FR1465787A - Filés comportant une âme, procédé et appareil pour les fabriquer - Google Patents

Description

Filés comportant une âme, procédé et appareil pour les fabriquer.
La présente invention se rapporte à un fil ou filé comportant une âme, obtenu en enroulant un ou plusieurs filaments continus fraîchement formés autour d'un toron formant l'âme, dans lequel le filament continu constitue le composant d'enroulement, où chaque filament, prend la forme d'un grand nombre de boucles reliées en série tordues autour du toron formant l'âme, un grand nombre des boucles se trouvant au moins pour une partie de leur longueur à l'intérieur d'autres boucles, de façon à former une gaine approximativement tubulaire présentant une densité apparente élevée et un faible facteur de bouffant, ainsi qu'un procédé et un ensemble d'appareil servant à fabriquer de tels filés.
Dans le procédé connu depuis longtemps pour fabriquer des filés comportant une âme, on introduit une âme en filaments continus dans un métier à filer ou à étirer classique en même temps qu'une ou plusieurs mèches de fibres discontinues et au moyen d'une broche creuse rotative, ou d'un dispositif mécanique semblable, les fibres discontinues étirées sont enroulées suivant une gaine plus ou moins continue autour de l'âme en filaments continus.
En dépit de ses applications étendues et du fait qu'il est utilisé depuis longtemps, ce procédé traditionnel n'est pas sans inconvénient. Ces inconvénients sont associés principalement à l'obligation d'utiliser une broche creuse en rotation pour enrouler les fibres discontinues autour de l'âme, car ceci impose des limitations à la vitesse de production, donne naissance à des difficultés mécaniques lorsqu'on travaille à grande vitesse par suite des difficultés de frottement et de lubrification et exige une surveillance constante pour l'ensemble de l'opération.
Les inconvénients bien reconnus de ce procédé ' ont stimulé les efforts tendant à trouver d'autres façons de fabriquer des filés comportant une âme, et ceux-ci ont donné naissance à un certain nombre de solutions qui ont été proposées à des moments divers pour obtenir ce résultat.
Selon une de ces solutions, mise au point ces dernières années, une âme et un toron d'enroulement sont introduits séparément mais simultanément dans un dispositif où le toron d'enroulement est enroulé sans l'aide d'aucun moyen mécanique autour du toron formant l'âme de façon à former un filé comportant une âme. Dans cette solution générale, on a proposé une diversité de procédés de modes opératoires particuliers différents servant à serrer le toron d'enroulement autour du toron formant l'âme.Comme exemple d'un tel procédé, dans une série de brevets des États-Unis d'Amérique, y compris les brevets des États-Unis d'Amérique n[deg] 3.041.812, du 3 juillet 1962, et n[deg] 3.076.307, du 5 février 1963, on a décrit la fabrication d'un filé comportant une âme à partir d'un toron formant l'âme et d'un toron d'enroulement, obtenu en introduisant les deux torons, mis sous tension d'une façon appropriée, à des vitesses différentes, séparément mais simultanément dans un tourbillon d'un fluide contenant une masse d'air tournant rapidement. Cette rotation rapide de l'air agit sur le toron d'enroulement, qui de préférence est introduit sous une contrainte faible ou nulle, de sorte qu'il présente toujours un certain mou afin d'en former des boucles et ces boucles sont ensuite enroulées par le fluide en rotation autour du brin formant l'âme.L'enroulement dans le filé résultant est décrit comme étant constitué par un grand nombre de boucles disposées suivant des angles divers les unes par rapport aux autres, mais les boucles se trouvant essentiellement dans des plans perpendiculaires d'une façon générale à l'axe principal du filé. Cet agencement et cette disposition des boucles autour d'un toron formant l'âme donne une gaine bouffante de grand volume, et présentant une densité très faible.
Les procédés mis au point dans les diverses solutions proposées pour rechercher une façon nouvelle et perfectionnée de fabriquer des filés à âme envisagent d'habitude d'utiliser comme toron d'enroulement une fibre discontinue filée ou bien un filé de filaments continus retiré d'un paquet approprié assemblé à partir d'un filé après l'avoir soumis aux diverses opérations, par exemple dans le cas d'un filé de fibres discontinues filées, au cardage, à l'étirage et au filage, associées à sa formation. La réalisation d'un toron d'enroulement à partir d'un filé de ce type implique nécessairement que le processus d'ensemble utilisé pour fabriquer le filé soit une succession d'opérations discontinues, souvent coûteuses et prenant du temps, qui grèvent le prix final des filés.
En conséquence, la présente invention a pour but de fournir :
Un filé comportant une âme dans lequel l'enroulement, sous la forme d'une gaine approximativement tubulaire, est constitué par des boucles reliées en série provenant d'un ou plusieurs filaments continus fraîchement formés, disposés autour du toron formant l'âme d'une façon spéciale et avantageuse; Un procédé pour fabriquer un nouveau filé comportant une âme qui utilise comme composant d'enroulement un ou plusieurs filaments continus fraîchement formés, de telle sorte que le processus d'ensemble est intégré à l'extrusion et à la fabri. cation des filaments continus constituant le composant d'enroulement; Un ensemble d'appareil approprié servant à mettre en u̇vre le processus indiqué plus haut.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés.
Pour obtenir le premier des résultats indiqués plus haut, la présente invention, suivant un de ses aspects, fournit un filé comportant une âme comprenant un toron formant l'âme disposé au centre et un composant d'enroulement constitué par un ou plusieurs filaments continus sous la forme d'un grand nombre de boucles reliées en série Détendant essentiellement axialement, disposées de telle sorte qu'elles avancent progressivement le long de l'axe, lesquelles boucles étant tordues en hélice autour du toron formant l'âme avec un angle d'hélice compris entre 10[deg] et 80[deg], de préférence entre 30[deg] et 80[deg], un grand nombre des boucles se trouvant pour au moins une partie de leur longueur à l'intérieur d'une autre boucle de façon à former une série de boucles emboîtées qui,sous la forme d'une gaine continue relativement serrée et approximativement tubulaire, enveloppe complètement le toron formant l'âme.
Les boucles enroulées en hélice, qui constituent ensemble l'emboîtement de boucles, sont disposées suivant des séries d'enveloppes concentriques autour du toron formant l'âme. A l'intérieur de l'emboîtement des boucles, la configuration essentielle est celle de boucles reliées en série qui avancent progressivement le long de l'axe principal du filé à âme et qui sont tordues en hélice autour du toron formant l'âme, les boucles successives recouvertes partiellement étant décalées les unes des autres suivant une formation en échelons.
L'agencement et la disposition des boucles reliées en série suivant un emboîtement d'enveloppes concentriques formant une gaine relativement serrée, continue et approximativement tubulaire prenant la forme des contours du toron formant l'âme, se réfléchit dans certaines des caractéristiques de la gaine. Par exemple, la gaine présente un volume faible, et une densité apparente élevée correspondante, qui est comprise d'habitude dans une gamme de 0,15 à 1 g/cm , de préférence de 0,2 à 1 g/cm , un faible facteur de bouffant tel que défini ici, qui d'habitude est inférieur à 10 % et qui de préférence est inférieur à 8 %, et un facteur de torsion compris entre 0,75 et 20, de préférence entre 1 et 16.
La façon spéciale et avantageuse suivant laquelle les boucles reliées en série sont disposées autour du toron formant l'âme, qui sert à distinguer les filés fournis par la présente invention de tous ceux qui ont été décrits précédemment, peut être obtenue en suivant le mode opératoire du nouveau procédé fourni par la présente invention.
Ce procédé, qui constitue un autre aspect de la présente invention, consiste à former un filament continu par extrusion d'une matière polymère artificielle, à faire passer le filament continu ainsi formé sur un corps en rotation autour duquel le filament est enroulé et qui présente une vitesse périphérique suffisante pour appliquer une tension sur le filament continu qui passe sur lui et l'amincir, à imprimer au filament pendant son passage sur le corps un mouvement de va-et-vient de façon à assembler le filament autour du corps sous la forme d'un manchon comprenant des hélices reliées entre elles et se recouvrant, à retirer continuellement le manchon de l'extrémité du corps, à introduire à l'intérieur du manchon pendant qu'on le retire du corps un toron formant une âme,qui est déplacé simultanément le long de l'axe de rotation à une vitesse inférieure à la vitesse périphérique du corps et qui est enveloppé par le manchon servant de composant d'enroule. ment, et à collecter le filé à âme ainsi réalisé d'une façon ordonnée.
Pour introduire le toron formant l'âme à l'intérieur du manchon pendant qu'on le retire du corps en rotation, on peut faire passer le premier à travers un passage s'étendant axialement à l'in- térieur du corps dans la même direction que celle suivant laquelle le manchon est retiré du corps, de sorte que lorsque le toron formant l'âme sort du corps ou peu après, le manchon lui est associé. La structure composite résultante est alors enlevée du corps le long de son axe de rotation.
En variante, le toron formant l'âme peut être déplacé à travers un passage s'étendant axialement à l'intérieur du corps en sens opposé de celui qui est pris initialement par le manchon pendant qu'on le retire, de sorte que l'association entre les deux éléments est accompagnée par un retournement du manchon et par le retrait de la structure composite à travers le passage formé dans le corps. Le retournement du manchon de cette façon est souvent associé à la formation d'une gaine présentant une uniformité d'épaisseur améliorée sur sa longueur, de sorte que le filé produit présente une meilleure régularité du denier.
La nature du toron formant l'âme et la matière servant à le réaliser n'ont pas d'importance critique pour la mise en pratique avec succès de la présente invention et on peut utiliser une diversité de matières dans ce but, sous la forme de fibres discontinues filées ou d'un filé de filament continu, ou un monofilament, ou en fait n'importe quel autre type de structure continue, mince et allongée. Parmi les nombreuses matières, y compris par exemple les polymères à poids moléculaire élevé, avec lesquels on peut réaliser le toron de l'âme, deux matières méritent une mention spéciale du fait qu'elles donnent des filés à âme présentant des caractéristiques qui les font convenir particulièrement à certaines applications.Par exemple, on peut obtenir un conducteur électrique isolé en utilisant comme toron de l'âme un conducteur électrique tel qu'un fil d'aluminium ou de cuivre. Un type complètement différent de filés à âme, sous la forme d'un filé élastique qui convient à être incorporé dans des étoffes élastiques utilisées pour la fabrication, par exemple, de maillots de bain tissés ou tricotés, de bonneterie, de soutiengorge et de pyjamas, et qui est recouvert par une gaine continue approximativement tubulaire d'une structure nouvelle et avantageuse peut être fabriqué en utilisant un toron d'âme élastique. Des torons d'âme élastique appropriés peuvent être en caoutchouc, ou en une matière élastomère synthétique quelconque, dont il existe une grande diversité.A ce point de vue, il convient de citer les filaments élastomères obtenus à partir de polyester-uréthanes et des filaments provenant de polyamides substituées en N, en particulier de polyamides N-alkylés.
Il est évident que l'âme des filés de la présente invention peut être constituée par deux ou plusieurs torons qui ne sont pas obligatoirement de la même matière.
Le toron de l'âme introduit dans le manchon doit être maintenu sous une tension suffisante pour assurer qu'il suit constamment un trajet bien défini et pour lui donner une rigidité qui lui permet de résister aux perturbations dues à l'élan qui lui est imprimé par le composant d'enroulement qui l'enveloppe, de sorte que ce dernier peut se serrer autour de lui sous la forme d'une gaine continue approximativement tubulaire. Le niveau de tension d'un toron d'âme particulier compatible avec la réalisation de la structure voulue dépend d'un certain nombre de facteurs auxquels il est sensible et il est pratiquement impossible de stipuler un niveau de tension approprié suivant n'importe quelle échelle très étendue.En dépit de ce fait, le choix d'un niveau de tension approprié ou même préféré pour un toron d'âme lorsqu'on utilise un ensemble d'appareil particulier ne présente pas de difficultés et peut être déterminé rapidement d'une façon empirique sur la base de quelques réglages effectués facilement des conditions de fonctionnement.
Le manchon assemblé autour du corps en rotation et qui lorsqu'il en est retiré forme le composant d'enroulement sur le filé peut provenir d'un ou plusieurs filaments fraîchement formés extrudés à partir de n'importe quelle matière polymère artificielle, bien qu'on constate que des matières particulières conviennent de façon diverse. A ce point de vue, on a montré que des filaments, appelés ici filaments plastiques, dans lesquels la matière polymère artificielle se trouve à un état sensiblement amorphe et plastique au moment où ils sont assemblés autour du corps en rotation, sont associés à la formation d'un ensemble d'hélices relativement stables et facilement maniables.De plus, on a trouvé que la présence à l'intérieur de l'ensemble de filaments plastiques facilite le retrait progressif du manchon du corps et sa transformation en un composant d'enroulements avec lequel on obtient une gaine stable et continue. On pense que l'efficacité des filaments plastiques à ce point de vue, d'après les informations dont on dispose actuellement, peut être attribuée au fait que, dans cet état, les filaments, bien qu'étant orientés, manquent de récupération élastique, de sorte qu'ils sont déposés facilement autour du corps en rotation et forment un manchon compact et stable qui est facilement réglé et manipulé. Au contraire, un manchon formé avec des filaments sous forme cristalline peut, par suite de la vivacité des filaments, être difficile à régler et à maintenir comme manchon sur le corps en rotation.La maniabilité des filaments plastiques facilite également l'enroulement du manchon retiré autour du toron d'âme et assure une bonne adaptation du composant d'enroulements au contour de ce dernier. De plus, lorsque la matière polymère artificielle devient ensuite cristalline, la forme prise par les filaments plastiques une fois enroulés, sous la forme de boucles autour de l'âme, est fixée dans les filaments, ce qui améliore la stabilité de l'enroulement.
La cristallisation des filaments plastiques qui constituent le composant d'enroulement peut être obtenue à peu près complètement en exposant le filé à des conditions ambiantes avant de collecter le filé. Cependant, normalement la vitesse de cristallisation dans des conditions ambiantes est faible, mais on peut l'augmenter par un traitement ultérieur du filé. Un tel traitement peut, lorsque le composant d'enroulement est constitué par des filaments de polyamide plastiques, consister à exposer le filé à une atmosphère humide, à le chauffer ou à lui appliquer un agent de gonflement. Dans le cas où le composant d'enroulement est constitué par des filaments de polyester, la cristallisation peut être produite en chauffant le filé ou en lui appliquant un agent de gonflement approprié.
L'utilisation d'un seul filament pour former le composant d'enroulement et la formation avec celui-ci d'une gaine continue approximativement tubulaire autour du toron de l'âme constitue un point remarquable du procédé de la présente invention. Cependant, bien que l'utilisation d'un seul filament puisse être avantageuse du point de vue économique, ou pour former une gaine d'épaisseur voulue, on peut collecter un nombre beaucoup plus grand de filaments autour du corps en rotation sous la forme d'un manchon d'où l'on tire le composant d'enroulement.
A mesure que l'épaisseur de la gaine augmente avec le nombre de filaments qui la constituent, il existe une limite supérieure du nombre de filaments qui peuvent être assemblés pour former la gaine, et qui est compatible avec la formation d'un filé à âme pouvant être accepté pour des applications textiles normales.
D'une façon commode, le nombre de filaments collectés sur le corps en rotation et qui contribuent ensuite à la formation du composant d'enroulements, ne dépasse pas 50, bien que ce nombre varie un peu suivant le denier réel des filaments.
A mesure que le manchon est retiré par l'extrémité de la surface du corps en association avec le toron d'âme sous tension qui avance constamment, il est allongé dans une direction essentiellement axiale, de sorte que les hélices le composant, lorsqu'il a été assemblé autour du corps, sont transformées en des boucles complexes reliées en série. Ces boucles, par suite du mouvement de rotation du corps, sont tordues autour du toron de l'âme, de sorte que le manchon se serre suivant un enroulement relativement serré épousant le contour du toron de l'âme.
Par suite, le corps en rotation sert à la fois à collecter les filaments continus fraîchement formés sous la forme d'un manchon d'hélices se recouvrant et reliées entre elles, et à filer les boucles qui en proviennent d'une façon relativement serrée autour de la surface du toron de l'âme sous la forme d'une gaine continue, approximativement tubulaire.
Le serrage du manchon qui est initialement volumineux, d'habitude sous la forme d'une bande creuse constituée par des boucles complexes reliées en série et formant un enroulement relativement serré autour du toron de l'âme peut être facilité en resserrant le manchon peu après son retrait du corps en rotation. Le resserrement de cette façon du faisceau de boucles peut être réalisé en faisant passer la structure composite constituée par le toron de l'âme et par le manchon volumineux l'enveloppant à travers une bague ou un tube ou un élément semblable, dont la section droite est essentiellement circulaire, qui est simplement appelé ici un élément de guidage, disposé sur le trajet de la structure et près du point où le manchon quitte le corps en rotation.Le renforcement de l'effet obtenu par le corps en rotation pour filer le manchon sur le toron de l'âme, en resserrant l'ensemble initialement volumineux de boucles dont il est formé, donne d'habitude une gaine présentant une uniformité d'épaisseur améliorée, de sorte que le filé produit présente une meilleure régularité de denier et une structure d'ensemble plus régulière.
La présente invention, suivant un autre de ses aspects, fournit un ensemble d'appareil servant à fabriquer un filé à âme, lequel appareil comprend :
a. Un moyen servant à extruder une matière polymère artificielle suivant un ou plusieurs filaments continus; b. Un mécanisme à va-et-vient disposé à une certaine distance du moyen d'extrusion et agencé de façon à imprimer un mouvement de va-et-vient au filament; c. Un corps agencé de façon à tourner avec une vitesse périphérique suffisamment élevée pour appliquer une certaine tension au filament et pour assembler le filament autour de lui sous la forme d'un manchon constitué par des hélices reliées entre elles et se recouvrant; d. Un moyen servant à retirer le manchon longitudinalement du corps à une vitesse plus faible que sa vitesse périphérique; e. Une source de toron pour l'âme; f. Un moyen servant à introduire le toron de l'âme retiré de la source le contenant dans le manchon à la suite du retrait de ce dernier du corps, et g.Un moyen servant à collecter le filé d'une façon ordonnée.
Dans un ensemble d'appareil commode selon la présente invention, un appareil classique servant à former un paquet, dans lequel le moyen d'enroulement est soit un mécanisme à mouvement de va-et-vient, soit un retordeur, non seulement collecte en ordre le filé produit, mais introduit, en le tirant continuellement suivant un trajet défini, le toron de l'âme dans le manchon pendant son retrait du corps, et produit le mouvement écartant du corps la structure composite. Lorsque le corps en rotation contient un passage s'étendant axialement, on peut faire avancer le toron de l'âme à travers ce passage dans le même sens que celui suivant lequel le manchon est retiré, et l'introduire de cette façon à l'intérieur du manchon.En variante, la structure composite résultant de l'association du toron de l'âme et du manchon retiré, qui est renversé en même temps, peut être retirée par le passage. Deux rouleaux d'avance associés, ou bien un dispositif de mise sous tension classique tel qu'un tendeur à volet, interposé entre le corps en rotation et le paquet d'où le toron de l'âme est tiré, peuvent également être utilisés pour régler d'une façon plus définie la tension du toron de l'âme.
De plus, il peut être avantageux du point de vue de l'amélioration du filé d'incorporer à l'ensemble de l'appareil un élément de guidage fixe, d'une façon type une bague, ou un tube droit ou incurvé, ou un élément semblable de section droite essentiellement circulaire disposé sur le trajet de la structure composite. Cet élément de guidage doit présenter un alésage d'une dimension telle que le manchon initialement volumineux qui enveloppe le toron de l'âme vient directement en contact de frottement avec lui de sorte qu'en resserrant le manchon, il facilite son serrage suivant un enroulement relativement serré autour du toron de l'âme et épousant sa forme.Pour lui permettre de fonctionner de cette façon, l'élément de guidage doit être disposé de façon à ce qu'au moins son orifice d'entrée soit très près de l'extrémité du corps d'où le manchon est retiré, ou bien dans les cas où la structure composite passe à travers le passage s'étendant axialement à la suite du retournement du manchon, près de l'entrée de ce passage. Lorsqu'on suit ce dernier mode opératoire, il peut être possible d'obtenir le même résultat sans élément de guidage en donnant au passage s'étendant axialement un alésage qui, au moins à son extrémité qui se trouve autour de son entrée, est suffisamment étroit pour resserrer le manchon retourné. Cependant, dans les cas où ceci est possible, il est souvent plus commode d'utiliser un élément de guidage réglé facilement, et réalisé facilement, par exemple un tube fixe.
En dehors de son rôle consistant à guider la structure composite pendant qu'elle se déplace vers le dispositif d'enroulement et de faciliter le filage du manchon initialement volumineux autour du toron de l'âme, on trouve que l'élément de guidage aide le procédé de la présente invention à fonctionner d'une façon continue, pour produire le filé à âme voulu.
Avant de poursuivre la description détaillée de la présente invention, il est possible de la mieux coin.
prendre en définissant certains termes utilisés plus haut et dans toute la description.

Définition
Filaments continus.
Le terme filaments continus utilisé ici se rapporte à des filaments qui ont une longueur indéfinie et qui, dans la mise en pratique du procédé de la présente invention, sont fournis d'une façon continue en les extrudant d'une source de matière polymère artificielle. Le terme ne s'applique pas à des fibres de courte longueur, appelées couramment fibres discontinues.
Facteurs de bouffant.
Ce facteur est défini comme étant le pourcentage de variation de diamètre du filé à âme lorsqu'on lui applique une charge donnée, et il peut être déterminé commodément au moyen d'un calibre d'épais. seur calibré de façon classique. Dans cette description, les facteurs de bouffant indiqués sont déterminés de la façon suivante :
Cinq spires de filés sont enroulées sous une tension de 0,01 g par denier autour d'une plaque plate d'un millimètre d'épaisseur et de 10 cm de long.
Les boucles de l'enroulement étant espacées les unes des autres d'une distance de 2,5 mm. La plaque est supportée par la platine (d'un diamètre de 19 mm) d'un calibre d'épaisseur calibré d'une façon classique, les boucles de la gaine étant disposées symétriquement en travers de la platine. La plaque supérieure (diamètre de 19 mm) du calibre est alors abaissée sur le filé sous une charge de 10 g et la lecture du calibre est effectuée à une valeur stable.
Cette lecture indique l'épaisseur initiale approximative du filé à âme, le faible poids n'ayant que peu d'effet sur lui, en dehors du fait qu'il aplatit toutes les irrégularités de surface.
On augmente ensuite la charge jusqu'à 50 g et on fait à nouveau une lecture du calibre lorsqu'il est stable. D'après les deux lectures effectuées sur le calibre d'épaisseur, le pourcentage de diminution de diamètre, qui résulte de l'application de la charge de 50 g, est déterminé. Le pourcentage de diminution est mis en rapport avec le volume de vide qui existe dans la gaine, et la valeur obtenue constitue une indication du degré de tassement de la gaine, et du rapprochement du paquet entre des couches concentriques individuelles à l'intérieur de celui-ci.Le pourcentage de diminution de diamètre est relativement faible pour les filés à âme de la présente invention qui comportent une gaine compacte, enroulée serrée et approximativement tubulaire et il est beaucoup plus élevé pour des filés à âme dans lesquels le composant d'enroulement est constitué par un système de boucles disposées d'une façon prédominante radiale.
Densité apparente.
La densité apparente de la gaine est définie comme étant la masse spécifique de la gaine divisée par son volume spécifique. La gaine dans les filés à âme de la présente invention, du fait qu'elle est constituée par une série d'enveloppes concentriques constituées par des boucles enroulées d'une façon relativement serrée autour du toron de l'âme, présente un faible volume spécifique, et par suite une densité apparente relativement élevée.
Facteur de torsion.
Ce facteur est défini (voir par exemple Textile Terms and Définitions , 4e édition, publié par Textile Institute, Manchester) comme la torsion réelle divisée par la racine carrée du titre du coton. La relation entre le titre du coton et le denier du filé est bien connue et une valeur de denier peut être transformée facilement en titre de coton correspondant.
Suivant une façon préférée de mettre en pratique le procédé de la présente invention, le toron de l'âme, après avoir été retiré d'un paquet approprié, passe dans la zone de pincement qui existe entre deux rouleaux d'avance associés puis à travers un passage s'étendant axialement dans un corps en rotation soit avant, soit après avoir enveloppé le toron de l'âme et il avance ensuite jusqu'à un dispositif où il est bobiné. Les rouleaux d'avance associés au dispositif de bobinage mettent sous tension le toron de l'âme suivant le degré voulu et assurent qu'il se déplace à une vitesse réglée qui est toujours considérablement inférieure à la vitesse périphérique du corps en rotation.
Lorsque le toron de l'âme qui avance d'une façon continue est mis sous tension d'une façon appropriée entre le dispositif de bobinage et les rouleaux d'avance, le manchon formé par le filament continu d'où est tiré le composant d'enroulement commence à se propager. Dans ce but, des filaments continus sont extrudés à travers l'orifice d'une filière à partir d'une source de matière polymère artificielle et un (ou plusieurs) des filaments continus passent le long d'un trajet défini d'une façon générale, qui d'une façon commode est dirigé vers le bas, jusqu'à ce qu'ils se soient à peu près complètement solidifiés et à ce moment,ils sont conduits à travers un mécanisme à mouvement de va-et-vient ensuite sur le corps en rotation autour duquel le filament est enroulé sous la forme d'un manchon constitué par un certain nombre d'hélices reliées entre elles et se recouvrant.
Le manchon est ensuite déplacé le long de la surface du corps, de telle sorte que la direction de son mouvement vers l'avant est essentiellement parallèle à l'axe de rotation, et sa partie avant est retirée longitudinalement du corps et tirée sur le toron de l'âme qui avance continuellement et qui est introduit dans le manchon pendant son retrait.Le manchon, pendant qu'il est avancé d'une façon continue par un filament (ou des filaments) qui passe sur le corps en rotation, est également tiré d'une façon continue hors du corps d'une façon progressive et réglée, de sorte que le manchon peut être considéré comme un ensemble transitoire d'un filament (ou de filaments) enroulé.
Dans un mode opératoire selon le procédé de la présente invention, le manchon, après avoir été retiré du corps, est écarté de celui-ci dans la même direction que celle suivant laquelle il a été déplacé le long de la surface du corps et ensuite il est associé au toron de l'âme qui avance également dans cette direction, après avoir traversé le passage s'étendant axialement dans le corps.
Suivant un autre mode opératoire rentrant dans le cadre du procédé de la présente invention, le sens de la progression du manchon est inversé plus ou moins en même temps qu'il est retiré de la surface du corps et il est associé avec le toron de l'âme qui se trouve à l'intérieur du passage s'étendant axialement dans le corps.
L'inversion du sens du mouvement effectué de cette façon retourne le manchon et transfère les boucles qui s'étendent vers l'extérieur depuis la masse principale du manchon lorsqu'il est assemblé autour du corps en rotation à l'intérieur de la structure qui est tirée à travers le passage en association avec le toron de l'âme.
Le retrait du manchon est accompagné par son allongement axial et le composant d'enroulement qui est réalisé à partir du manchon se trouve initialement sous la forme d'un faisceau volumineux de boucles complexes, qui enveloppent sans le serrer le toron de l'âme et cette structure composite avance vers le dispositif de bobinage suivant un trajet qui est celui du toron de l'âme. Du fait que ce corps tourne rapidement par rapport à la vitesse linéaire de déplacement du toron de l'âme, qui définit la vitesse de retrait de la structure composite, le faisceau de boucles, qui est initialement volumineux, est enroulé d'une façon relativement serrée autour du toron de l'âme de façon à former une gaine dense et continue.
Comme indiqué précédemment, il peut être avantageux, pour faciliter le resserrement du faisceau de boucles autour du toron de l'âme, de faire passer la structure composite, tout de suite après le retrait du manchon du corps et pendant que le faisceau de boucles est encore volumineux, à travers un élément de guidage de dimension appropriée pour resserrer par contact de frottement avec lui le faisceau de boucles. De préférence, l'élément de guidage, qui est constitué d'une façon type par une bague de guidage ou un tube fixe qui peut être droit ou courbe, est disposé sur le trajet le long duquel la structure est déplacée soit partiellement ou entièrement à l'intérieur du passage s'étendant axialement dans le corps, soit très près de l'extrémité du corps à partir duquel le manchon est retiré.Le filé résultant est enroulé d'une façon classique par une forme appropriée d'appareil formant un paquet, tel qu'un dispositif d'enroulement muni d'un tambour à mouvement de va-et-vient ou un ensemble de retordage à bague.
Le corps en rotation peut prendre une diversité de formes, bien qu'il soit préférable qu'il présente un profil s'effilant dans la direction suivant laquelle le manchon est retiré, du fait que ceci facilite le retrait du manchon sous la forme d'une structure cohérente et solidaire, ce qui est extrêmement important pour donner à la gaine du filé certaines de ses dispositifs caractéristiques. Des corps en rotation particulièrement appropriés sont ceux qui présentent une configuration produite par une génératrice en ligne droite. Comme exemple on peut citer des corps qui sont coniques, tronconiques ou qui ont une forme essentiellement cylindrique.En ce qui concerne les corps de forme cylindrique, il convient de mentionner qu'on a utilisé avec un succès remarquable un corps de forme cylindrique qui s'effile légèrement (un angle d'environ 5[deg]) dans la direction suivant laquelle le manchon en est enlevé.
On peut également utiliser pour le procédé de la présente invention des corps de forme essentiellement hémisphériques ou paraboliques.
Le corps peut être construit en métal, matière plastique, matière céramique ou n'importe quelle autre matière appropriée. D'une façon commode, le corps est pourvu d'un arbre solidaire qui peut être creux, et qui est destiné à être relié à un moyen d'entraînement approprié. Le passage s'étendant axialement, lorsqu'il existe dans le corps, doit présenter un alésage d'une dimension suffisante pour recevoir tout ce qu'on y fait passer, soit le toron de l'âme seul, soit la structure composite constituée par le toron de l'âme et par le composant d'enroulement provenant du manchon qui a été retiré.
La vitesse périphérique, c'est-à-dire la vitesse de surface du corps en rotation autour duquel le filament est enroulé sous la forme d'hélices superposées et reliées entre elles, doit avoir une valeur telle que le corps applique une certaine tension sur le filament qui passe sur lui. L'application de cette tension sur le filament par le corps en rotation l'amincit sur la distance qui sépare la face de la filière et le point où le filament est à peu près complètement solidifié. De plus, par suite de l'élan qui est imposé par le corps en rotation, la vitesse du filament est accélérée lorsqu'il passe sur le corps.En conséquence, la vitesse de filage du filament, qui est la vitesse du filament en un point après que sa solidification est à peu près complètement achevée et que son amincissement avec réduction du denier du filament est presque terminée, dépend directe: ment de la vitesse périphérique du corps en rotation. Par suite, la vitesse de filage du filament peut être réglée d'une façon directe et effective. Des filaments de certaines matières polymères, en particulier des filaments provenant de matières polymères organiques synthétiques, telles que par exemple les polyamides, les polyesters, les polyhydrocarbures, les polyuréthanes, les polycarbonates, etc., présentent des macromolécules orientées et amincies et accélérées par le corps en rotation.
L'importance de l'orientation produite dans les filaments venant d'être filés est en rapport avec la vitesse de rotation périphérique dans le sens que plus la vitesse est grande, jusqu'à une certaine limite variable, plus l'orientation est effective. Par suite, lorsqu'on utilise des matières polymères organiques synthétiques pour la présente invention, le filage et l'étirage peuvent être effectués par une seule opération, et le composant d'enroulement provenant du manchon retiré du corps en rotation contiendra des filaments continus étirés.
L'effet des différentes vitesses périphériques sur l'amincissement, l'accélération, et lorsque cela est approprié, l'orientation des macromolécules des filaments passant sur le corps, sera décrit plus complètement dans un passage ultérieur de cette description, mais il convient d'indiquer à ce point que des vitesses périphériques inférieures à 2 100/m/ mn sont en général associées à des filés de caractéristiques quelque peu inférieures à celles qu'on obtient en utilisant des corps tournant à de plus grandes vitesses, et où la vitesse de filage des filaments est faible d'une façon correspondante, ce qui se traduit par une productivité généralement médiocre.
Comme mécanisme de déplacement à va-etvient, on peut utiliser n'importe quel dispositif capable d'imprimer au filament en mouvement un mouvement de va-et-vient de façon à étaler le filament le long du corps en rotation suivant une série d'hélices superposées et reliées entre elles. Des mécanismes à mouvement de va-et-vient particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels le filament traverse un guide-fil se trouvant sur une barre à déplacement de va-et-vient, qui reçoit un mouvement de va-et-vient d'un moyen mécanique, hydraulique, électromagnétique ou n'importe quel autre moyen approprié.
Les vitesses périphériques du corps en mouvement qui, d'une façon avantageuse, sont élevées, imposent une limite inférieure à la vitesse de déplacement de va-et-vient qui doit être compatible avec le fonctionnement satisfaisant du processus et avec la formation d'un filé présentant de bonnes caractéristiques. Cette limite inférieure de la vitesse de mouvement de va-et-vient varie sur une gamme étendue dépendant d'un certain nombre de facteurs variables comprenant la vitesse périphérique du corps en rotation. Il est préférable d'utiliser des vitesses de mouvements de va-et-vient qui sont élevées par rapport à celles qu'on utilise normalement pour enrouler des filaments continus et en former des paquets dans une machine de filage de filaments continus.Dans ce dernier cas, la vitesse de mouvement de va-et-vient ne dépasse pas en général de beaucoup 500 cycles par minute. Au contraire, les vitesses de déplacement de va-etvient qui, dans la présente invention, permettent un fonctionnement régulier du processus et la formation d'un filé - présentant un maximum d'utilité, sont en général supérieures à 600 cycles par minute et de préférence supérieures à 1000 cycles par minute, lorsque le mécanisme à déplacement de va-et-vient est utilisé en liaison avec des corps en rotation présentant des vitesses périphériques comprises entre 2 100 et 6 000 m par minute.
Dans les dessins annexés qui servent à illustrer la présente invention : La figure 1 est une vue schématique en perspective des principaux éléments disposés dans un ensemble d'appareil servant à mettre en pratique la présente invention; La figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1, représentant un ensemble d'appareil comprenant essentiellement les mêmes éléments que ceux qui existent dans l'ensemble représenté sur la figure I, mais certains des éléments étant disposés en des points différents pour tenir compte d'un mode opératoire différent utilisé pour mettre en pratique le procédé de la présente invention; La figure 3 est une vue différente, représentant le corps rotatif en coupe, de l'ensemble d'appareil de la figure 2;Les figures 4 à 6 sont des vues en perspective de différents corps rotatifs qu'on peut utiliser dans les ensembles d'appareils des figures de 1 à 3; La figure 7 représente une forme de mécanisme de mouvement à va-et-vient qu'on peut utiliser dans les ensembles d'appareils des figures de 1 à 3; La figure 8 représente une variante de mécanisme de déplacement à va-et-vient qu'on peut utiliser dans les ensembles d'appareils des figures de 1 à 3; La figure 9 représente schématiquement la confi-guration prise par un filament lorsqu'il est enroulé sous la forme d'une couche autour du corps rotatif; La figure 10 est une vue en plan développée de la configuration représentée sur la figure précédente;Les figures de 11 à 14 sont des vues schématiques et essentiellement théoriques qui représentent la structure du manchon qui est constitué autour du corps rotatif et les relations qui existent entre les diverses couches qu'il comporte à la fois à l'extrémité du corps et lorsque le manchon est retiré longitudinalement de celui-ci; Les figures 15 et 16 sont des vues schématiques représentant avec plus de détails et d'une façon quelque peu théorique les relations qui existent entre deux couches du manchon dans la région où le manchon quitte le corps rotatif;Les figures 17-18 sont des vues schématiques à une échelle considérablement agrandie d'une section d'une bande creuse volumineuse provenant du manchon après qu'il a été enlevé du corps rotatif et elles représentent les relations qui existent entre les diverses boucles constituant la bande creuse et la structure des boucles individuelles ; La figure 19 est une vue schématique d'un tronçon du filé à âme réalisé selon la présente invention, et tel qu'on l'a observé sous le microscope; et, La figure 20 est une vue schématique semblable à celle de la figure précédente mais une partie de la gaine étant arrachée pour montrer d'une façon simplifiée l'agencement des boucles individuelles reliées en série autour du toron formant l'âme.
En se reportant aux figures de 1 à 3, l'ensemble d'appareil représenté comprend, comme corps creux rotatif, appelé ci-après par commodité un godet , un tronc de cône 21 qui contient un passage 22 s'étendant axialement et qui est pourvu d'un arbre creux solidaire 23 dont l'alésage est coaxial avec le passage 22. L'arbre est fixé à un mécanisme d'entraînement approprié (non représenté) de n'importe quel type voulu qui sert à faire tourner le godet à une vitesse réglée. Dans de nombreux cas, le mécanisme d'entraînement est constitué par un moteur électrique. Le composant d'enroulement provient d'un (ou plusieurs) filament continu collecté initialement autour du godet à la suite de son extrusion à travers un orifice d'une filière 24.Un mécanisme de mouvement de va-et-vient 25 est disposé à une courte distance au-dessus de la surface du godet, son guide-fil (non représenté) étant disposé dans le trajet du filament en mouvement. Un paquet 27 constitue la source du toron de l'âme et deux rouleaux d'avance associés 30 disposés entre le godet 21 et un guide queue-de-cochon 29 permet un réglage plus défini de la tension du toron de l'âme et aide à le fournir à une vitesse prédéterminée. Les rouleaux comportent des axes parallèles et sont en contact l'un avec l'autre en fonctionnement de façon à éviter ou réduire tout glissement ou passage libre du toron entre eux.
Il est quelquefois avantageux, comme indiqué précédemment, d'incorporer à l'ensemble de l'appareil un élément de guidage, par exemple un tube fixe, dont l'orifice d'entrée se trouve à l'intérieur du godet ou très près de lui. Les figures 1 et 3 représentent un emplacement approximatif satisfaisant pour un tel tube, dans le cas où il peut être avantageux d'incorporer un tube comme élément de guidage à l'ensemble de l'appareil. Dans l'ensemble de l'appareil de la figure 1, le tube 31 est disposé le long de l'axe de révolution du godet, son orifice d'entrée étant très près du nez du godet. Dans l'ensemble de l'appareil de la figure 2, le tube 31 est disposé largement à l'intérieur du passage 22 qui s'étend axialement et de l'arbre creux solidaire 23, son orifice d'entrée étant disposé à l'extrémité avant du passage ou près de celle-ci.
Le dispositif de bobinage disposé au-delà d'un rouleau de guidage à rotation libre 33 et d'un guide queue-de-cochon 32, est un enrouleur classique comportant un tambour à mouvement de va-etvient 24 et un support 35 sur lequel s'accumule un paquet de filés.
Le fonctionnement de l'ensemble de l'appareil pour mettre en pratique le procédé de la présente invention peut être compris facilement en se reportant à la figure 1 et aux figures 2 et 3. Pour obtenir le composant d'enroulement, un manchon 38, composé d'hélices se recouvrant et reliées entre elles, avance d'une façon continue autour du godet 21 de la façon suivante :
Un filament continu, fraîchement formé, indiqué par la référence 38, est filé de la filière 34 dans l'air à la température ambiante. Le fialement extrudé, après s'être refroidi et solidifié au cours de son passage vers le bas dans l'air, est enroulé autour de la surface continue du godet 21. La vitesse périphérique, c'est-à-dire la vitesse de surface du godet, est déterminée de façon à être suffisamment élevée pour lui permettre d'appliquer une certaine tension au filament et par suite de l'amincir pendant son passage entre la filière et le godet. Le filament continu pendant son trajet vers le bas traverse le guide-fil (non représenté) du mécanisme de déplacement à va-et-vient 25 qui est disposé à une courte distance au-dessus de la surface du godet.Ce mécanisme imprime au filament qui se déplace vers le bas un mouvement de va-et-vient dans un plan qui est perpendiculaire à la direction moyenne de trajet du filament et qui est parallèle à l'axe longitudinal du godet 21. Il résulte du mouvement de va-etvient qui lui est imprimé que le filament est enroulé suivant un mouvement d'avance et de recul sur la surface du godet depuis sa jupe jusqu'à son nez, sous la forme d'une série d'hélices reliées entre elles qui s'accumulent sur le godet sous la forme du manchon tubulaire conique 38.
En même temps que ce manchon avance d'une façon continue, un toron de l'âme 26 passe sous une tension appropriée à travers le passage 22 s'étendant axialement dans le godet, à la suite de son retrait du paquet 27, par-dessus et autour d'une extrémité de la bobine 28, ou d'un support semblable, tel qu'une canette ou un cône, et ensuite à travers le guide queue-de-cochon 29 et les rouleaux d'avance 30.
Le toron de l'âme 36 étant mis sous tension de façon appropriée entre les rouleaux d'avance 30 et le dispositif de bobinage, le manchon 38 est tiré le long de la surface inclinée du godet 21 et il en est retiré longitudinalement de façon à envelopper le toron de l'âme qui est introduit de cette façon dans le manchon retiré. Le mode opératoire utilisé pour introduire e toron de l'âme dépend de l'ensemble d'appareil qui est utilisé. Lorsqu'il s'agit de celui qui est représenté sur la figure 1, le manchon 38 après avoir quitté la surface du godet est écarté dans la même direction que celle suivant laquelle il a été déplacé initialement vers l'avant le long de la surface du godet, en association avec le toron de l'âme 26 qui avance de la même façon dans cette direction.Le manchon, entre le nez du godet et la région de son association avec le toron de l'âme, s'aplatit du fait qu'il a perdu le support formé par la surface du godet et il est allongé suivant une direction essentiellement axiale sous l'influence de l'effet de traction exercée par le toron de l'âme, en formant une bande creuse volumineuse en forme de cône 39 constituée par des boucles complexes reliées en série qui enveloppent le toron 26 de l'âme.
Lorsqu'on utilise l'ensemble d'appareil des figures 2-3, le manchon 38, après avoir quitté la surface du godet, est déplacé en sens opposé à travers le passage 22 s'étendant axialement, en association avec le toron de l'âme 26 qui avance de même dans cette direction.
L'inversion de la direction du mouvement en avant qui se produit plus ou moins simultanément avec l'enlèvement du manchon de la surface du godet retourne le manchon. Par suite du retournement du manchon, toutes les boucles de longueurs relativement faibles qui s'étendent vers l'extérieur depuis sa masse principale lorsqu'il se trouve sur le godet, et qui sont formées principalement sous l'action de la force centrifuge agissant sur les spires des hélices qui sont enroulées d'une façon non serrée, sont transférées de la périphérie à l'intérieur du manchon.
Comme avec l'ensemble d'appareil représenté sur la figure 1, l'enlèvement du manchon de la surface du godet et son mouvement le long du passage est associé non seulement avec son retournement, mais également avec son aplatissement dû au fait qu'il a perdu le support de la surface du godet, et son allongement s'effectue dans une direction essentiellement axiale sous l'influence de l'effet de traction retournée produit par le toron de l'âme.
La somme de ces deux effets donne une bande creuse volumineuse de boucles complexes reliées entre elles qui enveloppent le toron de l'âme.
Quel que soit le mode opératoire adopté pour introduire le toron de l'âme dans la bande creuse volumineuse, cette dernière en association avec le toron de l'âme, et par suite du mouvement de rotation du godet, est tordue autour du toron de l'âme, de sorte qu'elle se resserre suivant un enroulement relativement serré prenant la forme des contours du toron de l'âme. Par suite, le godet sert à la fois à collecter le filament continu fraîchement formé sous la forme d'un manchon d'hélices se recouvrant et reliées entre elles qui servent d'éléments précurseurs pour le composant d'enroulement et également à filer la bande volumineuse creuse, qui constitue le composant d'enroulement, qui en provient et qui est serrée relativement autour de la surface du toron de l'âme sous la forme d'une gaine continue, approximativement tubulaire.Le resserrement de la bande volumineuse suivant une gaine relativement serrée approximativement tubulaire peut être facilité dans certains cas, en permettant d'obtenir un produit supérieur, en faisant passer la structure composite constituée par le toron de l'âme et la bande qui l'enveloppe à travers le tube fixe 31 qui détermine la position de la région d'association entre les deux composants et qui resserre la bande par contact de frottement.
Le filé à âme résultant 40, après avoir traversé le guide queue-de-cochon 32 et être passé autour du rouleau de guidage à rotation libre 33, est collecté, en utilisant un tambour à mouvement de va-et-vient 34 sur un support 35 de façon à former un paquet 36.
Le godet autour duquel le filament est enroulé sous la forme d'un manchon et qui applique une certaine tension au filament de façon à le tirer d'une façon continue sur lui-même à une vitesse qui est supérieure à celle d'extrusion, présente d'habitude un profil s'inclinant vers le bas vers l'extrémité au-dessus de laquelle le manchon est retiré, ce qui facilite son enlèvement d'une façon ordonnée sous la forme d'une structure intégrale cohérente.
Les figures de 4 à 6 représentent en perspective des godets réels qui ont été utilisés avec succès dans la présente invention pour les ensembles d'appareils représentés sur les figures de 1 à 3.
Chacun des godets est d'une construction creuse légère présentant une surface continue et il est fabriqué en un alliage d'aluminium à résistance à la traction élevée avec un passage s'étendant axialement dont l'alésage est suffisant pour recevoir la structure composite lorsqu'on utilise le godet dans l'ensemble d'appareil des figures de 2 à 3. L'arbre creux, qui présente un diamètre intérieur de 12,5 mm, est solidaire du godet et il sert à le fixer sur un moyen d'entraînement approprié, qui de façon commode, est un moteur électrique au moyen duquel le godet est mis en rotation.
Le godet tronconique de la figure 4 présente les dimensions suivantes :
Diamètre maximum : 82,6 mm; Diamètre minimum : 31,8 mm; Longueur le long du passage : 79,4 mm; Angle d'inclinaison : 19[deg]; Diamètre intérieur du passage s'étendant aidalement : 12,5 mm.
Le godet à nez en forme de balle de fusil de la figure 5 présente les dimensions suivantes : Diamètre maximum : 76 mm; Diamètre minimum : 28,6 mm; Longueur le long du passage : 51 mm; Angle d'inclinaison : 30[deg]; Diamètre intérieur du passage : 12,5 mm.
Le godet essentiellement cylindrique et légèrement effilé de la figure 6 présente les dimensions suivantes :
Diamètre maximum : 73 mm; Diamètre minimum : 60,3 mm; Longueur le long de l'axe : 38 mm; Angle d'inclinaison : 4[deg]; Diamètre intérieur du passage : 12,5 mm.
La position directionnelle du godet par rapport à la filière n'a pas d'importance critique et le procédé peut être mis en u̇vre en disposant le godet suivant la même ligne verticale que la filière ou en le décalant par rapport à celle-ci.
En ce qui concerne la distance entre le godet et la filière, le godet doit être disposé au-delà du point où le filament se déplaçant vers le bas s'est solidifié à peu près complètement, autrement la rupture du filament suivant des fibres de longueurs discontinues peut se produire lorsque le filament vient en contact avec le godet, et lorsque des filaments en nombre supérieur à 1 sont tirés sur le godet, il peut se produire une fusion entre des filaments voisins par suite d'un temps de refroidissement insuffisant.
Dans le cas particulier de filaments produits à partir de polymères filés à l'état fondu, par exemple des polymères organiques synthétiques tels que des polyamides, des polyesters, des polyhydrocarbures, des polycarbonates, etc., le godet doit être disposé au-delà de la région le long du filament extrudé où le filament en cours de solidification se trouve dans un état de transition extrêmement plastique entre l'état liquide et l'état solide. L'amincissement des filaments s'effectue principalement dans cette région du fait que l'effort imposé par le godet remonte le long du filament et localise l'amincissement dans cette région. Dans cette région de transition, on peut voir que le filament s'accélère et devient tendu, en se déplaçant sur sa longueur à de grandes vitesses.
L'emplacement optimum pour le godet est déterminé par de simples essais qui consistent à modifier sa position jusqu'à ce qu'il amincisse bien le filament sans le rompre ni sans faire fondre les filaments ensemble. Dans le cas de filaments en adipamide de polyhexaméthylène, de téréphtalate de polyéthylène et de polypropylène, le godet peut être disposé n'importe où à une distance comprise entre 45 cm et 3 m en dessous de la face de la filière.
Lorsqu'on travaille avec des filaments provenant de polymères organiques synthétiques tels que les types de polymères énumérés ci-dessus, la vitesse périphérique du godet doit être suffisamment élevée pour orienter les macromolécules des filaments, ainsi que pour les amincir.
La vitesse périphérique nécessaire pour amincir et orienter les filaments dans la mesure voulue, laquelle vitesse est en rapport avec les caractéristiques de conception du godet, ses dimensions et sa vitesse de rotation, varient suivant le polymère qui est filé et les conditions de traitement, telles que la viscosité de sortie du polymère, c'est-à-dire la viscosité du bain fondu au moment de l'extrusion, la vitesse d'extrusion et la distance linéaire séparant la face de la filière et le godet.
En ce qui concerne des filaments d'adipamide de polyhexaméthylène, de téréphtalate de polyéthylène et de polypropylène, on peut obtenir un degré raisonnable d'orientation des macromolécules qui se manifeste par des mesures de biréfringence et de caractéristiques telles que la ténacité et l'extensibilité pour des vitesses périphériques supérieures à 2 100 m par minute. Des vitesses périphériques inférieures à 2 100 m par minute produisent des filaments à faible ténacité et d'utilisation limitée. Au-dessus de 2 100 m par minute, on peut augmenter la vitesse périphérique jusqu'à ce qu'il se produise des ruptures excessives de filaments. La vitesse périphérique maximale qui peut être utilisée sans rupture excessive de filaments est déterminée principalement par la vitesse d'extrusion.Lorsqu'il se produit des ruptures excessives de filaments à la filière pour une vitesse périphérique particulière, on peut alors la réduire et adopter des vitesses d'extrusion plus élevées.
La meilleure orientation des macromolécules qui provient de vitesses périphériques plus élevées est associée à une diminution du denier du filament et par suite un compromis doit être réalisé entre l'orientation et le denier du filament. Avec des polymères tel que l'adipamide de polyhexaméthylène, le téréphtalate de polyéthylène et le propylène, des vitesses périphériques comprises entre 2 700 et 3 000 m par minute donnent des deniers de filaments compris entre 1,2 et 6 suivant principalement la vitesse d'extrusion. Du fait que des filaments présentant un denier inférieur à 1 ne sont pas très utiles, cette réduction de denier impose également une limite supérieure à la vitesse périphérique du godet.Des vitesses périphériques élevées pour le godet, bien qu'essentielles pour mettre en u̇vre de la façon la plus satisfaisante le processus lorsqu'on utilise des polymères organiques synthétiques dont les macromolécules peuvent être orientées et qui sont filées à l'état fondu comme sources de filaments, sont utilisées également d'une façon avantageuse avec d'autres matières polymères. Il en est ainsi par suite de l'équivalence entre la vitesse périphérique et la vitesse de filage.Par suite, des vitesses périphériques élevées sont associées avec une amélioration de la productivité du composant d'enroulement et avec la réalisation d'un procédé d'enroulement qui est favorable du point de vue économique.
Du fait que la vitesse périphérique du godet est déterminée par ses dimensions, en particulier son diamètre dans la région où le filament est conduit autour du godet, et sa vitesse de rotation, on peut obtenir une vitesse périphérique donnée soit en faisant tourner un godet relativement petit à une vitesse relativement élevée, soit en faisant tourner à une vitesse plus faible un corps plus grand. Un exemple permettra de rendre ceci clair. On considérera le godet représenté sur la figure 6.A une vitesse de rotation de 6 000 tours par minute, sa vitesse périphérique à sa jupe où son diamètre est de 73 mm, est approximativement de 4 500 m par minute. Une vitesse périphérique équivalente pourrait être obtenue en utilisant un godet de forme cylindrique semblable, mais ayant un diamètre de 150 mm qui tournerait à 2 850 tours par minute.
L'utilisation d'un godet relativement grand pour obtenir une vitesse périphérique élevée est associée à certaines difficultés. Par exemple, du fait que la longueur des boucles s'étendant axialement dans la gaine est en rapport direct avec la longueur du filament qui est déposé autour et le long du godet au cours d'un simple mouvement de déplacement transversal, le filé qui est fourni par le manchon retiré d'un grand godet (grande longueur et/ou grand diamètre) tend à contenir des boucles longues et ceci a un effet nuisible sur la structure du filé et sur les caractéristiques qu'il présente. De plus, des difficultés peuvent être rencontrées pour retirer le manchon du godet d'une façon ordonnée et progressive.De plus, un grand corps présente une vitesse d'éclatement plus faible, et il occupe une plus grande quantité de l'espace limité qui se trouve en dessous d'un poste de filage que ne le fait un corps plus petit.
Pour toutes ces raisons, il est préférable d'obtenir les vitesses périphériques élevées voulues en faisant tourner à une vitesse relativement élevée un petit godet. L'utilisation de vitesses de rotation élevées pour le godet est également avantageuse d'une façon qui sera expliquée plus complètement ciaprès par le fait qu'elle permet de tordre le faisceau volumineux de boucles autour du toron de l'âme et de former une gaine approximativement tubulaire relativement serrée.
Pour permettre de mieux apprécier l'expression godet relativement petit , on a donné en détail ici les dimensions des godets représentés sur les figures de 4 à 6.
Ces godets tournant à 18 000 tours par minute, on obtient des vitesses de rotation périphériques à la jupe de 4 587, 4 239 et 4 061 m par minute respectivement, et ces vitesses sont suffisantes lorsqu'on traite des polymères organiques synthétiques filés à l'état fondu pour leur donner une certaine orien- tation utile des macromolécules. Ces godets suffisent pour collecter, sous la forme d'un manchon, jusqu'à 25 filaments présentant des deniers pouvant aller jusqu'à 6 et le manchon peut être retiré facilement de ces godets d'une façon ordonnée et progressive.
La limite supérieure des dimensions de godet compatible avec l'enlèvement ordonné et progressif du manchon et la formation de la gaine ayant la structure voulue dépend de facteurs tels que le profil du godet, sa vitesse de rotation et la vitesse du mouvement transversal, mais des godets de grand diamètre ont tendance à produire des àcoups sur le manchon pendant son retrait; et ces à-coups )) se traduisent par la formation d'une gaine de denier nettement irrégulier et par suite un filé à âme d'utilité limitée, ainsi que des ruptures du filament ou des filaments, ce qui a pour résultat d'interrompre le processus.
Comme mentionné précédemment, le filament qui se déplace vers le bas est conduit à travers un mécanisme animé d'un mouvement de va-et-vient qui imprime un mouvement de va-et-vient au filament de façon à l'étaler par-dessus la surface du godet sous la forme d'un manchon comprenant une série d'hélices superposées et reliées entre elles. Ce mécanisme est disposé à une courte distance audessus du godet. S'il est placé trop loin du godet, il perd une certaine partie de son efficacité pour étaler le filament par-dessus la surface de celui-ci, tandis que s'il est trop rapproché du godet, des difficultés peuvent se présenter alors pour monter l'appareil. L'emplacement optimum de ce mécanisme est déterminé en l'écartant du godet jusqu'à ce que le montage de l'appareil puisse être effectué sans difficulté.Lorsque l'appareil fonctionne avec un mécanisme de mouvement à va-et-vient du type dans lequel on fait passer le filament à travers un guide-fil porté par une barre à mouvement de va-etvient recevant un mouvement de va-et-vient par un moyen mécanique, hydraulique, électromagnétique ou un autre moyen semblable, et lorsqu'on utilise les godets représentés sur les figures de 4 à 6, cette distance optimale est comprise entre 2,5 et 15 cm au-dessus du godet, et plus couramment entre 3,8 et 10 cm au-dessus de lui.
Pour mettre en u̇vre de la façon la plus satisfaisante le procédé de la présente invention, il est avantageux que le mécanisme de déplacement à va-et-vient ait une vitesse de va-et-vient qui soit relativement élevée par rapport aux vitesses utilisées d'habitude pour l'enroulement de filaments continus et en faire des paquets dans une machine de filage de filaments continus. Un dispositif qui peut déplacer le filament d'un mouvement de va-et-vient le long du godet et qui convient pour être utilisé dans l'ensemble d'appareil de la figure 1, ou bien des figures 2-3, est représenté suivant une vue en plan sur la figure 7.
En se reportant à cette figure, le mécanisme de mouvement à va-et-vient comprend une barre à mouvement de va-et-vient en métal mince 50, dont une extrémité 51 est serrée sur l'extrémité d'un bloc de fer 52 en forme de U et dont l'autre extrémité 53 porte un léger guide-filament 54 à deux languettes réalisé à l'aide de deux broches en céramique d'un diamètre de 1,6 mm et d'une longueur de 12,5 mm. Le bloc de fer 52 sert de noyau à un électro-aimant indiqué d'une façon générale par la référence numérique 55 et dont la partie centrale 56 est entourée par un fil bobiné suivant une bobine 57 qui est connectée par l'intermédiaire d'un transformateur variable à une source (ni l'un ni l'autre ne sont représentés) fournissant un courant alternatif de 50 périodes par seconde.Un redresseur 58 formé par une diode au silicium est connecté en série avec la bobine de l'électro-aimant de façon à ne laisser passer que des demi-périodes alternées du courant. Le flux induit dans le noyau en fer 52 imprime un mouvement de va-et-vient à la barre 50 qui est en porte-à-faux, laquelle barre est accordée de façon à se déplacer vers l'avant et vers l'arrière à la vitesse voulue de 50 périodes par seconde en réglant sa longueur libre. Le mouvement de va-et-vient a une nature sinusoïdale avec une amplitude (entre crêtes) de 3,8 cm environ.
La figure 8 représente une variante de mécanisme de déplacement à va-et-vient à grande vitesse, dont le fonctionnement est mécanique au lieu d'être électrique et qu'on peut utiliser dans l'ensemble d'appareil de la figure 1 ou bien des figures 2-3.
Sous sa forme essentielle, ce mécanisme comprend un agencement servant à transformer le mouvement de rotation d'une manivelle en un mouvement rectiligne, ce dernier agissant sur une barre de déplacement de va-et-vient par l'intermédiaire d'une biellette, et en utilisant une tête de bielle fondue afin de supprimer les irrégularités du mouvement qui sont communes à tous les dispositifs de manivelle ordinaires. En se reportant à la figure, le filament qu'on fait passer vers le godet est porté à travers un guide-fil en céramique 60 fixé à une extrémité d'une barre à mouvement de va-et-vient légère 61 en acier tubulaire qui est articulée à son autre extrémité sur une console 44. La barre est également fixée à une biellette 63 par une broche 64 qui peut se déplacer le long d'une fente longitudinale 65 formée dans la barre.On voit, en examinant la figure que si la biellette reçoit un mouvement de va-et-vient, un mouvement semblable se trouve imprimé à la barre. Pour assurer ce mouvement de va-et-vient, la bielle est fixée rigidement à une tête de bielle 66 qui présente une fente 67 à l'intérieur de laquelle est disposé un bloc coulissant 68. Le bloc est relié par l'intermédiaire d'un bouton 69 à une manivelle 70 fixée à une extrémité d'un essieu 71 qui est mis en rotation à une vitesse uniforme par un moteur électrique commandé par un transformateur variac (dont aucun d'eux ne sont représentés). Ainsi, au moyen de la manivelle en rotation, un mouvement de va-et-vient continu est transmis par l'intermédiaire de la bielle à la barre 61 qui en avançant et en reculant alternativement décrit un arc.Par suite de sa simplicité, ce mécanisme présente un fonctionnement sûr et il est capable d'atteindre des vitesses de mouvement de vaet-vient allant jusqu'à environ 100 périodes par seconde. Ce mouvement a une nature essentiellement sinusoïdale et on peut facilement modifier sa vitesse et régler son amplitude, cette dernière suivant la longueur du godet le long duquel le filament doit être enroulé.
En fonctionnement, la barre à mouvement de va-et-vient (50 ou 61) dans les mécanismes représentés sur les figures 7 et 8 est mise en position dans un plan horizontal essentiellement perpendiculaire au grand axe du godet, de sorte que le filament qui traverse le guide-fil reçoit un mouvement de va-etvient le long du godet.
On peut utiliser un mécanisme à mouvement de va-et-vient différent des deux mécanismes qui ont été représentés et il n'est pas nécessaire que le mouvement de va-et-vient soit imprimé au filament en lui faisant traverser un guide-fil formé dans une barre à mouvement de va-et-vient mobile. Par exemple, le mécanisme peut fonctionner d'une façon pneumatique en faisant traverser par le filament une zone dans laquelle il est soumis à un courant d'air transversal dont la direction alterne rapidement et d'une façon continue.
On peut obtenir un effet semblable par un procédé électrostatique en faisant passer le filament entre deux plaques dont on inverse rapidement et d'une façon continue la polarité.
Par suite du mouvement axial qui est imprimé au filament par le mécanisme de déplacement de vaet-vient et également par suite du mouvement de rotation du godet, le filament est enroulé autour du godet suivant une série d'hélices superposées et reliées entre elles qui forment un manchon approximativement tubulaire autour du godet.
La figure 9, représente schématiquement la configuration que prend le filament enroulé autour du godet pendant un cycle de mouvement de va-etvient complet. Initialement, le filament avance le long du godet dans un sens suivant une hélice à main droite 72. Au point X qui correspond à l'extrémité droite du cycle de déplacement de vaet-vient, il se produit une inversion du sens suivant lequel le filament se déplace le long du godet et il se forme une seconde hélice 73, qui dans ce cas est une hélice à gauche qui recouvre la première hélice. Les deux hélices contiennent le même nombre de spires et ont la même longueur qui correspond approximativement à l'amplitude du mouvement de déplacement de va-et-vient.La structure formée par un seul mouvement de va-et-vient complet comprend les deux hélices superposées et reliées entre elles 72 et 73 de sens opposé, bien qu'elles aient été produites suivant le même sens de rotation.
Cette double structure hélicoïdale constitue une couche du manchon qui est formée sur le godet et, pour des raisons de commodité dans cette description, on utilisera le terme couche pour indiquer la double structure hélicoïdale formée pendant un mouvement de déplacement à va-et-vient complet.
Une couche, lorsqu'on la projette sur un plan horizontal, tel que le plan développé représenté sur la figure 10, décrit une série de courbes reliées entre elles, dont la configuration est semblable à certains types de figures de Lissajou qui sont connues en mathématiques. La configuration du filament à l'intérieur d'une couche se réfléchit dans la structure des boucles complexes s'étendant axialement à la gaine comme expliqué avec plus de détails ciaprès.
La structure caractéristique de la gaine qui entoure les filés à âme de la présente invention et les caractéristiques qu'elle présente dépendent de la formation sur le godet d'un ensemble transitoire ayant la forme d'un manchon réalisé par une série de couches dont chacune a été formée par un seul mouvement de déplacement à va-et-vient, du retrait ordonné et progressif du manchon du godet et de l'enroulement relativement serré du manchon retiré autour d'un toron d'âme avançant d'une façon continue qui a été introduit à l'intérieur du manchon. Lorsqu'on utilise les vitesses périphériques élevées avantageuses pour le godet, la formation d'un tel manchon, en supposant la vitesse de retrait habituellement faible, dépend de la grande vitesse du mouvement de vaet-vient dans le mécanisme de déplacement à va-etvient.
De plus, l'angle d'hélice des spires à l'intérieur d'une couche est déterminé par la vitesse périphérique du godet, le profil du godet et la vitesse du mouvement de va-et-vient suivant lequel le mécanisme fonctionne, et une vitesse élevée de mouvement de va-et-vient se traduit par un angle d'hélice relativement important. Lorsqu'on utilise le mécanisme de déplacement à va-et-vient de la figure 8 avec une vitesse de mouvement de va-etvient de 80 cycles ou périodes par seconde, et le godet de la figure 6 avec une vitesse périphérique de 4 500 m par minute, les filaments au point milieu du mouvement de déplacement de va-et-vient se croisent suivant un angle de l'ordre de 18[deg].
Un angle d'hélice de valeur importante améliore l'interaction par frottement qui s'effectue entre les couches successives et entre les deux hélices de la même couche et permet d'aligner les spires des hélices dans des positions qui conviennent mieux pour le retrait du manchon.
La vitesse de mouvement de va-et-vient minimum compatible avec la formation d'une gaine satisfaisante et avec le fonctionnement régulier du processus dépend des caractéristiques de conception du godet, de ses dimensions, de sa vitesse périphérique, delà vitesse à laquelle le manchon est retiré du godet et de facteurs variables analogues.
En ce qui concerne les mécanismes de déplacement à va-et-vient des figures 7 et 8, lorsqu'on les utilise avec les godets représentés sur les figures de 4 à 6 et d'autres godets de dimensions semblables fonctionnant à des vitesses périphériques comprises entre 2 100 et 6 000 m par minute, et en retirant le manchon à une vitesse pouvant atteindre jusqu'à 150 m par minute, on peut faire varier la vitesse de mouvement de va-et-vient sur une gamme étendue supérieure à 600 cycles par minute et de préférence supérieure à 1000 cycles par minute. Des vitesses de mouvement inférieures à 600 cycles par minute sont associées à des ruptures fréquentes au cours du processus et se traduisent par une gaine présentant un denier nettement irrégulier et par suite un filé à âme d'utilité limitée.Avec des vitesses périphé. riques inférieures à 2 100 m par minute, la vitesse de déplacement de va-et-vient peut d'une façon correspondante être inférieure à 600 périodes par minute et donner cependant une gaine suffisamment uniforme, présentant de bonnes caractéristiques.
Pour obtenir une gaine présentant la structure voulue, à partir d'un manchon approximativement tubulaire qui se forme autour du godet, il faut en premier lieu enlever progressivement les couches de l'intérieur du manchon. Ceci est réalisé en exerçant une traction sur le manchon qui provient de l'association de la structure retirée et du toron de l'âme qui avance continuellement. Cet effet de traction produit le mouvement du manchon le long de la surface inclinée du godet et l'écarte de celui-ci, soit dans la même direction que celle du mouvement vers l'avant initial, soit en sens inverse à travers le passage s'étendant axialement en association avec le toron de l'âme. Les couches qui se trouvent à l'intérieur du manchon sont en général retirées suivant l'ordre suivant lequel elles ont été assemblées autour du godet.Cependant, par suite de la bonne interaction par frottement et de la cohérence qui existe entre des couches voisines et qui sont dues aux vitesses de déplacement de vaet-vient élevé utilisé, un effet de traction est exercé par une couche donnée lorsqu'elle se déplace sur les couches successives, de sorte que tout le manchon avance vers le bas de la surface inclinée du godet en association avec le toron de l'âme, suivant une structure intégrale. Lorsqu'on inverse la direction du mouvement vers l'avant pendant le retrait des couches, les couches étant enlevées le long du passage s'étendant axialement, il se produit alors en même temps un retournement des couches. Du fait que le manchon se déplace sous la forme d'une structure intégrale, ce renversement s'effectue d'une façon commandée.Le manchon constitue essentiellement un ensemble transitoire, du fait que bien qu'il s'avance continuellement par suite du dépôt de couche supplémentaire autour de sa surface extérieure, il est continuellement et simultanément diminué par le retrait des couches intérieures. Une fois que le retrait des couches a commencé et à condition de maintenir une vitesse constante de retrait, c'est-à-dire la vitesse du toron de l'âme, on obtient un état d'équilibre entre l'accumulation des couches à l'intérieur du manchon et le retrait comme composant d'enroulement. Le manchon qui se trouve sur le godet après le début du retrait des couches est constitué par une série de couches disposées suivant un système superposé mais les couches successives étant disposées suivant des positions décalées les unes par rapport aux autres.
Les figures 11 et 12 représentent d'une façon schématique et théorique les relations qui existent entre les couches successives reliées entre elles se trouvant sur le godet et elles représentent le phénomène qui se produit pendant le mouvement du manchon à partir du godet et son mouvement lorsqu'il s'écarte du godet le long de son axe de révolution et son association avec le toron de l'âme.
Les figures 13 et 14 sont des illustrations comparables de ce qui se passe lorsque le manchon, au lieu d'être écarté du godet le long de l'axe de révolution, est retourné et déplacé le long du passage s'étendant axialement (comme dans l'ensemble d'appareil des figures 2-3).
Dans les vues en coupe transversale schématique des figures 11 et 13, une couche 75 venant d'être déposée recouvre la couche 76 qui a été déposée immédiatement avant, mais qui, dans l'intervalle de temps qui s'est écoulé après sa formation, a été déplacée vers le bas le long de la surface inclinée du godet sous l'effet de la traction exercée par la couche 77 qui s'est déplacée et est sortie complètement de la surface du godet sur la figure 11 et partiellement sur la figure 13. En se reportant à cette dernière figure, l'extrémité avant de la couche 76 est tirée et tournée suivant une position lui permettant de se déplacer le long du passage, sous l'effet de traction exercée par la couche 78 qui s'est écartée complètement de la surface du godet en association avec le toron 26 de l'âme.De plus, la couche 78, par suite de l'inversion du sens de son mouvement vers l'avant, qui se produit plus ou moins simultanément avec son mouvement de sortie de la surface, a été retournée sens dessus dessous.
Les boucles de longueurs relativement courtes, dont aucune n'est représentée, mais qui existent toujours dans n'importe quelle couche et qui s'étendent vers l'extérieur depuis celle-ci lorsqu'elle se trouve sur la surface du godet, sont transférées, par suite du retournement, à l'intérieur de la bande creuse volumineuse qui enveloppe le toron de l'âme. Dans les vues en coupe des figures 11 et 12, le manchon, dont seulement un petit nombre des nombreuses couches qui le composent sont représentées réellement, est constitué par une structure imbriquée, les couches reliées entre elles étant disposées les unes sur les autres mais dans des positions décalées les unes par rapport aux autres.Du fait que chaque couche comprend deux hélices se recouvrant et reliées ensemble qui sont produites autour du godet qui sert d'ossature, la structure réelle du manchon ressemble plus à celle qui est représentée sur les vues latérales des figures 12 et 14, chaque couche ayant une partie variable de sa longueur à l'intérieur de la couche qui est assemblée immédiatement après elle et à laquelle elle est en liaison. Ainsi, la couche 76 est contenue pour une partie de sa longueur par la couche 75, les deux couches étant en liaison par l'intermédiaire de la continuation de l'hélice composant la couche 76, comme l'une des hélices de sens opposé, dans la couche 75. D'une façon semblable, la couche 78 est contenue pour une partie de sa longueur par la couche 77.Un agencement tel que celui qui est représenté dans les figures 11-14, assure une bonne interaction de frottement entre les couches superposées et ceci facilite l'enlèvement du manchon comme structure intégrale en conservant les positions relatives décalées entre les couches successives et en cas de besoin, comme sur les figures 13 et 14, en le retournant d'une façon réglée.
La perte du support formé par le godet lorsque la couche quitte sa surface se traduit par un aplatissement des hélices reliées en série qui le composent. En même temps qu'elles s'aplatissent, les hélices d'une couche sont allongées dans le sens axial sous l'influence de l'élan qui leur est imprimé par l'effet de traction dû au choc et à l'association de la structure retirée et du toron de l'âme qui avance continuellement. La somme de cet allongement axial et de cet aplatissement des hélices se traduit par la formation d'une bande creuse volumineuse composée essentiellement de boucles relativement longues comprenant deux branches, chaque branche provenant d'une hélice composante de la couche, lesquelles branches sont entrelacées et par suite stabilisées du fait que les branches se croisent l'une l'autre en un nombre de points variables le long d'une boucle.Les boucles de ce type général seront appelées par commodité par la présente description des boucles complexes afin de les distinguer des boucles en général plus courtes et d'habitude moins compliquées qui existent toujours et qui dans les cas où le manchon est retourné, sont transférées de la périphérie à l'intérieur de la bande creuse volumineuse qui sert de composant d'enroulement.
La figure 15 représente la structure des couches qui sont assemblées autour du godet, les relations qui existent entre deux couches et l'aplatissement de l'une d'entre elles à mesure qu'elle quitte le godet et s'en écarte le long de l'axe de révolution, ainsi que son allongement suivant une boucle qui constitue une boucle s'étendant axialement dans la gaine résultante du filé. La figure 16 est une vue comparable qui peut s'appliquer au cas où le manchon est retourné en même temps qu'il est retiré et qu'il s'en va en traversant le passage s'étendant axialement.
En se reportant à ces figures, une couche 80 qui vient d'être déposée comprend deux hélices 81 et 82 étalées sur la longueur du godet, l'hélice à gauche 82 recouvrant l'hélice à droite 81 et les hélices étant reliées en série à l'extrémité gauche du godet par l'intermédiaire de la corde commune 83 qui constitue l'extrémité arrière de la couche 80.
Chacune des hélices contient cinq spires et deux spires 84 et 85 de l'extrémité avant de l'hélice 81 déposée en premier ont quitté le godet sous l'influence de l'effet de traction exercée par la couche 87 déposée sur le godet immédiatement avant la couche 80.
La couche 80 est reliée à son extrémité avant 86 à la couche 87. La couche 87 qui est constituée de même par deux hélices à cinq spires reliées en série a, sauf pour son extrémité arrière, quitté entièrement la surface de retenue du godet, et dans l'agencement représenté sur la figure 16, a pénétré dans le passage formé à l'intérieur du godet, ce qui a eu pour résultat de la retourner sens dessus dessous. Que le retrait soit accompagné ou non de retournement, la couche s'aplatit dans le sens vertical et s'allonge dans la direction longitudinale en formant ainsi une boucle longue comportant des branches entrelacées par suite des croisements des branches qui se produisent aux points nodaux (au nombre de cinq) qui correspondent au point de la couche initiale où une hélice croise l'autre.
Sur la figure 16, l'extrémité arrière de la couche 87 s'étend vers l'extérieur depuis la surface du godet suivant une boucle 88 relativement courte. Cette boucle courte est due à l'action de la force centrifuge provenant de la rotation du godet sur une spire individuelle enroulée peu serrée d'une hélice de la couche 87. Au moment du retournement de la couche, cette boucle 88 se trouvera transférée à l'intérieur et occupera une position approximativement centrale dans la bande creuse volumineuse qui est alignée d'une façon essentiellement parallèle à son grand axe.Deux de ces boucles alignées, qui auparavant s'étendaient vers l'extérieur depuis la surface du godet sont indiquées par la référence numérique 89, cette boucle comprenant l'extrémité avant 86 de la couche 80, et la référence 90, cette boucle provenant d'une spire de l'hélice extérieure de la couche 87. Ces boucles en saillie existent toujours dans le manchon et bien que dans les cas où le composant d'enroulement provient d'un manchon sans qu'il soit retourné (fig. 15), la gaine résultante contient d'une façon prédominante des boucles s'étendant axialement, qu'elles soient complexes ou courtes, tordues autour de toron de l'âme, le retournement assurant que ces boucles qui initialement faisaient saillie sont noyées dans la gaine.Le transfert de ces boucles courtes de la périphérie du manchon à l'intérieur de la gaine a parfois pour résultat de donner un toucher amélioré et une meilleure uniformité du denier.
On se rend compte que les figures de 11 à 16 sont schématiques et quelque peu théoriques du fait qu'en fonctionnement réel, le manchon qui se constitue sur le godet contient normalement un plus grand nombre de couches et en ce qui concerne leur nombre, la finesse des filaments et les vitesses mises en oeuvre, il est impossible de déterminer avec une précision complète ou d'enregistrer la structure du manchon, et les séries compliquées d'événements qui se produisent pendant son retrait.
Cependant, des photographies à grande vitesse et des essais sur des modèles, tout en mettant en lumière la complication de la structure, vérifient la validité essentielle de l'analyse de la structure du manchon et de celle de l'explication des phénomènes qui se produisent pendant son retrait, et lorsque cela a lieu, de son retournement, qui ont été données plus haut. En particulier, ces techniques confirment - qu'un grand nombre de couches s'accumulent sur le godet de façon à former un manchon, que le manchon avance progressivement et en ordre d'une façon générale vers le bas et hors du godet, les couches se déplaçant approximativement suivant l'ordre dans lequel elles sont déposées, mais tout l'ensemble se déplaçant sur une structure intégrale et cohérente.De plus, elles confirment également que le manchon en quittant la surface du godet s'aplatit et que les hélices qui forment ses couches sont allongées axialement suivant des boucles longues complexes. Les photographies à grande vitesse et les essais effectués avec des systèmes de modèles confirment également que pendant le retournement qui, lorsqu'il a lieu, se produit plus ou moins en même temps que les couches quittent la surface du godet, les boucles en saillie vers l'extérieur sont transportées à l'intérieur de la bande creuse volumineuse résultante qui enveloppe le toron de l'âme.L'enlèvement du manchon d'une façon ordonnée et progressive implique que les couches y sont disposées suivant des positions superposées mais décalées et c'est le fait que cet agencement est conservé pendant et après le retrait et lorsqu'il a lieu, le retournement, qui donne à la gaine des filés à âme de la présente invention sa structure caractéristique et certaines de ses caractéristiques avantageuses.
Par suite de la rapidité des événements, un certain nombre de couches quittent la surface du godet pratiquement d'une façon instantanée, bien que dans l'ensemble les positions décalées soient maintenues, de sorte que la bande creuse volumineuse résultante qui enveloppe le toron de l'âme et qui est alors tordue autour de celui-ci comprend essentiellement des boucles s'étendant axialement reliées en série, un grand nombre des boucles étant contenues pour une partie variable de leur longueur par une autre boucle.
La figure 17 représente d'une façon schématique, à une échelle considérablement agrandie, une petite section de la bande creuse qui enveloppe le toron de l'âme 26 disposé au centre et qui provient d'un manchon comportant des couches semblables aux deux couches représentées sur la figure 15.La figure 18 est une vue comparable d'une bande creuse provenant d'un manchon contenant des couches semblables aux deux couches représentées sur la figure 16 et qui est retourné plus ou moins en même temps qu'il est retiré.
Les deux structures représentées comprennent un emboîtement de boucles reliées en série s'étendant essentiellement d'une façon axiale et qui entourent le toron de l'âme 26 qui est disposé au centre.
Dans les deux structures, une boucle 92 présente son extrémité fermée 93 à l'extrémité gauche de la section et s'étend le long de celle-ci de façon à se terminer par son extrémité avant 94. Une branche 95 de la boucle, du fait qu'elle provient d'une hélice sous-jacente dans la couche initiale, s'étend légèrement plus loin vers l'avant que l'autre branche 96 de la boucle. Les deux branches de cette boucle complexe sont entrelacées par suite du croisement des branches qui se produit en cinq points nodaux (a-e). Cet entrelacement enclenche les branches l'une avec l'autre et stabilise de cette façon les boucles complexes, et il est dû à la formation de la boucle à partir d'une couche qui comprend deux hélices se recouvrant, reliées en série de sens opposé.Le nombre de points nodaux qui existent correspond au nombre de spires existant à l'intérieur de chaque hélice de la couche.
Le fait de conserver pendant et après le retrait et le retournement les positions relatives superposées mais décalées des couches du manchon se retrouve dans la structure de la bande creuse qui enveloppe le toron 26 de l'âme. Ainsi, la boucle 92 est contenue par une autre boucle complexe s'étendant axialement 99 provenant de la couche immédiatement suivante à l'intérieur du manchon et les deux boucles sont reliées entre elles par l'intermédiaire de la corde commune 100.
Les branches de la boucle 99 sont entrelacées d'une façon semblable à celle de la boucle 92. De plus, la boucle 92 elle-même enveloppe une autre boucle complexe 101, dont l'extrémité fermée 102 se trouve approximativement à mi-chemin le long de la boucle 92. Cette boucle se trouve également à l'intérieur d'une autre boucle complexe 103 dont une partie seulement est représentée. L'agencement général dans les deux structures est celui d'un emboîtement de boucles reliées entre elles et s'étendant axialement qui présentent une structure complexe.
Dans le cas où la bande creuse provient d'un manchon qui a été retourné plus ou moins en même temps qu'il a été retiré, il contient à l'intérieur de l'emboîtement des boucles complexes s'étendant axialement un certain nombre de boucles courtes. La figure 18 représente schématiquement une telle bande creuse enveloppant le toron 26 de l'âme qui est disposé au centre, et deux de ces boucles courtes disposées à l'intérieur de la bande et alignées d'une façon essentiellement parallèle au toron de l'âme, comme indiqué par les références numériques 97 et 104.
Initialement, c'est-à-dire lorsque le manchon se trouvait sur le godet, ces boucles s'étendaient vers l'extérieur depuis la masse principale, mais par suite du retournement, elles ont été transférées à l'intérieur et par suite noyées à l'intérieur de la bande. La boucle 97 dont l'extrémité fermée 98 s'étend jusqu'à l'extrémité fermée 93 de la boucle complexe 92, provient de la spire médiane de l'hélice extérieure de la couche d'où provient la boucle 92. Les branches de la boucle 92 se raccordent en deux points avec la branche 94 de la boucle complexe.La boucle 104, dont une longueur vers son extrémité fermée 105 se trouve à l'intérieur de la boucle 97, provient de la partie de la couche qui constitue la corde commune entre ses hélices composantes, et par suite les branches de la boucle se raccordent à des branches différentes de la boucle complexe 92. Ces deux boucles sont représentées comme comportant la torsion qui leur est appliquée, ainsi que dans les boucles complexes, bien que pour des raisons de clarté on ait supprimé la torsion qui existe dans les boucles complexes lorsque les couches quittent la surface du godet.
Les boucles qui se trouvent à l'intérieur de la bande creuse sont rarement disposées d'une façon aussi uniforme que les représentations schématiques des figures 17 et 18, mais en dépit d'une certaine dislocation et d'un certain dérangement pour des raisons qui seront indiquées ci-après, les configurations prises par les boucles et représentées sur les figures 17 et 18 se présentent avec une constance suffisante pour donner une section droite, prise à des intervalles au hasard sur la longueur, présentant approximativement le même nombre de filaments.
Lorsque la bande creuse volumineuse de déplace en association avec le toron de l'âme qui avance continuellement, une torsion lui est appliquée. La torsion qui provient de la rotation du corps qui tourne d'une façon relativement rapide par rapport au toron de l'âme resserre la bande, de sorte que les boucles qui y existent tournent autour du toron de l'âme sous la forme d'un enroulement relativement serré.
Pour localiser l'association de la bande creuse volumineuse et du toron de l'âme dans une région déterminée, il peut être avantageux, comme mentionné précédemment, de faire passer la structure composite à travers un élément de guidage qui peut, comme dans l'ensemble d'appareil des figures 1 à 3, être constitué par un tube fixe.
Le tube fixe doit avoir un alésage présentant un diamètre, ou un moindre diamètre, d'une dimension telle que les boucles qui constituent la bande viennent en contact de frottement avec sa surface interne de telle sorte que la bande subit une constriction et que son enroulement autour du toron de l'âme est facilité. Le choix d'un diamètre approprié pour obtenir ce résultat dépend du diamètre de la structure composite qu'on doit faire passer à travers le tube, et il est déterminé en particulier en effectuant quelques essais simples.
En ce qui concerne un emplacement satisfaisant pour le tube, qui dépend d'un certain nombre de facteurs, on trouve en général qu'une certaine latitude dans des limites définies dans le fonctionnement du tube est permise et le mieux est de la déterminer empiriquement en faisant varier sa position le long du trajet suivi par la structure composite lorsqu'elle se déplace vers le dispositif de bobinage et en cas de besoin en effectuant des essais sur les filés à âme résultants.
Pour illustrer ce qu'en pratique on trouve satisfaisant comme emplacement du tube fixe lorsqu'on en utilise un, par exemple dans l'ensemble d'appareil de la figure 1, le tube peut être disposé le long de l'axe de rotation, son orifice d'entrée étant disposé à une distance comprise entre 8 et 30 mm du nez du godet. Lorsque l'ensemble d'appareil des figures 2-3 comprend un tube, celui-ci peut être disposé (partiellement ou entièrement) à l'intérieur du passage s'étendant axialement, son orifice d'entrée étant disposé approximativement au même niveau que le nez du godet ou à une distance de moins de 35 mm le long du passage.
Le filé à âme collecté sous la forme d'un paquet par le dispositif de bobinage est représenté sur les figures 19 et 20. Il comprend un toron d'âme 26 disposé au centre et une gaine continue approximativement tubulaire 110 qui entoure le toron de l'âme.
La gaine 110 est constituée par -une chaîne de boucles se recouvrant, reliées en série formées d'une façon prédominante par des boucles complexes qui sont disposées essentiellement suivant l'axe principal du filé à âme, les boucles individuelles étant tordues en hélice autour du toron de l'âme suivant des hélices plus ou moins régulières. Dans le filé à âme représenté sur les figures 19-20, l'angle de l'hélice est de l'ordre de 70[deg] mais il peut varier entre les différents filés à âme de la présente invention, bien que d'habitude ils soient compris dans une gamme de 30 à 80[deg].Les branches composantes 111 des boucles complexes, par exemple la boucle 112 sur la figure 20, par suite de la manière suivant laquelle le toron de l'âme est enveloppé par le composant d'enroulement, sont entrelacées autour du toron de l'âme, avec des points nodaux (a-b) disposés alternativement sur un côté du toron de l'âme et ensuite sur l'autre côté. En conséquence, le toron de l'âme disposé au centre traverse des boucles complexes individuelles et se trouve enfermé par elles. Cet agencement forme une gaine assez uniforme, relativement stable, c'est-à-dire qu'il y a peu de glissement entre elles et le toron de l'âme, la gaine s'opposant à être déroulée du toron de l'âme.
A l'intérieur de la gaine, un grand nombre de boucles, par suite de la façon progressive et ordonnée d'enlever le manchon du godet, sont disposées de telle sorte qu'elles se trouvent, pour au moins une partie de leur longueur, à l'intérieur d'une autre boucle de façon à former un emboîtement de boucles dont chacune est traversée par le toron de l'âme disposé au centre, les boucles avançant d'une façon générale le long du filé. Les boucles qui se trouvent à l'intérieur de l'emboîtement sont stabilisées par l'entrelacement des branches composantes autour du toron de l'âme. En plus de cet emboîtement des boucles, il y a toujours un certain nombre de boucles qui sont disposées plus ou moins au voisinage du toron de l'âme et qui sont alignées d'une façon essentiellement parallèle avec son grand axe.Ces boucles disposées au centre proviennent de boucles qui, lorsque le manchon se trouvait sur le godet, s'étendaient vers l'exté. rieur depuis celui-ci. Il va de soi que, par suite de la complication de la structure de l'âme, il est rarement possible de faire une distinction entre les deux types de boucles qui la composent, bien que leur présence puisse être déterminée en les observant au moment où la bande creuse est tordue autour du toron de l'âme.
De plus, l'agencement axial des boucles à l'intérieur de la gaine est plus compliqué que la description qui en a été donnée ci-dessus et, en particulier, il existe un entremêlement considérable entre des boucles voisines qui peut déformer l'emboîtement des boucles reliées entre elles, bien que dans l'ensemble l'agencement par emboîtement soit conservé. L'image d'ensemble donnée par la gaine est celle d'un ensemble de boucles reliées entre elles, dont chacune est traversée par le toron de l'âme, qui sont alignées dans une direction essentiellement parallèle au grand axe, bien qu'étant tordues en hélice dans cette direction autour du toron de l'âme.
Des coupes transversales faites au hasard le long du filé à âme présentent un nombre approximativement constant de filaments dans la gaine.
Le nombre de filaments qu'on trouve est en rapport avec la vitesse linéaire (E) suivant laquelle le filament ou les filaments sont enroulés autour du godet pour former un manchon, avec leur nombre (N) et avec la vitesse linéaire (W) à laquelle la gaine est retirée du godet. On peut trouver ce nombre en multipliant le rapport E sur W par N.
Les coupes transversales montrent souvent en plus des longueurs parallèles qui représentent les branches des boucles, l'extrémité courbe d'une ou plusieurs boucles.
Une caractéristique des filés à âme de la présente invention est le fait que la gaine approximativement tubulaire qui constitue l'enroulement présente une densité apparente élevée qui est due à la disposition des boucles disposées en hélices et reliées en série suivant des enveloppes plus ou moins concentriques par rapport au toron de l'âme autour desquelles elles sont enroulées. Cet agencement facilite l'enroulement serré des boucles autour du toron de l'âme de façon à donner un filé à âme qui non seulement présente une densité apparente élevée, mais encore un faible facteur de bouffant et une bonne stabilité dimensionnelle.
En chiffres, le toron d'enroulement dans le filé à âme de la présente invention présente d'habitude une densité apparente comprise dans une gamme allant de 0,15 à 1,0 g/em et un facteur de bouffant, tel que défini ici, inférieur à 10 %.
De plus, l'agencement des boucles donne aux filés à âme un toucher doux semblable à celui d'un filé de fibres discontinues filées. Les boucles individuelles qui composent le toron d'enroulement présentent des longueurs qui varient d'habitude de 12,5 mm à 46 mm.
Des microphotographies de tronçon de filés à âme selon la présente invention montrent la disposition hélicoïdale des boucles et leur association pour former une gaine approximativement tubulaire.
La gaine des filés à âme est suffisamment stable sans traitement de durcissement à la chaleur pour résister au déroulement, et cette stabilité et cette cohérence sont attribuées à un certain nombre de facteurs comprenant les suivants :
1. Le retordage du composant d'enroulement sous la forme de boucles reliées en série autour du toron de l'âme; 2. L'emplacement réel du toron de l'âme à l'intérieur d'un grand nombre de boucles complexes individuelles qui par suite sont enfilées par le toron de l'âme; et, 3. L'emmêlement, l'enclenchement et l'enchevêtrement qui se produit entre des boucles contiguës. Un autre facteur qui donne de la stabilité et de la cohérence aux composants d'enroulement dans les cas où il provient de filaments en matière plastique, par exemple des filaments en polyamide, réside dans le durcissement des boucles suivant des configurations hélicoïdales autour du toron de l'âme qui se produit d'une façon commode par leur transformation en structures cristallines.Le passage de l'état plastique à l'état cristallin peut se produire spontanément par suite de l'exposition du filé à âme à l'atmosphère ou bien il peut être produit ou accéléré en appliquant de la chaleur ou un milieu chimique.
Du fait que le retordage appliqué au faisceau de boucles dont provient la gaine est une fonction du mouvement de rotation du corps par rapport à la vitesse linéaire suivant laquelle la structure composite est enlevée par le dispositif de bobinage, il est déterminé par les conditions de travail suivant lesquelles on fait fonctionner l'appareil. Ainsi, par exemple, si les filaments sont avancés vers le corps à une vitesse de 3 000 m par minute, et que les boucles de filaments sont forcées de tourner à 15 000 tours par minute par suite de la rotation du corps à cette vitesse, avant d'être tirés de celui-ci, et en association avec le toron de l'âme et avant d'être enroulés à une vitesse de 75 m 15 000 par minute, le taux de retordage est 15 000 75 x 100 spires par centimètre ou deux spires par centimètre.Par suite, l'importance de la torsion qui est appliquée à la gaine et qui lui donne de la cohérence et de la stabilité, peut être réglée d'une façon simple et efficace. La torsion optimale pour obtenir les meilleures caractéristiques de la gaine dépend de son denier et les relations qui existent entre ces deux paramètres sont exprimées d'une façon concise au moyen du facteur de torsion. Celui-ci est défini (voir par exemple Textiles Terms and Définitions, 4e édition, publiée par Textile Institute) comme étant la torsion réelle divisée par la racine carrée du titre de coton qui est en rapport avec le denier.
Dans les filés à âme les plus satisfaisants de la présente invention, la gaine présente un facteur de torsion compris dans une gamme allant de 0,75 à 20 et compris la plupart du temps entre 1 et 16.
L'épaisseur de la gaine, qui est en rapport avec son facteur de torsion, est couramment telle que la gaine est de deux à six fois plus épaisse que le toron de l'âme.
L'ensemble d'appareil qui effectue l'enroulement des boucles autour du toron de l'âme est un appareil de faux-retordage, du fait que ni la filière, ni le paquet sur lequel le filé à âme est bobiné ne tournent autour de l'axe du filé.
De plus, du fait que la gaine est constituée par des boucles qui sont disposées en hélice autour du toron de l'âme, il doit y avoir une moyenne pour la longueur du filé à âme du fait qu'il y a autant de spires à droite du composant d'enroulement qu'il y a de spires à gauche, de sorte que nécessairement la gaine ne comporte pas de torsion réelle. En dépit de ces deux facteurs, la gaine, comme indiqué précédemment, présente des caractéristiques qu'on pourrait attendre d'une structure comportant une torsion réelle, et d'une façon remarquable sa résistance au déroulement du toron de l'âme, et le filé à âme constitue un produit stable qui peut être bobiné suivant un paquet classique et emmagasiné pendant une durée indéfinie. Par suite, dans cette description, la gaine sera considérée comme présentant une torsion réelle.
La présente invention va être illustrée maintenant par les exemples particuliers non limitatifs suivants :
Exemple 1. - Un ensemble d'appareil semblable à celui représenté sur la figure 1, dans lequel le corps creux en rotation était le godet représenté sur la figure 4, a été utilisé pour enrouler un filament de polyamide plastique, sous la forme de boucles reliées en série autour d'un toron d'âme constitué par un mono filament d'adipamide de polyhexaméthylène de 20 deniers. Le toron d'âme en Nylon a été tiré d'un paquet approprié, on l'a fait passer à travers le guide queue-de-cochon et les rouleaux d'avance avant de lui faire traverser le passage s'étendant axialement dans le godet (en pénétrant par la jupe et en sortant par le nez) et ensuite il a été repris par le dispositif de bobinage.
Lorsque le toron de l'âme a été mis sous une tension appropriée, par exemple de 10 g par denier, entre les rouleaux d'avance et le dispositif de bobinage, on a commencé à faire avancer le manchon autour du godet d'où le composant d'enroulement était tiré.
Dans ce but, on a extrudé de l'adipamide de polyhexaméthylène présentant une viscosité relative de 35 à travers des orifices d'un diamètre de 0,22 mm à travers une filière à un taux de 22,7 g par heure par orifice à une température de filière mesurée à celle-ci de 273 [deg]C dans l'air ambiant à 20 [deg]C et à une humidité relative de 55 %.
On a fait passer un de ses filaments à travers le guide-filament du mécanisme à déplacement de va-et-vient sinusoïdal représenté sur la figure 7, qu'on a fait fonctionner à une fréquence de 50 cycles par seconde avec une amplitude de 38 mm, et ensuite on l'a enroulé autour du godet de forme tronconique présentant les mêmes dimensions que le godet représenté sur la figure 4. Le godet a été entraîné par un moteur électrique à une vitesse de 18 000 tours par minute donnant une vitesse périphérique de 2 760 m par minute et il a été disposé à 65 cm en dessous de la face de la filière et 5 cm en-dessous du mécanisme de déplacement à va-et-vient.Le filament a été enroulé autour du godet sous la forme d'une succession de couches dont chacune d'elles, dans cet exemple particulier, avait la forme représentée sur la figure 9, à savoir deux hélices reliées en série, déposées en sens opposé sur une longueur de 38 mm de la surface du godet, une hélice recouvrant l'autre. Chaque hélice contenait trois spires de filaments, de sorte que six spires ont été déposées pour un mouvement de déplacement transversal complet. Le diamètre du manchon tubulaire conique résultant était de 63,5 mm à sa partie la plus large et 48,3 mm à sa partie la plus étroite.
Bien que la vitesse périphérique du godet ait varié pendant que le filament se déplaçait transversalement sur les 38 mm sur sa longueur dans la direction allant de sa jupe vers son nez, on a trouvé que le denier et la biréfringence du filament ainsi déplacé transversalement ont été sensiblement constants en tous points de cette longueur.L'absence de variations périodiques du denier et de biréfringence des filaments enroulés sur le godet peut s'expliquer probablement par le fait que les variations entre la vitesse périphérique maximum et la vitesse périphérique minimum le long du godet s'effectuent si rapidement qu'elles sont aplanies par l'élasticité propre du filament fourni et n'agissent pas sur l'amincissement et l'orientation, qui sont localisées d'une façon prédominante dans la région où le filament se trouve dans un état plastique extrêmement transitoire. Les mesures de biréfringence ont montré que le filament enroulé sur le godet était raisonnablement bien orienté.
Pour faire commencer l'enroulement, l'opérateur a retiré en le tirant le manchon longitudinalement du godet et l'a écarté de celui-ci dans la même direction que le toron de l'âme qui avançait continuellement en l'associant à ce toron. Pendant le même temps où il était écarté du godet, le manchon s'est aplati et s'est allongé pour former une bande creuse volumineuse enveloppant le toron de l'âme. L'association entre la bande et le toron de l'âme a été accompagnée par la rotation de la première, par suite du mouvement de rotation du godet autour du toron de l'âme de façon à former une gaine relativement serrée et approximativement tubulaire. L'effet de traction exercé sur la bande par le toron de l'âme a assuré que le retrait du manchon, une fois qu'il avait commencé, se poursuivait de lui-même.Pour localiser la région de l'association des deux composants et pour faciliter le resserrement de la bande creuse autour du toron de l'âme, un tube en métal fixe de 5 cm de long et d'un diamètre de 12,5 mm a été disposé le long de l'axe de révolution du godet, son orifice d'entrée se trouvant à environ 30 mm du nez de celui-ci. On a fait passer à travers ce tube la structure composite constituée par le toron de j'âme et par la bande creuse l'enveloppant et le contact de frottement entre le tube et la bande a aidé à faire tourner la bande autour du toron de l'âme.
Le filé à âme résultant, après avoir traversé un guide queue-de-cochon et après avoir tourné autour d'un rouleau de guidage à rotation libre, a été collecté à une vitesse de 30 m par minute, en utilisant un tambour à mouvement de va-et-vient sur un support pour former un paquet. Le filé à âme qui comprenait une gaine approximativement tubulaire entourant complètement un toron d'âme, présentait les caractéristiques suivantes :

La régularité du denier de ce filé à âme et des filés à âme des autres exemples a été mesurée en utilisant un dispositif d'essai d'irrégularité de filé de Fielden-Walker.
Le filament, qui sous la forme de boucles reliées en série constituait la gaine, présentait un denier moyen de 1,6 et une biréfringence moyenne de 0,035.
Le monofilament qui formait, sous la forme de boucles reliées en série disposées de façon à former un emboîtement, la gaine continue, a été enroulé autour du toron de l'âme alors qu'il se trouvait à l'état plastique, ce qui a facilité le resserrement et a assuré une bonne adaptation des formes des deux composants dans le filé. Au bout d'un bref intervalle de temps, par exemple de trente minutes dans une atmosphère assez humide, au moment où le filé se trouvait sur le paquet, il s'est produit une cristallisation importante et les boucles constituant la gaine ont été durcies en place.
Cette cristallisation, qui est accompagnée par le durcissement des boucles, peut être accélérée en faisant passer le filé avant de le collecter à travers de l'air chaud.
Il existait une bonne adhérence par friction entre la gaine et le toron de l'âme, et le filé présentait une bonne résistance (à l'état humide et à l'état sec) ainsi qu'une bonne stabilité, c'est-à-dire qu'il n'y avait que peu ou pas du tout de glissement entre la gaine et le toron de l'âme, de telle sorte que le filé pouvait être emmagasiné sur le paquet pendant une durée indéfinie. De plus, la gaine résistait aux essais tendant à la dérouler du toron de l'âme.
Le filé, qui avait l'aspect et le toucher d'un filé de coton doux allié à une bonne résistance à la traction, a pu être facilement teint, et des étoffes fabriquées à partir de ce filé présentaient un toucher doux et chaud avec une bonne résistance mécanique et une bonne résistance à l'abrasion. Exemple 2. - Un ensemble d'appareil semblable à celui représenté sur les figures 2-3 dans lequel le corps creux en rotation était le godet représenté sur la figure 4, a été utilisé pour enrouler un filament de polyamide plastique autour d'un toron d'âme constitué par un monofilament d'adipamide de polyhexaméthylène de 20 deniers.Le toron d'âme en Nylon a été tiré d'un paquet approprié, on l'a fait passer à travers le guide en queuede-cochon et les rouleaux d'avance avant de lui faire traverser dans le sens opposé au toron de l'âme de l'exemple précédent, le passage s'étendant axialement dans le godet (en pénétrant par le nez et en sortant par la jupe) et ensuite il a été pris par le dispositif de bobinage. Lorsque le toron de l'âme a reçu une tension appropriée, par exemple de 10 g par denier, entre les rouleaux d'avance et le dispositif de bobinage, un manchon a été avancé autour du godet en utilisant le même mode opératoire que dans l'exemple précédent.Pour faire commencer l'enroulement dans ce cas, l'opérateur a déplacé le manchon vers le bas de la surface du godet en le tirant et plus ou moins simultanément, il l'en a retiré longitudinalement, l'a retourné en introduisant dans le passage s'étendant axialement dans lequel il a été associé au toron de l'âme. Pour localiser la région de l'association et pour faciliter le resserrement des boucles autour du toron de l'âme, on a fait passer la structure composite constituée par le toron de l'âme et par le faisceau de boucles l'enveloppant à travers un tube fixe (5 cm de long et 9,5 mm de diamètre) disposé dans le passage, son orifice d'entrée se trouvant dans l'embouchure de celui-ci à environ 3 mm le long du passage.
Le filé à âme résultant, qui était constitué par

un toron d'âme entouré par une gaine relativement serrée approximativement tubulaire, présentait les caractéristiques suivantes :

Ce filé à âme, en comparaison avec celui de l'exemple précédent, présentait une régularité de denier supérieure et un toucher plus agréable dû au retournement du manchon au moment où il était retiré du godet.
Exemples 3 à 7. - On a suivi le mode opératoire de l'exemple 1 ou de l'exemple 2, sauf pour les différences indiquées pour fabriquer des filés à âme dans lesquels le composant d'enroulement a été réalisé avec un ou plusieurs filaments d'adipamide de polyhexaméthylène qui étaient initialement plastiques.
Sur le tableau I qui suit, on a indiqué le mode opératoire adopté, les conditions de travail dans lesquelles les divers filés à âme ont été obtenus et certaines des caractéristiques présentées par ceux-ci.
Vitesse de rotation du godet : 18.000 tours/minute. Vitesse du mouvement de va-et-vient : 2.500 cycles par minute.

TABLEAU

Dans tous les exemples, l'adipamide de polyhexaméthylène utilisé comme source des filaments présentait une viscosité inhérente de 0,882 (mesurée dans une solution de phénol et d'eau à 90 % à 25 [deg]C et une concentration de 0,5 %) et elle contenait 0,03 % de bioxyde de titane.
(Voir tableau I, page 21, 2e colonne) On observera d'après le tableau que les filés à âme réalisés à l'aide du mode opératoire de l'exemple 2 comportant le retournement du manchon pendant son retrait présentent une régularité de denier meilleure et comportent une gaine plus compacte (densité apparente plus élevée et facteur de bouffant plus faible) en comparaison des filés à âme comparables réalisés à l'aide du mode opératoire de l'exemple 1.
Exemples 8 à 32. - Dans ces exemples, un filé élastique indiqué dans le tableau a été enroulé pendant qu'il était étiré en utilisant essentiellement les mêmes modes opératoires que ceux décrits pour l'exemple 1 et 2, avec un filament ou des filaments d'adipamide de polyhexaméthylène initialement à l'état plastique. La nature du toron d'âme élastique, le nombre de filaments qui constituent le composant d'enroulement et les conditions de fonctionnement de chaque exemple, ainsi que certaines des caractéristiques des filés à âme résultants sont indiqués dans le tableau II qui suit.
Denier moyen du filament dans la gaine : 1,6. Biréfringence moyenne du filament dans la gaine : 0,035.

II

Les filés à âme élastique des exemples de 8 à 32 présentent de bonnes caractéristiques d'étirement et de récupération alliées à un toucher doux et agréable associé à un filé de fibres discontinues filées. Ils conviennent particulièrement pour être incorporés à des étoffes dont on fait des maillots de bains tissés ou tricotés, de la bonneterie, des soutien-gorge et des pyjamas. Le composant d'enroulement s'ajuste autour du toron d'âme élastique sous la forme d'un manchon approximativement tubulaire qui est durci en position par cristallisation des filaments de polyamide à l'état plastique. La structure du composant d'enroulement est telle que le toron d'âme élastique peut s'étendre et venir à son contact sans grande résistance de sa part.
Exemples 33 à 37. - Ces exemples illustrent la fabrication d'un conducteur électrique isolé en enroulant un fil de cuivre de 0,193 mm enduit de gomme laque avec des filaments d'adipamide de polyhexaméthylène initialement à l'état plastique, en utilisant essentiellement les mêmes modes opératoires que ceux décrits dans les exemples 1 et 2 mentionnés ci-dessus.
Les conditions de travail utilisées dans les divers exemples, le nombre de filaments utilisés pour former le composant d'enroulement et certaines des caractéristiques des conducteurs isolés sont indiquées dans le tableau III qui suit.
Vitesse de rotation du godet : 18.000 tours/minute.
Vitesse du mouvement de va-et-vient : 2.500 cycles par minute.

TABLEAU III

Le composant d'enroulement peut provenir d'autres filaments que des filaments d'adipamide de polyhexaméthylène et le processus décrit a été mis en oeuvre avec succès en utilisant des filaments provenant d'une grande diversité de matières polymères. Par exemple, des filaments appropriés sont préparés à partir d'autres polyamides fibrogènes, y compris le polyepsilon caprolactame, l'acide poly-omégâ-aminoundécanoïque, des polyesters, tels que le téréphtalate de polyéthylène, Cellulosiques, tels que l'acétate de cellulose ou le triacétate, de cellulose, des polyacryliques, des polymères vinyliques, des polymères de vinylidène, des polyuréthanes, des polyhydrocarbures, etc. On peut également utiliser des filaments hétéro= gènes, et des filaments provenant de mélanges de matières polymères.
Parmi ces polymères, ceux qui sont préférés sont ceux qui peuvent être filés à l'état fondu, à partir desquels les filaments obtenus sont étirés par filage au cours de la même opération suivant laquelle ils sont avancés vers le corps en rotation servant à collecter le/ou les filaments sous la forme d'un manchon et à appliquer une torsion aux composants d'enroulement formés à partir du manchon.

Le filament, ou les filaments utilisés pour former le composant d'enroulement peuvent présenter une section droite normale telle que celle qu'on obtient en utilisant un orifice de filage circulaire pendant la formation des filaments. Cependant, des filaments à lobes multiples et des filaments comportant un passage axial peuvent être utilisés de la même façon et ils peuvent avoir des effets avantageux sur les filés à âme ou les étoffes pour lesquels ils sont utilisés.
D'après ce qui précède, on se rend compte que les avantages présentés par la présente invention sont multiples. Les filés à âme et les étoffes pour lesquelles ces filés sont utilisés tendent, par suite de la nature de la gaine, à présenter des caractéristiques telles qu'un toucher remarquable, un pouvoir couvrant et une chaleur qui sont normalelement associés à des structures de filés formées par des fibres discontinues filées. De plus, ils présentent les caractéristiques inhérentes à la matière servant à former les filaments continus, telles que par exemple les caractéristiques de résistance à l'usure, de bonne résistance et de résistance au pourrissement associées par exemple aux filés et aux étoffes en polyamide.Les filés à âme peuvent être manipulés facilement par des métiers textiles classiques et on les a tissés et tricotés pour en faire des étoffes utiles. Les étoffes, par suite du bouffant des filés servant à les fabriquer, présentent une bonne chaleur et un bon pouvoir couvrant. De plus, le corps de l'âme lui-même peut fournir des caractéristiques avantageuses, par exemple une résistance à la traction, une conductivité électrique ou une élasticité élevée aux filés à âme qui le contiennent.
Le filé à âme est préparé d'une façon simple et économique par un procédé qui ne demande pas d'équipement compliqué et qui est incorporé au filage du/ou des filaments continus qui constituent le composant d'enroulement et qui proviennent d'une source de matière. Le procédé utilise des filaments continus à denier extrêmement fin pour produire un composant d'enroulement d'un denier considérablement amélioré qui entoure complètement le toron d'âme disposé au centre suivant une gaine approximativement tubulaire qui est stable au cours du traitement ultérieur des filés à âme pour en faire des étoffes sans qu'il soit nécessaire de leur faire subir un traitement de durcissement à la chaleur.

Claims (28)

RÉSUMÉ A. Filé comportant une âme, caractérisé par les points suivants séparément ou en combinaisons :

1. Il comprend un toron d'âme disposé au centre et un composant d'enroulement constitué par un ou plusieurs filaments continus sous la forme d'un grand nombre de boucles reliées en série s'étendant essentiellement axialement, disposées de façon à avancer progressivement le long de l'axe et à se tordre autour du toton de l'âme avec un angle d'hélice compris entre 10[deg] et 80[deg] et de préférence entre 30[deg] et 80[deg], un grand nombre des boucles se trouvant pour au moins une partie de leur longueur à l'intérieur d'une autre boucle de façon à former un emboîtement de boucles qui, sous la forme d'une gaine continue, relativement serrée et approximativement tubulaire, enveloppe complètement le toron de l'âme.

2. La gaine présente une densité apparente comprise entre 0,15 et 1 g/cm , comprise de préférence entre 0,2 et 1 g/cm , un facteur de bouffant inférieur à 10 %, de préférence inférieur à 7 %, un facteur de torsion compris entre 0,75 et 20, de préférence entre 1 et 16.

3. Le composant d'enroulement est formé à partir d'un ou plusieurs filaments continus à l'état plastique.

4. Le composant d'enroulement est réalisé à partir d'un ou plusieurs filaments continus constitués par un polymère organique synthétique.

5. Le polymère organique synthétique est une polyamide, un polyester, un polyhydrocarbure, ou un polycarbonate.

6. Le composant d'enroulement est formé à partir d'un filament continu.

7. Le composant d'enroulement comprend plus d'un filament continu, bien que de préférence le nombre de filaments ne dépasse pas 50.

8. Le toron de l'âme est un filé formé de fibres discontinues filées ou un filament continu ou bien un mono filament.

9. Le filé ou le monofilament est élastique.

10. Le filé élastique provient d'un polyesteruréthane.

11. Le filé élastique provient d'une polyamide N-alkyl substituée.

12. Le toron de l'âme est un fil métallique. B. Étoffe, caractérisée par le fait qu'elle comporte des filés à âme selon le paragraphe A. C. Procédé pour fabriquer un filé comportant une âme, caractérisé par les points suivants séparément ou en combinaisons :

13. Il consiste à former un filament continu en extrudant une matière polymère artificielle, à faire passer le filament continu ainsi formé sur un corps en rotation autour duquel le filament est enroulé et qui présente une vitesse périphérique suffisante pour appliquer au filament continu qui passe sur lui une certaine tension et amincir ce filament, à imprimer au filament pendant son passage sur le corps un mouvement de va-et-vient, de sorte que le filament est assemblé autour du corps sous la forme d'un manchon comprenant des hélices se recouvrant et reliées entre elles, à retirer d'une façon continue le manchon longitudinalement du corps, à introduire dans le manchon pendant qu'on le retire du corps un toron d'âme qui est déplacé simultanément le long de l'axe de rotation à une vitesse inférieure à la vitesse périphérique du corps, lequel toron d'âme est enveloppé par le manchon qui sert de composant d'enroulement, et à collecter le filé à âme ainsi obtenu d'une façon ordonnée.

14. Le toron de l'âme est introduit à l'intérieur du manchon pendant que celui-ci est retiré du corps en faisant passer le toron de l'âme à travers un passage s'étendant axialement à l'intérieur du corps dans la même direction que celle suivant laquelle le manchon est retiré et en l'écartant du corps, de sorte qu'au moment où le toron de l'âme en sort ou peu de temps après, le manchon lui est associé.

15. Le toron de l'âme est introduit à l'intérieur du manchon pendant qu'il est retiré du corps, en faisant avancer le toron de l'âme à travers un passage s'étendant axialement à l'intérieur du corps dans le sens opposé à celui pris initialement par le manchon pendant son retrait du corps, et en retournant le manchon pendant qu'il est écarté du corps en le faisant passer à travers le passage s'étendant axialement en association avec le toron de Famé.

16. Le corps en rotation présente une vitesse périphérique qui n'est pas inférieure à 2 100 mpar minute.

17. Le mouvement de va-et-vient fait déplacer le/ ou les filaments d'un mouvement de va-et-vient le long du corps à une vitesse d'au moins 600 cycles par minute.

18. Le corps en rotation oriente les macromolécules du/ou des filaments continus en plus du fait qu'il leur applique une certaine tension.

19. Le/ou les filaments continus proviennent d'un polymère organique synthétique.

20. Jusqu'à 50 filaments passent simultanément sur le corps en rotation.

21. Peu après avoir été retiré du corps, le manchon est resserré en le mettant en contact de frottement avec un .élément de guidage à travers lequel on fait passer le manchon et le toron de l'âme qui l'enveloppe. D. Ensemble d'appareil servant à fabriquer un filé comportant une âme, caractérisé par les points suivants séparément ou en combinaisons :

22. Il comprend : a. Un moyen servant à extruder une matière polymère artificielle suivant un/ou plusieurs filaments continus; b. Un mécanisme à déplacement à va-et-vient disposé à une certaine distance du moyen d'extrusion et agencé de façon à imprimer un mouvement de va-et-vient au filament ou aux filaments; c. Un corps agencé de façon à tourner avec une vitesse périphérique suffisamment élevée pour appliquer une certaine tension au filament ou aux filaments et assembler le/ou les filaments autour de lui sous la forme d'un manchon constitué par des hélices se -recouvrant et reliées entre elles; d. Un moyen servant à retirer longitudinalement le manchon du corps à une vitesse plus faible que la vitesse périphérique de celui-ci; e. Une source de toron de Famé; f. Un moyen servant à introduire un toron d'âme retiré de la source de ce toron dans le manchon à la suite du retrait de ce dernier du corps; et, g. Un moyen servant à collecter le filé comportant une âme d'une façon ordonnée.

23. Le corps en rotation contient un passage s'étendant axialement.

24. Le corps est agencé de façon à tourner avec une vitesse périphérique d'au moins 2100 m par minute.

25. Le mécanisme à déplacement de va-et-vient comprend une barre contenant un guide-fil, à laquelle un mouvement de va-et-vient est imprimé par un moyen mécanique, hydraulique, électromagnétique ou par un autre moyen.

26. Le mécanisme à déplacement de va-et-vient est agencé de façon à fonctionner à une vitesse d'au moins 600 cycles par minute.

27. Un appareil classique formant des paquets, dans lequel le moyen de bobinage peut être un retordeur ou un dispositif à déplacement de va-etvient animé d'un mouvement de va-et-vient, sert à introduire le toron de l'âme dans le manchon après que celui-ci a été retiré du corps et à collecter le filé à âme résultant d'une façon ordonnée.

28. Un élément de guidage creux et fixe, constitué d'une façon type par une bague ou un tube de guidage, est incorporé à l'appareil et estdisposédans le trajet du toron de Pâme et de la structure qui l'enveloppe qui provient du manchon retiré du corps, son orifice d'entrée étant disposé sur le corps ou très près de celui-ci.