool or cotton.
The initial material, hereinafter referred to as the material, may first be lubricated to facilitate shredding with an antistatic agent or fiber lubricant or an emulsion of both.
This lubrication can be applied in several different ways, such as spraying a batch of filaments layer by layer with a desired amount of lubricating agent or by an air pressure spray system (not shown) mounted on the apron. power supply 10 of the conversion machine. In the latter case, the antistatic lubricating agent is applied to the material in the desired proportion while this material passes under the gun.
The transformation machine shown in FIGS. 1 and 2 is mounted on a structure 11 which may be of any desired shape and includes an elongated conveyor or feed apron 10.
The machine has two main characteristics. First, the essentially cylindrical structure, hereinafter referred to as cylinder 25, is constructed so as to subject an entangled mass of filaments to a separation and drawing process while this mass is slowly released while being retained.
A large volume of air created by the fan action of cylinder 25 passes through the cylinder, cooling the filaments which are separated and elongated. As explained in more detail below, the cylinder rotates at a relatively high speed. A multitude of needles mounted on the periphery of the cylinder tear filaments from the mass which is retained and as the needles continue to rotate with the cylinder, these filaments are separated, aligned with each other and elongated. During their elongation, the filaments are brought to the base of the needles, partly by the position of the needles on the cylinder and partly by the suction caused by the fan action of the cylinder. When clamped on the base of the needles, combs mounted on the periphery of the cylinder comb the filaments.
The filaments of the material are stretched at high speed. They
are then broken or cut into varying lengths. The second characteristic is the device for supplying and measuring the material, hereinafter referred to as the assembly of food rollers 12, in which a first set of grooved rollers, then several food rollers covered with Garnett card pins, supply the material to the cylinder 25 measured all
by preventing the cylinder 25 from jumping or tearing off the material.
Placed on the assembly structure 11 is the crew of
food rolls 12 firstly comprising an ali roll
upper fluted plate and an inferior fluted food roll
laughter 13 and 14 which extend transversely to the structure of
assembly 1 1 and are placed at the end of the feed apron
tion 10 so that the material (A) descending from the ali apron
mentation 10 passes between the two rollers 13 and 14. The rollers 13 and 14 are journaled in conventional housings 15, the upper roller 13 being pushed downwards by the springs 16.
The purpose of these food rolls is to regulate the passage of material through the machine and to ensure that the material flow is relatively constant.
The material coming out of the corrugated food rolls 13 and 14 is hooked by the lower food roll covered with a Garnett card stock 17. The garnett card stock or card, as it is sometimes called, is made of metal wires with toothed teeth. saw. The rollers have spiral grooves on their cylindrical surface. The groove in each roll is preferably 3mm deep, spaced about 1.5-6mm depending on the number and size of the wires. Garnett threads run in the groove in a continuous spiral around the roll. The wire can be held entwined by deforming the metal on the roll between the grooves so that the wire is caught in the groove.
Gamett wire comes in several numbers and a heavy wire, eg, N-10 wire, is preferred for coating the feed crew rolls.
The teeth of the Garnett threads are oriented such that the material is retained and cannot be jerked off in the cylinder 25. In this way, as the food rollers rotate, the material passes in a measured fashion to the cylinder 25 and to a relatively low speed.
After having been collected by the lower roller 17, the material passes under the first roller lined with Garnett threads or upper roller 18 which journals in conventional housings 19. This roller 18 is urged downwards by the springs 20. The space between the tips of the metal wires on the upper roller 18 and the lower roller 17 is of the order of 1.5 to 3 mm, but if an excessive amount of material passes between these two rollers, the upper roller 18 goes up against the effect of the springs 20 and the play increases. The material then continues around the periphery of the lower roll 17 and under a second upper roll 21 covered with Gamett card yarns with the same clearance as between the first upper roll 18 and the lower roll 17 and rotates in conventional housings 22 .
Another roll covered with Garnett card yarns 23, called a stripping roll, is mounted above the second upper roll 21 positioned so that the clearance between the second upper roll 21 and the stripping roll 23 is about 1.5 to 3. mm. This spacing between roller 21 and roller 23 remains constant, however, the bearing housings being joined to allow the second upper roller 21 and the stripping roller 23 to rise against the effect of the springs 24, thus increasing the space between the second upper roller 21 and the lower roller 17.
Considerable traction or drag is exerted on the material as the filaments are elongated by the high speed rotation of cylinder 25. Gamett's frame wire on food rollers 17, 18 and 21 has teeth facing away from it. rotating so that the material is retained by the card yarn while this traction is exerted and supplied to the roller 25 as the feed rollers rotate. The stripping roller 23 rotates in the same direction as the second upper roller 21 but the teeth of the Gamett wire which garnish it are oriented in the direction of the displacement of the material (A).
All the rollers are driven in a conventional manner, as shown in FIG. 4. In this particular form, a 2 HP motor, 42, drives the lower roller 17 through an endless wheel reduction box 43 and a chain drive 44. The chain sprockets can be changed to vary the feed speed. The lower corrugated feed roll 14 is driven by a chain 45 from the lower roll 17. There is no direct drive for the upper corrugated feed roll 13 which, as shown in FIG. 4, is geared between the upper corrugated feed roller with the lower corrugated feed roller 14 or, as shown in FIG. 1, by the action of the material (A) compressed between the upper roller 13 and the lower roller 14.
Another chain drive 46 from the lower spline drive roller 14 drives the feed apron 10. A large gear 47 on the lower roller 17 drives a toothed wheel 48 on the first upper roller covered with card packing. 18 and a toothed wheel 49 on the second upper roller covered with card cloth 21. The stripping roller 23 is driven from a chain 50 by the second upper roller covered with card cloth 21.
The peripheral speed of the Garnett feed rollers 17, 18, 21 and 23 is the same and a little faster than the speed of the corrugated rollers 13 and 14. This to allow the feed roll 17 to easily drive the material released by the rollers. fluted 13 and 14. In one form of the machine, the fluted rollers 13 and 14 and the upper rolls 18, 21 and 23 are all 10 cm diameter rolls and the lower roll 17 is 20 cm in diameter. The utility of the stripping roller 23, which is mounted at a constant distance from the second upper roller 21, is to rid the second upper roller 21 of material which may wrap around it. The material exiting between the lower roll 17 and the second upper roll 21 is driven by the cylinder 25.
The cylinder 25 is supported by a main shaft 26 journalled in a set of bearings 27 mounted on the structure 11.
Arranged regularly around the shaft 26 or connected to it, is the cylindrical structure, generally referred to as cylinder 25. This structure comprises a pair of spaced end plates 28 adjacent to the bearings 27. These plates d The end 28 are preferably formed of 13mm thick steel plates and are pierced with large openings 29 to allow air to enter cylinder 25 and then be expelled by the blower action of the cylinder. cylinder. As can be seen in fig. 3, between the end plates 28, are placed one or more intermediate plates 30. The latter have a construction similar to the end plates 28 and also have enlarged openings of the type shown at 29 in FIG. 1. The intermediate plates are keyed or otherwise attached to the shaft 26.
The perimeter 31 is also the perimeter of the cylinder 25.
Rim strips 32 which may be about 76mm wide and 13mm thick are preferably welded to the peripheries of the end plates 28 and also to the peripheries of the intermediate plates 30, so that the cylinder 25 takes the lead. shape of a drum or an open cage. Transversely between the end plates 28 and fixed by the aforementioned rims 32 are bars 33. On a cylinder 25 of approximately 760 mm in diameter, these bars are preferably spaced apart by approximately 13 mm to 25 mm.
The cylinder rotates in the direction of the arrow in fig. 1, at a speed which is preferably 550 to 1500 revolutions / minute. The optimum number of revolutions per minute varies considerably depending on the material being processed. In all cases, a cylinder with a diameter of 760 mm rotating at 750 revolutions / minute has a rim speed of around 1800 meters / minute. It has been found that a peripheral speed of about 1200 to 3600 meters / minute is preferable, although speeds outside this range can be used. The cylinder 25 is driven in a conventional manner at a speed which may vary depending on the material being processed but which is maintained relatively constant as long as a given material is passing through the machine. In the form shown in FIG. 4, a 40 hp motor, 51, drives the 760 mm diameter cylinder 12 by a V-belt 52.
The dimensions of the pulleys can be changed to vary the speed of the cylinder.
On the bars 33 there are two or more rows but preferably three or four rows of primary needles 34. These are shown in FIG. 3. The needles are tilted in the direction of rotation or in the direction of travel, preferably at an angle of about 45 ". These needles are preferably 32 mm in length and are spaced about 13 mm to 25 mm apart. leading edge of each bar 33 is a comb 35, which carries a series of outwardly oriented teeth 36 and these teeth can be advantageously distributed at a rate of two to three per cm and have a length of approximately 6, 35 mm from tip to base.
In a preferred form, the protruding teeth 36 on the comb 35 are saw teeth and are inclined in one direction. The combs are then mounted so that the teeth of the first comb are inclined in one direction and the comb 35 mounted on the next bar 33 has teeth inclined in the opposite direction and so on along the periphery of the cylinder 25. We have have found that the combs may be desirably formed from N "10 band saw blades whose teeth are sharp, angled in one direction, and comb satisfactorily, tear tissue, and facilitate lengthening and breaking of the teeth. filaments.
It may be desirable to mount an additional comb 35 on the trailing edge of each of the bars 33 or even mount the comb 35 on the trailing edge rather than the leading edge of the bars 33.
Surrounding the cylinder 25 and spaced from the tips of the needles 34 is a rounded housing 37 with closed side portions 38. The housing terminates in a longitudinal edge 39 to establish a stream of air in the housing 37 above the housing. stripping roller 23 and between the end plates 28. Air inlet openings 40 are also provided in the sides 38 of the housing 37 around the bearings 27. Due to the downward pressure of the air entering through it. At the inlet port below the edge of the housing 39, material passing over the rotating cylinder 25 is sucked down and down to the base of the needles 34.
It can also be indicated that the assembly of the food rollers 12 is preferably capable of adjustment to the left or to the right in FIG. 1, that is to say to bring it closer to the cylinder 25 or to move it away towards the conveyor 10 depending on the working conditions and the nature of the product treated. With the bars 33 being spaced about 13 to 25 mm apart and the air inlet being provided below the edge of the housing 39, it can be seen that the bars 33, the needles 34 and the combs 35 rotating at high speed create a current. large air at the inlet of the housing and a flow of air of considerable speed which entrains the final product (B) through the rounded outlet opening 41 of the housing 37.
In operation, the material (A) is distributed regularly on the feed apron 10. When the material leaves the feed apron 10, it is taken up by the two grooved rollers 13 and 14. These rollers serve to regulate the passage of matter and guide, hold and squeeze matter. Leaving the corrugated rollers 13 and 14, the material is driven by the lower supply roller covered with Garnett card yarns 17 and passes between this lower roller 17 and the two upper rollers 18 and 21, also lined with card yarns. To prevent tearing or jerkiness between the food rollers and to present the material in a steady stream, the special set of food rollers 12 is necessary.
The crew of food rollers 12 performs two functions, the first being to continuously advance the material at low
speed towards cylinder 25 and the second of retaining material as it is driven by cylinder 25. It has been found that as soon as material begins to pass through assembly 12 and is driven by cylinder 25, it is necessary positively drive the food rollers to prevent them from rotating too quickly.
At the exit of the food rollers 12, the material is driven by the inclined pointed needles 34 in the bars 33. The material is slowly released by the 12 to spoke.
sound from 1.80 meters to 3.60 meters / minute. The opening needles 34 catch the material, pierce it and separate, straighten and
stretch the filaments on the surface of the cylinder 25. By this pulling movement, the filaments are stretched at random on the cy
lint. When the material is in the form of knitting or weaving waste, the needles attack the mass of waste and separate it into individual filaments which are straightened and elongated.
As the cylinder continues to rotate, the filaments are drawn to the base of sharp needles 34, aided by the suction of the air set in motion by the rotating cylinder. The filaments then come into contact with the secondary teeth 36 on the combs 35. The teeth 36 exert a combing action on the filaments elongated around the cylinder.
These teeth also seem to roughen the surface of the filaments which thus present on the surface rough segments similar to those of wool.
The cylinder rotates and the continuous filaments eventually break. The breaking action seems to vary from filament to filament. Some filaments are stretched to their limit and break suddenly, which at this high speed causes the ends of the filaments to twist and form crimps such as hooks or loops. Other filaments can be broken by the cutting action of the secondary teeth 36. Some filaments appear to have frayed ends as if they had been crushed. The broken filaments are then entrained out of the machine by the air flow caused by the cylinder 25 in the housing 37 and blown into an enclosure or condenser where the air separates from the filaments.
It has been found that the relationship between cylinder speed and delivery speed is important. If the delivery speed represents a certain proportion of the cylinder speed, this proportion should preferably be maintained regardless of the
variations in cylinder speed or feed rate.
The average length of the filaments provided can be varied by varying the ratio between the delivery speed and the speed of rotation of the cylinder.
In the case of continuous filaments, it has been found that one pass through the converting machine is not always sufficient to provide a satisfactory product. It is therefore sometimes necessary to carry out two or more passes through the machine in order to avoid difficulties during subsequent treatments of the material. In a two-pass process, two machines can be arranged in tandem, the first machine throwing the broken filaments into a condenser where they separate from the air and settle on the apron of the second machine.
The majority of machines for processing staple fibers to be transformed into yarns can only accept staple fibers of limited length. The staple fibers can be further processed in a sawtooth card or a conventional card.
than. The staple fibers are detached from the final card,
transformed into a wick or ribbon and wound into a large box or made into a large ball. The staple fibers of the wick or ribbon pass
then in a gill box or a stretching device to align them.
When the fibers are aligned, they can be passed through a precision cutting machine and cut to the desired maximum lengths.
The product obtained by the process described is suitable for the manufacture
cation of blankets, rugs and knitted articles such as
pullovers and socks and suitable for non-woven fabrics.
In addition and probably due to the random characteristics of
dicontinuous fibers, the finished objects obtained from these fi
bres accept dyeing on a regular basis. Because of their excel
slow consistency, fibers lend themselves to mixing with na fibers
turels, such as wool or other synthetic staple fibers
less consistent.
Example I
Nylon 6.6 cable waste drawn in the form of wires
lined are prepared to facilitate their shredding by adding
a lubricant comprising an emulated fiber lubricating oil
sied with water. The processing machine includes
a cylinder 760 mm in diameter. Twenty bars are distributed regularly around the periphery of the cylinder and each bar carries 340 to 350 needles. A comb with 5 teeth per cm is mounted on the trailing edge of each bar constituting a total of 20 combs carrying 5 teeth per cm and a comb carrying 4 teeth per cm is mounted on the leading edge of every second bar , constituting a total of 10 combs with 4 teeth per cm.
The prepared material passes through the food roll crew at a surface speed of 1.90 meters / minute and is driven by the needles of the cylinder rotating at 880 rpm, which is equivalent to a surface speed of 2070 m / minute. about min. The material passes once through the processing apparatus, then once through a sawtooth card. The product obtained has the shape of a ribbon.
This product contains broken fibers of varying lengths and randomly crimped along their length. After going through the gill box and cutting, the product compares favorably with other chopped fibers from Nylon 6.6 waste.
Example 2
Regularly shaped orlon acrylic continuous stretched filaments are prepared to facilitate shredding by adding a lubricant as in Example 1. The converting machine used in the test has a 760 mm diameter cylinder.
Thirty bars are regularly distributed around the circumference of the cylinder and each bar carries 140 needles. A comb with 4 teeth per cm is mounted on the leading edge of each bar, so a total of 30 combs.
The prepared material passes through the food roll crew at a surface speed of 1.90 meters / minute and is driven by the needles of the cylinder rotating at 950 rpm, which is equivalent to a surface speed of 2200 m / about min. The material passes once through the processing apparatus, then once through a conventional sawtooth card. The product obtained has the shape of a ribbon.