La présente invention concerne un fil à revêtement hélicoïdal comportant d'une part un faisceau de fibres pratiquement paral vièles formant l'âme et comprenant principalement des fibres discontinues et, d'autre part. des fibres discontinues entourant ledit faisceau.
L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'un tel fil et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Jusqu'à présent, des filés ont été réalisés en donnant une torsion à toutes les fibres réunies en faisceaux et en enveloppant ces fibres Des filés à revêtement spéciaux ont été fabriqués en enveloppant les surfaces de faisceaux de fibres parallèles à un grand angle de torsion et en réunissant ces fibres en faisceaux. Des filés ont également été réalisés en formant des faisceaux de faisceaux de fibres, en utilisant un agent adhésif ou en réalisant une fusion parmi les fibres.
Par ailleurs, on sait qu'un tissu tricoté ou tissé à partir d'un filé n'ayant pas de torsion du tout, à savoir un filé sans torsion, offre un touché doux. Cependant, dans le cas d'un tissu tricoté ou tissé à partir d'un filé produit selon le procédé dit réformateur de filage sans torsion, on rencontre un certain nombre de difficultés lors du tricotage, du tissage et de la teinture, du fait que cette méthode se sert d'un moyen de formation de faisceaux utilisant un agent adhésif ou une fusion parmi les fibres. Ainsi le touché du tissu obtenu n'a pas toujours été satisfaisant.
Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3079746 décrit un filé dont les fibres de surface se présentent dans une disposition hélicoïdale irrégulière. les hélices étant placées à des angles différents situés entre 10 et 80 autour d'un faisceau pratiquement sans torsion formant l'âme. Les fibres de surface sont disposées sans ordre le long du faisceau central et entourent celuici en présentant une forte torsion. Dans ce filé fascié, certaines parties sont enveloppées de manière très étroite et d'autres parties ne présentent pas de revêtement. Des faisceaux de fibres parallèles sortent seulement à la surface et toutes les autres parties sont détendues.
Dans la partie enveloppée, les fibres de revêtement se présentent dans une disposition hélicoïdale désordonnée et irrégu lièvre et par conséquent les variations de la configuration de la surface et de la section transversale du filé sont considérables.
D'autre part, cette irrégularité de l'apparence s'avère être un défaut de qualité lorsque le filé est transformé en tissu par tricotage ou tissage. Par ailleurs, lors du tricotage ou du tissage, les fibres du revêtement ont tendance à se détendre et à se déplacer.
Par conséquent un tel filé a été limité dans son utilisation à des pièces présentant des défauts fonctionnels tels que la présence de grosseurs et des ruptures de fil fréquentes dues au déplacement de fibres, et il présente de grandes variations dans sa résistance mécanique.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des fils à revêtement connus et notamment de fournir un fil à revêtement hélicoïdal ayant pratiquement les qualités de filés sans torsion tout en étant d'une utilité générale excellente et présentant une structure consistante et homogène.
La présente invention vise également à fournir un procédé efficace pour la fabrication d'un tel filé et une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le fil à revêtement hélicoïdal selon l'invention est caractérisé en ce que les fibres du revêtement entourent la couche de surface du faisceau de fibres formant l'âme avec un angle d'hélice constant, que ces fibres de revêtement sont placées de façon ordonnée et sont disposées de façon continue le long du faisceau de fibres formant l'âme du fil.
Le fil à revêtement selon la présente invention est très différent du fil fascié décrit dans le brevet américain N" 3079746. Les pr( > priétés constitutionnelles et les caractéristiques principales de ce fil à revêtement connu se traduisent par le fait que les fibres de revêtement à la surface forment une disposition hélicoïdale irré culière à différents angles et sont placées en désordre le long du faisceau de fibres formant l'âme du fil , ce qui constitue un but technique entièrement différent de celui de la présente invention qui vise à fournir un fil à revêtement d'une structure homogène régulière.
D'autre part dans le fil en forme de faisceau qui est décrit dans la demande de brevet japonaise publiée sous le N" 10511/1961,
I'extrémité d'un faisceau de fils à fibres discontinues est en contact avec l'extrémité d'un autre faisceau de fils à fibres discontinues dans le sens de la longueur de ces faisceaux. A des intervalles irréguliers, des fibres discontinues de revêtement entourent ces faisceaux de façon étroite. Bien que cette publication ne contienne pas de description en ce qui concerne l'angle précis des fibres de revêtement à la surface, les dessins montrent que les fibres de surface forment un revêtement hélicoïdal irrégulier de différents angles et qu'elles sont placées d'une manière désordonnée le long du faisceau de fibres central.
Dans le fil à revêtement hélicoïdal selon la présente invention le faisceau de fibres formant l'âme est de préférence composé à 100% de fibres discontinues. Cependant, si les circonstances l'exigent, il peut être mélangé avec des filaments continus et avec du fil. Les fibres discontinues enveloppant le faisceau de fibres central ne recouvrent pas tout le faisceau central de manière uniforme de sorte que ce faisceau ne serait plus visible, mais elles entourent le faisceau central de façon hélicoïdale avec un pas pratiquement constant dans la direction longitudinale du fil, avec un certain espacement, de sorte que certaines fibres du faisceau central apparaissent à la surface du fil.
Lorsqu'on observe la disposition des fibres de revêtement autour du faisceau central on remarque qu'environ 60% au moins des fibres entourent le faisceau de fibres central sous forme d'un faisceau de deux à six fibres discontinues et les autres fibres entourent le faisceau sous forme d'une seule fibre discontinue ou sous forme d'un faisceau de plus de six fibres discontinues. Au moins environ 70% des fibres de revêtement présentent un angle d'hélice compris entre environ 20 et 402 dans une direction constante.
Le coefficient de variation des intervalles des endroits revêtus par des fibres de revêtement le long du faisceau central est désigné par le CV % et il exprime la moyenne des déviations divisée par la valeur moyenne des espacements et il est généralement inférieur à environ 60%. D'autre part, au moins environ 90% des fibres de revêtement entourent le faisceau central en forme d'hélice et dans une direction constante.
Le fil à revêtement selon la présente invention possède un coefficient de variation de résistance (CV %) inférieur à environ 20%, ce qui le place au même niveau que celui d'un filé obtenu par la filature à anneau habituelle et ayant un couple de torsion agissant dans une direction constante.
Pour fabriquer un fil à revêtement ayant une structure homogène le procédé suivant peut être utilisé. Après étirage d'un faisceau de fibres composé principalement de fibres discontinues, de fibres discontinues naturelles ou de fibres préparées à partir de filaments continus par coupage ou par rupture par tension, les fibres sont conduites vers des cylindres de pincement et une fausse torsion est impartie au faisceau de fibres.
Puis un faisceau de fibres composé pour la plus grande partie de fibres discontinues à fausse torsion et dans une plus faible mesure de fibres extérieures ne présentant pas ladite fausse torsion et étant séparées du faisceau de fibres à fausse torsion mais disposées pratiquement parallèlement à ce faisceau, est avancé ensemble avec d'autres faisceaux pratiquement parallèles et ces faisceaux sont réunis dans une zone de fausse torsion, les fibres extérieures ayant été séparées les unes des autres et les deux extrémités des fibres extérieures devenant libres.
A ce moment on utilise de préférence une constante de torsion
K (exprimée en mètres) d'au moins 100 pour la fausse torsion du faisceau de fibres, et de préférence de 150 à 350. Il est avantageux de réunir les fibres extérieures avec le faisceau de fibres soumises à une fausse torsion à un certain endroit en amont du point de pincement auquel le faisceau est conduit. En d'autres termes, il est avantageux de les réunir sans changer de façon irrégulière l'endroit de la réunion des fibres extérieures par rapport à la position du faisceau de fibres à fausse torsion, c'est-à-dire de les réunir dans une position bien déterminée à une certaine distance du point de pincement auquel le faisceau de fibres est conduit.
D'autre part, il est avantageux pour la fabrication du présent fil à revêtement d'amener les fibres extérieures à avancer tout droit sans changer la position vers laquelle le faisceau de fibres est entraîné à partir du point de pincement auquel le faisceau de fibres est conduit, et à faire avancer les fibres extérieures et le faisceau de fibres à fausse torsion à environ la même vitesse.
La fabrication du présent fil à revêtement peut se faire tout d'abord au moyen d'un dispositif pour conduire un faisceau de fibres discontinues étirées à un point de pincement, d'un dispositif pour impartir une fausse torsion à ce faisceau de fibres, d'un dispositif pour faire avancer et transporter tout droit un groupe de fibres extérieures sans empêcher la transmission de fausse torsion audit point de pincement entre les deux dispositifs et d'un dispositif pour réunir les deux groupes dans une zone de fausse torsion après séparation des fibres extérieures les unes des autres et libération des deux extrémités de celles-ci.
Dans le dispositif qui précède, il est avantageux d'utiliser comme moyen de transfert des fibres extérieures, une courroie sans fin avançant et transportant les fibres extérieures tout droit à partir du point de pincement auquel le faisceau de fibres est conduit sans empêcher la transmission de fausse torsion au point de pincement. La courroie sans fin peut être disposée seulement sur le côté inférieur si on le désire.
Cependant, le dispositif comporte généralement deux courroies sans fin, supérieure et inférieure, et leurs extrémités sont ouvertes dans la mesure nécessaire pour ne pas empêcher le transfert de la fausse torsion au point de pincement auquel le faisceau de fibres est amené. Dans ce cas, les deux courroies sans fin peuvent être contiguës aux cylindres de pincement avant d'un train d'étirage où une extrémité des deux courroies peut être disposée de façon rotative autour des cylindres de pincement avant servant d'axe de support. Il est avantageux de donner à la courroie sans fin une longueur telle que les deux extrémités des fibres extérieures séparées les unes des autres deviennent libres.
Le dispositif pour réunir les fibres extérieures avec le faisceau de fibres à fausse torsion comporte de préférence un dispositif d'aspiration à travers lequel le faisceau de fibres à fausse torsion et les fibres extérieures séparées les unes des autres peuvent passer en ligne droite, et le dispositif d'aspiration comprend de préférence un passage suffisamment étroit pour que les fibres extérieures soient réunies au faisceau de fibres de fausse torsion. Ce dispositif d'aspiration est encore plus efficace s'il est agencé pour enlever les fibres au moment d'une rupture de fil en utilisant un courant d'air.
On peut utiliser tout dispositif à fausse torsion habituel.
Cependant, une broche à fausse torsion munie de chevilles et une tuyère à courant de fluide tourbillonnaire fournissant un tourbillon de fluide pour impartir une fausse torsion sont utilisées de préférence. I1 est avantageux que la tuyère à courant de fluide tourbillonnaire soit conçue de manière à impartir une fausse torsion au faisceau de fibres et à agir en même temps par aspiration.
D'autre part, ladite tuyère est de préférence reliée au et réunie avec le dispositif d'aspiration susmentionné qui réunit les fibres extérieures avec le faisceau de fibres à fausse torsion. La tuyère à courant de fluide tourbillonnaire munie d'un moyen d'aspiration est disposée de manière que la distance du point de pincement auquel le faisceau de fibres est amené jusqu'à l'entrée du faisceau de fibres dans la tuyère est au moins égale à la longueur moyenne des fibres, mais inférieure au double de cette longueur moyenne.
Etant donné la conception du dispositif utilisé pour la fabrication du présent fil, un grand nombre de matériaux peuvent intervenir dans cette fabrication de fil. On peut utiliser des fibres naturelles telles que le coton, la laine, la soie, la ramie, le lin, le jute, le 5 chanvre et similaires, des fibres synthétiques telles que des polyamides, polyesters, polyacrylates et polyoléfines et similaires, des fibres semi-synthétiques, des fibres régénérées, des fibres de métal, des fibres de verre et similaires ainsi que des mélanges de ces différentes fibres. De plus, la longueur des fibres, leur épaisseur et leur forme de section transversale ne sont pas limitées. En ce qui concerne le titre, il n'y a pas de restriction pour la filature de fil d'un titre très fin d'environ 1/200, de titres intermédiaires d'environ 1/48 et de titres très épais de 1/4.
En bref, la présente invention s'applique à des techniques de filature d'un usage général très étendu.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, différents dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication du fil selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective montrant une forme d'exécution d'un dispositif pour la fabrication du fil selon l'invention.
Les fig. 2 et 3 sont des vues agrandies montrant des moyens pour réunir des fibres extérieures avec un faisceau de fibres à fausse torsion.
La fig. 4 est une vue en perspective montrant d'autres moyens pour réunir des fibres extérieures avec un faisceau de fibres à fausse torsion.
Les fig. 5 et 6 sont des vues schématiques montrant des variantes d'exécution du dispositif.
La fig. 7 est une vue latérale, en coupe, d'une tuyère d'aspiration à fluide tourbillonnaire.
La fig. 8 est une vue en perspective montrant le dispositif de fabrication selon une autre forme d'exécution.
La fig. 9 (A) est un croquis montrant la relation entre un faisceau de fibres à fausse torsion avec des fibres extérieures immédiatement avant le passage dans le dispositif à fausse torsion. La fig. 9 (B) est une coupe transversale du fil de la fig. 9 (A). La fig. 9 (C) est une représentation d'un fil à revêtement et la fig. 9 (D) est une coupe transversale du fil de la fig. 9 (C).
La fig. 10 est un schéma des différentes structures de fils fasciés usuels et du présent fil à revêtement.
La fig. 1 1 est un graphique montrant la relation entre le nombre et la fréquence des fibres de revêtement de surface, de fils fasciés usuels et des présents fils à revêtement.
La fig. 12 est un graphique montrant la relation entre les intervalles et la fréquence des positions des fibres de revêtement de surface de filés fasciés usuels et du présent fil à revêtement.
La fig. 13 est un graphique montrant le rapport de distribution, le nombre et l'angle d'hélice des fibres de revêtement de surface de fil fascié usuel et du présent fil à revêtement étant portés en abscisse et en ordonnée respectivement.
Selon le schéma de la fig. 1 un faisceau de fibres discontinues tel qu'une mèche 1 est étiré jusqu'à une épaisseur appropriée par un train d'étirage usuel comportant des rouleaux arrière 2, 2', des tabliers sans fin supérieur et inférieur 3, 3', des rouleaux avant 4, 4'. Deux tabliers sans fin de transfert 8, 8' passent sur les rouleaux avant 4, 4', de façon à s'ouvrir progressivement vers leurs extrémités aval. Cette ouverture progressive des tabliers 8, 8' en direction aval permet le transfert de fausse torsion impartie au faisceau de fibres étiré par une broche à fausse torsion rotative 15, jusqu'au point de pincement formé par les rouleaux 4, 4'.
Dans le présent dispositif il est important de prévoir, à la suite de l'étirage, un espace s'étendant sur une longueur A L entre les extrémités aval des tabliers 3, 3' et la ligne de pincement des rouleaux avant 4, 4'. Cet espace libre est de préférence maintenu entre environ 15 et 30 mm. Du fait de la présence de cet espace, le faisceau de fibres se déplaçant entre les tabliers 3, 3' et les rouleaux avant 4, 4' est soumis à l'action d'un courant d'air provoqué par les rouleaux avant 4, 4'. Quelques fibres extérieures 7, 7' sont ainsi séparées du faisceau et déplacées vers l'extérieur. D'autre part, la plus grande partie des fibres du faisceau forme un faisceau 6 et est entraînée vers les rouleaux avant.
Il est avantageux de prévoir les organes de guidage 5, 5' empêchant les fibres situées à l'extérieur de s'écarter vers l'extérieur plus qu'il n'est nécessaire dans la zone entre les extrémités aval des tabliers 3, 3' et le point de pincement des rouleaux avant 4, 4'. Cette mesure n'est cependant pas tout à fait indispensable.
La séparation des fibres extérieures 7, 7' est obtenue dans le présent dispositif par les moyens susmentionnés. Leur nombre est déterminé par la longueur A L de l'espace libre mentionné plus haut, et par la vitesse périphérique des rouleaux avant. On prévoit de préférence un nombre de fibres extérieures entre I et 10 et plus particulièrement entre 2 et 6. Si le nombre de fibres extérieures dépasse 10, il se produit une interférence entre les fibres extérieures et il devient difficile de réunir les fibres extérieures d'une manière séparée les unes des autres avec le faisceau de fibres à fausse torsion. Par conséquent, il devient difficile d'obtenir un fil à revêternent d'une structure homogène.
D'autres facteurs importants concernant le nombre de fibres extérieures sont les caractéristiques physiques telles que la rigidité du matériau des fibres, la longueur des fibres, leur denier, leur forme et leur surface. D'autres facteurs sont l'état des fibres réunies en faisceaux et le nombre de tours de torsion dans un faisceau de fibres lors de leur arrivée au train d'étirage, ainsi que le système d'étirage, le rapport d'étirage et les accessoires supplémentaires du train d'étirage tels que l'entonnoir, le condenseur. le collecteur et similaires.
En se référant de nouveau à la fig. 1, dès que les fibres étirées passent à travers la ligne de pincement des rouleaux avant, la plupart des fibres du faisceau 6 sont soumises à une fausse torsion dans le dispositif de torsion 15 et les fibres avancent en formant un faisceau de fibres à fausse torsion 9 entre des tabliers de transfert supérieur et inférieur 8. 8' espacés. D'autre part, quelques fibres extérieures 7, 7' séparées du faisceau 9 ne sont pas réunies au faisceau 9. A la sortie des rouleaux de pincement 4, 4', les fibres 7. 7' sont transportées dans le prolongement linéaire de leur direction de déplacement, sous forme séparée les unes des autres, jusqu'au tablier de transfert 8 sur les deux côtés extérieurs du faisceau de fibres à fausse torsion.
L'une des conditions importantes du point de vue constructif pour obtenir un fil à revêtement d'une structure homogène consiste à utiliser un dispositif de transfert des fibres extérieures telles que mentionné ci-desus, ce qui constitue une différence essentielle par rapport au procédé de fabrication connu. Cette mesure permet notamment d'obtenir une qualité de fil et une stabilité dans la filature considérablement améliorées.
L'ouverture progressive des tabliers de transfert 8, 8' doit être telle que la transmission de la fausse torsion à un faisceau de fibres jusqu'au point de pincement des rouleaux avant 4, 4' ne soit pas gênée. Une plus grande ouverture n'est pas nécessaire. Dans un cas normal, I'espacement A 1 à l'extrémité des tabliers de trans- fert 8, 8' est de l'ordre de 3 à 10 mm, cette valeur n'étant cependant pas limitative. Les tabliers de transfert 8, 8' sont soumis à une tension appropriée au moyen d'axes rotatifs 17, 17' logés dans des paliers aux extrémités respectives de ces tabliers. Lorsque les rouleaux avant 4, 4' tournent, les tabliers 8, 8' sont entraînés et tournent également. Le point de pincement des rouleaux avant 4, 4' et les tabliers 8, 8' coopèrent pour former le pincement.
La longueur de travail L des tabliers de transfert 8, 8' peut être toute longueur suffisante pour rendre les deux extrémités des tabliers 8, 8' libres pendant que les fibres extérieures avancent pratiquement parallèlement au faisceau de fibres à fausse torsion sans interférer avec ce faisceau et être limitées par celui-ci, les fibres extérieures étant séparées les unes des autres jusqu'au moment où les fibres extérieures sont réunies au faisceau de fibres à fausse torsion. Cet essai est déterminé principalement par la longueur des fibres utilisées, L étant au moins égal à la moitié de la longueur moyenne des fibres extérieures et de préférence au moins égal à la longueur moyenne des fibres extérieures.
Lorsque le faisceau de fibres à fausse torsion 9 et les fibres extérieures parviennent à l'espace entre les tabliers de transfert 8, 8', les fibres extérieures 10 se réunissent au faisceau de fibres à fausse torsion 9, les premières étant disposées pratiquement parallèlement aux dernières. Afin d'obtenir cet effet d'assemblage, différents dispositifs peuvent être utilisés, par exemple des dispositifs mécaniques, des dispositifs électriques ou des dispositifs utilisant un courant de fluide. La fig. 1 montre un exemple de l'utilisation d'un tube d'aspiration 12 d'une forme particulière, travaillant par aspiration d'air, une vue agrandie de ce dispositif étant donnée à la fig. 2.
La fig. 2 montre un faisceau de fibres passant à travers le tube d'aspiration 12. L'ouverture d'entrée 1 1 formant la partie d'aspiration est beaucoup plus grande que l'ouverture de sortie 13. Par conséquent un fort courant d'air d'aspiration se présente à l'entrée et exerce une forte aspiration sur les fibres extérieures ne présentant pas de torsion fournies par les rouleaux avant. Un tube 19 formant un branchement latéral du tube 12 est connecté à un dispositif d'aspiration usuel non représenté. Lorsqu'une rupture de fil se produit, les fibres discontinues sont aspirées depuis l'entrée et passent à travers le tube 19 dans une enceinte de collection pneumatique également non représntée.
D'autre part, et ceci est important, lorsque les fibres extérieures 10 libérées des tabliers sont aspirées par le courant d'air dans le tube 12 d'une manière libre, les deux extrémités étant libres, ces fibres sont attirées vers le faisceau 9 présentant une torsion et elles sont ainsi réunies avec ce dernier. A cet effet, il est avantageux de conférer à la zone intérieure du tube d'aspiration 12 entre l'entrée et le branchement 19 un diamètre d'environ 3 à 15 mm. Dans le cas d'un fil fin le diamètre intérieur doit être plutôt petit alors qu'il doit être plus grand pour un fil épais. Ainsi le diamètre intérieur du tube 12 est modifié selon le diamètre ou le titre du fil. La longueur du tube d'aspiration entre l'ouverture d'entrée des fibres jusqu'au branchement est de préférence comprise entre 3 et 30 mm.
Il est avantageux de faire vibrer le faisceau de fibres pendant le processus de formation du faisceau lors du passage à travers le tube d'aspiration. Les fibres peuvent être amenées à vibrer et à ballonner indépendamment de la charge positive ou négative qu'elles portent. D'autre part, étant donné que l'angle d'aspiration du présent tube se situe dans la direction de la progression du fil, I'efficacité de l'aspiration est remarquablement bonne même si le courant d'air d'aspiration est relativement faible, ce qui résulte en une diminution sensible des défauts de dépôts de duvet et de doublage dus à des fibres qui s'enroulent autour des tabliers. En même temps, cette mesure réalise l'assemblage des fibres extérieures avec le faisceau de fibres à fausse torsion dans une certaine position.
La fig. 3 montre un autre exemple d'un tube à aspiration dans lequel une extrémité du tube 20, marquée par une flèche, est reliée à un dispositif d'aspiration. Une fente mince 21 est formée dans la surface supérieure du tube d'aspiration pour faciliter le passage du faisceau de fibres à travers le tube 20. Le tube 20 présente une partie 22 de diamètre plus faible qui a pour effet de faciliter l'assemblage des fibres extérieures avec le faisceau de fibres à fausse torsion.
La fig. 4 montre un autre dispositif pour réunir les fibres extérieures au faisceau, dans lequel les fibres extérieures 10 dont les deux extrémités sont libres sont transportées par un tablier de transfert 8' à la même vitesse que le faisceau de fibres à fausse torsion 9, ces fibres extérieures étant enroulées autour du faisceau et guidées par un collecteur 23 qui est disposé à une certaine distance du point de pincement, cette distance étant au moins aussi grande que la longueur moyenne des fibres libres aux deux extrémités. Ceci assure le contact et l'assemblage avec le faisceau de fibres à fausse torsion 9.
En se reportant de nouveau à la fig. 1, le faisceau de fibres 14 tel qu'il se présente immédiatement avant son passage à travers le dispositif à fausse torsion montré dans les fig. 9 (A et B), comporte des fibres extérieures 10 qui adhèrent de manière assez libre au faisceau 9 soumis à la torsion. Ces fibres adhèrent simplement au faisceau et sont beaucoup moins soumises à la torsion que le faisceau 9 et ne se trouvent pas dans un état de torsion serrée. Le nombre de fibres extérieures en ce point est d'environ 1 à 10 dans une section transversale quelconque du faisceau de fibres 9 et il est généralement situé entre environ 2 et 6. Dans cette phase, les fibres extérieures 10 sont disposées de façon désordonnée le long de la surface du faisceau de fibres 9.
Dès que le faisceau de fibres 14 de la fig. 1 passe à travers le point de fausse torsion du dispositif de torsion, la torsion disparait. Il s'ensuit que le faisceau de fibres 9 ayant subi une fausse torsion ne présente pratiquement plus de torsion.
En observant les fibres au microscope on s'aperçoit qu'elles présentent une torsion alternante, d'abord dans la direction S puis dans la direction Z. Par contre, les fibres extérieures sont soumises à une torsion importante due à l'effet produit par la perte de torsion des autres fibres.
Pendant ce processus le faisceau de fibres à fausse torsion 9 tend à s'allonger du fait de la perte de torsion d'une longueur équivalant au rétrécissement produit par la torsion. D'autre part, les fibres extérieures 10 qui se trouvent dans la couche de surface du faisceau de fibres 9 sont soumises à un effet inverse d'enveloppement en forme d'hélice. Par conséquent, les fibres extérieures 10 sont tendues, par l'effet du rétrécissement produit par la torsion. Le résultat de ces effets tout à fait opposés sur les fibres formant l'âme et les fibres de revêtement est représenté dans les fig. 9 (C et D). Les fibres extérieures se déplacent à partir de leur position initiale désordonnée pour faire partie d'un faisceau 10 ordonné, stabilisé, et ces fibres entourent le faisceau 9 d'une façon régulière et continue.
D'autre part, le faisceau de fibres à fausse torsion 9 constituant l'âme du fil a tendance à former des épaississements 28 entre les parties enveloppées par des faisceaux stabilisateurs présentant un pas régulier. Ce phénomène de transfert des fibres extérieures est une caractéristique importante du présent fil et il est obtenu pour la première fois par la séparation et le transfert des fibres extérieures dans un état où les deux extrémités des fibres sont libres et par l'assemblage de ces fibres avec le faisceau de fibres à fausse torsion dans une disposition pratiquement parallèle au faisceau et dans un état de faible fixation, à savoir par un guidage précis des fibres extérieures qui à l'origine sont dans un état instable. C'est pour cette raison que le présent fil peut être appelé un fil à revêtement hélicoïdal à structure homogène.
Dans la fig. 1 un fil à revêtement 16 obtenu après le passage à travers le dispositif de fausse torsion 15, est enroulé au moyen d'une bobineuse non représentée pour former, par l'intermédiaire de rouleaux d'alimentation 18, 18', une bobine représentant le produit final.
La fausse torsion impartie au faisceau de fibres, selon le présent procédé, peut être obtenue par des moyens mécaniques tels qu'une broche de fausse torsion à chevilles par exemple, ou en utilisant un dispositif de fausse torsion du type à friction intérieure ou extérieure. De bons résultats ont également été obtenus par un procédé utilisant des courants tourbillonnaires de fluide à vitesse élevée.
La fig. 5 montre une autre forme d'exécution du présent dispo sitif utilisant de l'air comprimé. Un faisceau de fibres discontinues étirées, orientées et ouvertes est fourni à des rouleaux de pincement 4, 4'. Ce faisceau de fibres est transféré au moyen d'un dispositif à tabliers espacés tel que le montre la fig. 5, comprenant deux tabliers 8, 8' entraînés par des rouleaux 24, 24'. En même temps, la fausse torsion est appliquée par une tuyère à fluide tourbillonnaire 26 de sorte que la fausse torsion est transmise jusqu'au point de pincement des rouleaux de pincement 4, 4'. Les fibres extérieures à deux extrémités libres, transférées par les tabliers 8, 8' sont regroupés dans un collecteur constitué par une tuyère d'aspiration 25 disposée à un endroit espacé du point de pincement.
Cet espacement est au moins aussi grand que la longueur moyenne des fibres discontinues. Les fibres extérieures ajoutées sont distribuées autour du faisceau de fibres à fausse torsion 9 et elles sont guidées pour venir en contact et être réunies avec le faisceau de fibres 9. La tuyère à courant de fluide tourbillonnaire 26 et la tuyère d'aspiration 25 sont reliées à des compresseurs respectifs et de l'air comprimé est injecté sous pression dans ces deux tuyères dans la direction indiquée par les flèches de la fig. 5.
La fig. 6 illustre le processus de fabrication à l'aide d'une autre forme d'exécution du dispositif, dans laquelle une tuyère à courant de fluide tourbillonnaire 26 ayant un effet d'aspiration et dont une coupe est représentée à la fig. 7, est disposée à un endroit espacé du point de pincement des rouleaux de pincement 4, 4', la distance I entre le point de pincement et l'ouverture d'entrée des fibres 27 de cette tuyère étant au moins aussi grande que la longueur moyenne des fibres discontinues introduites.
Si la distance 1 est trop grande, les fibres, au lieu de subir une torsion, sont immédiatement tirées de coté au moment du démar
rage ou du redémarrage du filage. Ceci produit des ruptures du faisceau de fibres et ces fibres deviennent de la matière libre qui s'éparpille tout autour du dispositif. Par conséquent, il est parfois nécessaire, lors du démarrage, d'introduire simultanément un fil continu auxiliaire tel qu'un fil de filaments continus. Dans le présent dispositif la valeur de I est de préférence inférieure au double de la longueur moyenne des fibres, de sorte que ces fibres peuvent être automatiquement aspirées et tournées par la tuyère pour l'or- mer immédiatement une masse cohérente présentant une torsion, cette masse gardant son identité même sans qu'on utilise un fie continu auxiliaire.
Il est possible de régler la distance entre l'entrée mité de sortie du tablier 8' (le tablier supérieur n'étant pas représente) à l'entrée des fibres de la tuyère de manière qu'elle soit inférieure à la moitié de la longueur moyenne des fibres. De cette façon il est possible d'éviter la formation de déchets de filature et de duvets et il est également possible d'aspirer immédiatement les fibres du tablier vers la tuyère. D'autre part, la distance L séparant le point de pincement des rouleaux de pincement et l'extrémité aval du tablier d'alimentation peut être environ 0,5 à 2 fois la longueur moyenne des fibres.
La fig. 8 est une vue en perspective illustrant le procédé de fabrication selon une autre forme d'exécution du présent dispositif. Il s'agit d'un exemple dans lequel on réalise la connexion intégrale de la tuyère à courant de fluide tourbillonnaire 26 selon la fig. 7 à un tube d'aspiration tel qu'il est représenté dans la fig. 2.
Dans ce cas, il est possible de renforcer l'aspiration de la tuyère 26 par le tube d'aspiration. On peut ainsi, dans le cas de fibres extérieures 10 assez fortement séparées dans la direction de la largeur des tabliers de transfert 8, 8', assembler ces fibres extérieures aisément avec le faisceau de fibres à fausse torsion 9. Et, d'autre part, le fonctionnement du dispositif lors du démarrage du filage est simplifié. En particulier dans ce cas, il est avantageux que l'ouverture d'entrée de la tuyère à courant tourbillonnaire s'étende jusqu'au voisinage du tube de branchement relié au dispositif d'aspiration non représenté. D'autre part, il est avantageux de prévoir une machine auxiliaire qui peut temporairement couper le courant d'air d'aspiration au milieu du tube non représenté qui relie le tube de branchement au dispositif d'aspiration.
Un autre effet encore consiste en ce que lors d'une rupture du fil avant ou après la tuyère à courant de fluide tourbillonnaire, il est possible d'aspirer les fibres depuis la tuyère de branchement 19 dans le dispositif d'aspiration.
On peut modifier la structure du présent fil en ce qui concerne l'aspect extérieur du fil enveloppé dans une large mesure en utilisant dans les portions à fausse torsion un rapport caractérisant une suralimentation entre la vitesse d'alimentation en fibres dépendant des rouleaux avant 4, 4' et la vitesse de sortie dépendant des rouleaux de sortie 18, 18'. Le rapport de suralimentation est égal à la vitesse pariphérique des rouleaux avant moins la vitesse périphérique des rouleaux de sortie divisé par la vitesse périphérique des rouleaux avant. Le degré de fausse torsion imparti au faisceau de fibres fourni par les rouleaux avant peut également être modifié pour modifier la structure du fil.
Lorsque le rapport de suralimentation est petit, par exemple inférieur à 3%, et que le degré de fausse torsion est relativement petit, la constante de torsion K étant par exemple égale à environ 150 à 200, T= K , où Nm est le titre métrique du fil et T la fausse torsion par mètre, l'angle de torsion Odes fibres 10 du fil représenté à la fig. 9 (C) devient petit et le degré d'épaississement 28 du faisceau de fibres 9 formant l'âme du fil a tendance à être petit, le fil produit tend à avoir une surface relativement lisse.
Au contraire, lorsque le rapport de suralimentation est réglé de manière à être plutôt grand, par exemple d'environ 10%, et que le degré de torsion est relativement élevé correspondant par exemple à une constante de torsion K = environ 300, I'angle de torsion O des fibres extérieures 10 dans la structure de fils montrée à la fig. 9 (C) devient large et l'épaississement 28 du faisceau de fibres formant l'âme devient important de sorte que le fil prend un aspect inégal qui est approprié pour des produits dans lesquels un toucher rêche est souhaitable.
Grâce à la structure mentionnée ci-dessus, les fils à revêtement obtenus par le présent procédé ont les caractéristiques suivantes:
1. Résistance: élevée. Coefficient de variation de la résistance: au moins égal à celui des fils obtenus par filature à anneaux.
2. Couple de torsion dans une direction: égal ou quelque peu inférieur à celui d'un fil obtenu par filature à anneaux.
3. Degré d'orientation des fibres: bon.
4. Stabilisation vis-à-vis des effets de friction sur des guides, peignes et dispositifs tendeurs.
Nombre de grosseurs: petit. Longueur des grosseurs. petite.
D'autre part, du point de vue du procédé de fabrication, le présent fil a les propriétés suivantes:
1. Des ruptures de fil ont lieu rarement et la faculté d'être filé est constante même dans la filature à vitesse élevée.
2. Il n'y a pas de restriction concernant le matériau des fibres utilisées, la gamme permettant le filage est large, il est possible de filer des fils très fins jusqu'à très épais et l'utilité générale du procédé est grande.
3. Un entraînement à vitesse élevée peut être réalisé facilement.
4. Les fibres ne subissent pratiquement aucun endommagement lors du filage.
5. Le dispositif est simple et compact.
6. Même en utilisant un procédé à vitesse élevée la consommation d'énergie (énergie électrique) est petite.
7. Il est possible d'obtenir des filés ayant de larges gammes de propriétés par des modifications simples des conditions de filage.
8. La quantité de défauts dits duvets est faible.
La présente invention est illustrée ci-dessous à l'aide d'exemples particuliers n'ayant aucun caractère limitatif.
Exemple 1:
Un fil à revêtement a été produit en utilisant le dispositif représenté à la fig. 1. A titre de comparaison, on a également fabriqué un fil connu (brevet américain N" 3079746), les conditions étant les suivantes:
EMI5.1
<tb> <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> <SEP> 1procédé <SEP> connu
<tb> Matériau <SEP> de <SEP> départ <SEP> Nylon <SEP> 6 <SEP> idem
<tb> <SEP> 1.5 <SEP> d <SEP> x <SEP> 140 <SEP> mm <SEP> V <SEP> (colonne <SEP> ci-contre)
<tb> <SEP> mèche <SEP>
<tb> Titre <SEP> 1/100 <SEP> n
<tb> Rapport <SEP> d'étirage <SEP> 30
<tb> Espacement <SEP> L <SEP> (mm) <SEP> 15
<tb> Largeur <SEP> du <SEP> col
<tb> lecteur(mm) <SEP> 19 <SEP> o
<tb> Largeur <SEP> du <SEP> collecteutmm) <SEP> 19 <SEP> ..
<tb>
Vitesse <SEP> des <SEP> rou
<tb> leaux <SEP> avant <SEP> (m/min) <SEP> 115
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> sortie
<tb> <SEP> (m/min) <SEP> (rouleaux <SEP> de <SEP> sortie) <SEP> 110
<tb> Longueur <SEP> utile <SEP> des <SEP> ta- <SEP>
<tb> bliers <SEP> de <SEP> transfert <SEP> (L) <SEP> 145 <SEP> x <SEP> 32 <SEP> . <SEP>
<tb>
Largeur <SEP> (mm) <SEP>
<tb>
EMI6.1
<tb> <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> procédE <SEP> connu <SEP>
<tb> Distance <SEP> ## <SEP> à <SEP> l'extrémité <SEP>
<tb> des <SEP> tabliers <SEP> de <SEP> transfert
<tb> (mm)
<tb> T/min <SEP> de <SEP> la <SEP> broche <SEP> de
<tb> fausse <SEP> tension <SEP> 230.000
<tb> Pression <SEP> pneumatique <SEP> (kg/cmê) <SEP> 9 <SEP> 3.5 <SEP> <SEP> -i <SEP>
<tb> Tuyère <SEP> de <SEP> courant <SEP> # <SEP> <SEP> diamètre <SEP> du <SEP> # <SEP> X <SEP> <SEP> # <SEP> <SEP> nombre <SEP> dé
<tb> tourbillonnaire <SEP> passage <SEP> <SEP> d'air <SEP> # <SEP> trous <SEP> # <SEP>
<tb> <SEP> 0.3
<SEP> mm <SEP> X <SEP> 8T
<tb> <SEP> diamètre <SEP> du <SEP> 1.6 <SEP> mm
<tb> <SEP> passage <SEP> du <SEP> fil
<tb> Aspirateur <SEP> - <SEP> # <SEP> diamètre <SEP> du <SEP> # <SEP> X <SEP> nombre <SEP> de <SEP> #
<tb> <SEP> passage <SEP> d'air <SEP> # <SEP> X <SEP> trous <SEP> #
<tb> <SEP> 0.5 <SEP> mm <SEP> X <SEP> 4T
<tb> <SEP> diamètre <SEP> du <SEP> 2.0 <SEP> rnm
<tb> <SEP> passage <SEP> du <SEP> fil
<tb> Tube <SEP> d'aspiration <SEP> diamètre <SEP> minimum <SEP> I
<tb> <SEP> du <SEP> passage <SEP> du <SEP> fil
<tb> <SEP> 6 <SEP> mm <SEP>
<tb> Force <SEP> d' <SEP> aspiration
<tb> <SEP> (mm <SEP> Aq) <SEP> 80
<tb>
Par le présent procédé un bon fil a été obtenu dans les conditions susmentionnées. Par contre, le fil obtenu selon le procédé connu a conduit à de fréquentes ruptures.
Les propriétés principales des fils obtenus sont indiquées dans le tableau suivant:
Propriétés Présent fil Fil connu
Titre Nm 1/85.9 1/84.7 - Resistance
mécanique (g) 322.0 229.2
Produit titre par
résistance (Sg) 16346.9 11500.3
Propriétés Présent fil Fil connu
Allongement (%) 20.0 15.5
Résistance à la traction (g/d) 3.07 2.16
CoefficIent de variation du rapport de résistance 14.7 30.8
Résistance max. (g) 440 399
Résistance min. (g) 190 70
Procédé de mesure de la résistance à la traction et de l'allongement:
1. grandeur d'échantillon N = 100
2. appareil de mesure: appareil Uster automatique pour le contrôle de la résistance à la traction et de l'allongement.
3. longueur d'échantillon 50 cm.
Coefficient de variation de rapport = (déviation standard sIvaleurmoyenne) x 100(%).
Le présent fil a montré des caractéristiques qui ne présentaient aucun problème au cours de l'utilisation pratique. Par contre, le fil connu présentait un coefficient de variation du rapport de résistance considérable. D'autre part, la résistance minimum était faible, un déplacement des fibres s'est produit et des problèmes se sont présentés dans l'utilisation pratique.
Puis 2 m de chacun des fils obtenus selon les deux procédés ont été échantillonnés et les structures du fil à 200 endroits espacés régulièrement ont été examinées au microscope.
Tout d'abord les structures contenues dans les fils produits selon les deux procédés ont pu être classifiées en 5 types tel que le montre la fig. 10.
Type Contenu
I Revêtement continu
II Revêtement partiel
III Torsion réelle partielle du faisceau de fibres (S ou Z)
(sans revêtement)
IV Absence complète de torsion
V Revêtement compliqué.
La fréquence d'apparition de chacun de ces types, dans les fils obtenus par les deux procédés, ressort du tableau suivant:
EMI7.1
<tb> <SEP> Type <SEP> il <SEP> il <SEP> III <SEP> IV <SEP> V
<tb> Genre <SEP> i
<tb> de <SEP> fil <SEP> 3
<tb> Présent <SEP> fil <SEP> (point) <SEP> 196 <SEP> 0 <SEP> <SEP> \ <SEP> 2 <SEP> j <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> <SEP> (%) <SEP> 98 <SEP> O <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> ! <SEP> 1
<tb> Fil <SEP> connu <SEP> (point) <SEP> 116 <SEP> 20 <SEP> 3222 <SEP> 10
<tb> <SEP> 58 <SEP> 10 <SEP> 1 <SEP> 16 <SEP> 115
<tb>
Les résultats ont montré que le présent fil avait une structure du type I, c'est-à-dire que les fibres de surface constituaient un revêtement sous forme hélicoïdale continu autour du faisceau de fibres formant l'âme. Dans le cas du fil connu, il existait un mélange de structures de différents types.
De plus, dans le fil connu, environ 30% de la surface ne présentaient pas de fibres de revêtement de surface du tout.
La fig. 11 et le tableau suivant indiquent la distribution du nombre de fibres de revêtement de surface:
EMI8.1
<tb> <SEP> Nombre <SEP> O <SEP> i1 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 1 <SEP> 8
<tb> Genre <SEP> de <SEP> fil <SEP> t
<tb> Présent <SEP> fil <SEP> Point <SEP> 6 <SEP> 27 <SEP> 66 <SEP> 46 <SEP> 24 <SEP> 13 <SEP> 21 <SEP> 2 <SEP> 01
<tb> <SEP> 1
<tb> Fil <SEP> connu <SEP> < <SEP> Xt <SEP> X <SEP> |
<tb> <SEP> 28.6 <SEP> . <SEP> 28.0 <SEP> 5.8 <SEP> 1.6 <SEP> O <SEP> t <SEP> . <SEP> 0.6 <SEP> l
<tb>
Dans le présent fil, il y a de nombreux endroits auxquels plusieurs fibres forment un revêtement sous forme de faisceau et le nombre d'endroits dans lesquels il n'y a aucune fibre de revêtement est pratiquement égal à zéro.
Dans le cas du fil connu, il y a de nombreux endroits où une seule fibre de revêtement se présente et il y a beaucoup plus d'endroits qui ne comportent aucune fibre de revêtement.
Ensuite, les résultats de la mesure des espacements P des fibres de revêtement de surface sont donnés à la fig. 12 et exprimés comme distribution de fréquence. Il en ressort que, dans le cas du présent fil, les fibres de revêtement sont disposées d'une manière régulière alors que dans le cas du fil connu les fibres de revêtement sont placées de façon irrégulière et en désordre. Le coefficient de variation de rapport des intervalles dans le cas du présent fil est de 20,4% alors que le même coefficient est de 117,1% dans le cas du fil connu. On remarque que la différence est grande et représente un rapport de 1 à 6.
Ensuite, les résultats de la mesure des angles d'hélice des fibres de revêtement sont indiqués dans le tableau suivant:
EMI8.2
<tb> <SEP> Angle <SEP> d'hélice
<tb> <SEP> (degrés) <SEP> 10- <SEP> 20- <SEP> 30- <SEP> 40- <SEP> 50- <SEP> 60- <SEP> 70- <SEP> 80- <SEP> 90- <SEP> 100
<tb> Genre <SEP> de <SEP> fil <SEP> s <SEP> s <SEP> l
<tb> Présent <SEP> (point) <SEP> 7 <SEP> 86 <SEP> 68 <SEP> 24 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> <SEP> fil
<tb> <SEP> (%) <SEP> 3.6 <SEP> 44.6 <SEP> 35.2 <SEP> 12,4 <SEP> 2.6 <SEP> 1.6 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> C,' <SEP> O
<tb> Fil <SEP> (point) <SEP> 0 <SEP> 16 <SEP> 25 <SEP> 31 <SEP> 26 <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 92 <SEP> | <SEP> 1
<tb> connu <SEP> (% > <SEP> 0 <SEP> 11.9 <SEP> 185 <SEP> 5 <SEP> 23.0 <SEP> 19.3 <SEP> 5.9 <SEP> 2.212.2 <SEP> 2.2 <SEP> I <SEP> .
<tb>
<SEP> I <SEP> I-
Les résultats indiqués ci-dessus montrent que le présent fil ne présente qu'une faible fluctuation et possède une structure hélicoldale régulière, comme un fil habituel obtenu par filature à anneau.
D'autre part, la fig. 13 concerne les angles d'hélice des fibres de revêtement de surface et donne une comparaison entre les fils obtenus par les deux procédés, le nombre de fibres de revêtement et l'angle d'hélice étant portés respectivement en abscisse et en ordonnée. Ceci permet d'apprécier clairement les caractéristiques techniques des dew: fils.
Plus particulièrement, dans le fil connu, les angles d'hélice sont répartis sur une large gamme de 20 à 90 et le nombre de fibres de revêtement n'est que de 1 dans beaucoup de cas. Par contre, dans le présent fil, les fibres enveloppent le fil à l'intérieur d'une gamme de dispersion étroite de 20 à '.0 et le nombre de fibres de revête ment correspond à un faisceau d'au moins deux fibres dans la plupart des cas.
Du fait de cette excellente homogénéité, le présent fil à revêtement ne se prête pas seulement très bien à des procédés tels que le tricotage ou le tissage mais il fournit également une e;;cellente homogénéité du produit final. Il permet de réaliser un lustre et un toucher excellents, ce qui a été difficile à obtenir avec les filés habituels.
Exemple 2:
Une mèche composée de fibres discontinues de polyester de 1,5 d '4 mm a été filée dans un dispositif selon le schéma de la fig. 4 dans les conditions suivantes:
1. Epaisseur de la mèche 0,4 glm
2. Titre 1/60
3. Procédé d'étirage système de tabliers. 3 étages
4. Longueur de travail
du dispositif d'alimentation 50 mm
5. Vitesse de filage 50 m/mn
6. Rapport d'alimentation (entre les rouleaux de pincement 2, 2' et les rouleaux de sortie 10) 2,0% de suralimentation
Dans les conditions susmentionnées, un filage stable a été effectué. Dans le filé obtenu les fibres de surface formaient un revêtement hélicoïdal dans une seule direction tel que le montre la fig. 1.
Le filé obtenu avait une résistance de 300 g qui était suffisante pour l'utilisation pratique.
Exemple 3:
Une mèche formée de fibres acryliques discontinues de 1.5 d x 44 mm a été filée selon le dispositif de la fig. 5 dans les conditions suivantes:
1. Epaisseur de la mèche 0,5 g/m
2. Titre 1/52
3. Procédé d'étirage système à tabliers, 3 étages
4. Longueur de travail du
dispositif d'alimentation 50 mm
5. Vitesse de filage 100 m/mn
6. Rapport d'alimentation 5% de suralimentation
7. Pression de l'air comprimé 3,8 kg/cm2
Dans les conditions susmentionnées, un filage stable a été effectué et a permis d'obtenir un filé d'une structure homogène et d'une résistance suffisante dans lequel les fibres de surface formaient un revêtement hélicoïdal dans une seule direction de la même manière que dans les e;;emples 1 et 2.
Exenle d:
Une mèche formée de fibres Tetoron (marque de fabrique d'une fibre de téréphthalate de polyéthylène fabriquée par Toray
Industries lac., Japon) de 1,5 d X 44 mm a été filée au moyen d'un dispositif tel que représenté à la fig. 7, en utilisant une tuyère telle que représentée à la fig. 8, dans les conditions suivantes:
1. épaisseur de la mèche 1,4 g/m
2. Titre 1/60
3. Méthode d'étirage système à tabliers, 3 étages
4. Longueur de travail du
dispositif d'alimentation 50 mm
5. Vitesse de filage 100 m/mn
6. Fluide utilisé air comprimé à une pression
de 4,0 kg/cm2
7. Rapport d'alimentation 6% de suralimentation
Dans les conditions susmentionnées, un filage stable a été effectué.
Le filé obtenu avait une structure homogène et une résistance de 290 g, les fibres de surface fondant un revêtement héli coïdal dans une seule direction qui était satisfaisant dans l'utilisation pratique.