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"Procédé et appareil pour la fabrication de fils de caout- chouc."
La présente invention concerne la fabrication de fils de caoutchouc, et plus particulièrement la production de fils de caoutchouc de faible section à partir de fils de section plus fort e.
En pratique,, on fabrique généralement les fils de caoutchouc suivant l'un des trois procédé connus. Suivant le premier de ces procédés, on peut fabriquer du fil en découpant des feuilles de caoutchouc en étroites bandes ou en fils de la largeur voulue. Suivant le second, on peut extruder à travers une matrice, un mélange de caoutchouc
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plastique ou une pâte de caoutchouc contenant un dissol- vant, et en éliminer ensuite le dissolvant de manière à obtenir un fil du calibre et du profil voulus.
Suivant le troisième procédé, on peut produire le fil de caoutchouc directement à partir d'une dispersion de caoutchouc aqueu- se, en extrudant ou en faisant couler cette dernière à travers une tuyère ou une filière, et en recueillant et coagulant ensuite la dispersion de caoutchouc à l'état de fil ayant le profil de la tuyère ou filière utilisée.
Suivant le brevet américain HOPKINSON et GIBBONS ?
1.545.257, daté du 7 Juillet 1925, qui décrit un procédé de ce genre pour la fabrication directe du fil de caoutchouc à partir de dispersions de caoutchouc aqueuses, on extrude ou on fait couler la dispersion à travers la tuyère dans un bain de coagulant, tel que l'acide acétique ou l'al- cool, et on retire le coagulum du bain à l'état de fil continu. Dans ce procédé, le calibre et le profil de la tuyère déterminent dans une grande mesure ceux du fil achevé. On peut faire varier le profil et le calibre du fil en modifiant le profil et la section de l'orifice, la profondeur à laquelle les tuyères sont plongées sous la surface du coagulant, le poids spécifique du coagulant, ou la vitesse à laquelle on chasse la matière à travers la tuyère.
Si on augmente démesurément la vitesse à laquelle on retire la matière de l'orifice, le diamètre du fil tend à décroître au moment où celui-ci se forme dans le côagu- lant, mais cette réduction de section peut être accompagnée d'une modification de profil indesirable.
Un des buts de la présente invention consiste à pro- curer un procédé et un appareil permettant de réduire de manière permanente la section des fils de caoutchouc, sans @
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en modifier sensiblement le profil. Elle a également pour but de procurer un procédé et un appareil permettant de fabriquer des fils de caoutchouc en un très grand nombre de calibres différents, à partir d'un fil plus -gros.. ayant le profil voulu. Un autre but encore consiste à réduire le nombre de tuyères de chaque profil qu'il est nécessaire d'utiliser pour produire des fils de différentes grosseurs suivant les procédés d'extrusion précités. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-dessous.
Le dessin annexé montre en perspective, partie en coupe, une forme de réalisation préférée d'un appareil con- venant pour l'exécution de l'invention.
Le procédé suivant l'invention, pour la fabrication de fil de caoutchouc de section réduite à partir de caout- chouc non vulcanisé, consiste à tendre le fil non vulcanisé et à faire disparaître les tensions résultantes.
On peut éventuellement tendre le fil de caoutchouc non vulcanisé de manière'à lui donner une section moindre que celle voulue, puis faire partiellement disparaître les tensions résultantes, et permettre au fil de se rétracter.
On peut aussi tendre un fil non vulcanisé de manière que sa section soit moindre que celle voulue, faire partiel- lement disparaître les tensions résultantes, permettre au fil de se rétracter à la dimension voulue, et éliminer en- suite toutes tensions résiduelles.
On peut faire disparaître ces tensions complètement ou partiellement par le chauffage du fil à une température élevée, lorsqu'il est tendu.
Il est à noter que l'expression "non vulcanisé"com- prend ici les substances partiellement vulcanisées.
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Le fil dont il s'agit de réduire la section con- formément à l'invention peut avoir tout profil voulu, et être par exemple un fil découpé d'une feuille, un fil extrudé d'une composition de caoutchouc plastique ou d'une masse caoutchouteuse contenant un dissolvant, un fil pré- paré à partir d'une dispersion de caoutchouc aqueuse par extrusion ou étirage à travers une tuyère, suivis de la formation d'un fil de coagulum continu,ou un fil produit de toute autre manière.
On peut utiliser un agent de chauffage convenable, tel que de l'eau chaude pour faire disparaître par recuit, au moins en partie, les tensions du fil tendu. On peut alors permettre au fil de se rétracter à la grosseur qu'on désire lui donner, ou bien, si le fil a été tendu exacte- ment à la grosseur qu'il doit avoir, on peut faire dispa- raître les tensions par le recuit tout en empêchant le fil de se contracter longitudinalement. Dans cette dernière alternative, on peut sécher et recuire le fil simultané- ment.
Avec référence au dessin, on peut faire passer des fils T, fabriqués par un des procédé connus décrits ci- dessus, sur un rouleau de guidage 1 et autour d'un rouleau 2 immergé dans une cuve 3 contenant de l'eau, de préférence à une température élevée, les fils passant ensuite autour du rouleau tendeur 4 pour gagner la courroie du transpor- teur 5. Cette;courroie 5 se déplace autour des poulies 6, 7 et de la poulie folle 8, et débite les fils sur un trans- porteur à courroie 9 tournant sur la poulie 10. Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, la courroie 9 est disposée de manière à transporter le fil à travers un dispositif de séchage (non représenté) lequel peut être
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un tunnel à air chaud, par exemple.
On indiquera ci-dessous les vitesses relatives auxquelles fonctionnent les diffé- rents organes de l'appareil, en décrivant les opérations constituant le procédé.
Si on suppose, dans l'exécution du procédé, qu'il s'agit, par exemple de fabriquer du fil dont la section est de 0,25 m/m2, à partir d'un fil dont la section est de 0.50 m/m2, il faut que la courroie 9 reçoive le fil à une vitesse quatre fois supérieure à la vitesse périphérique du rouleau de guidage 1 autour duquel passe le fil de 0. 50 m/m2, puisque la section transversale du fil de 0.25 m/m2 est un quart de celle du fil de 0.50 m/m2 et que sa longueur est donc quatre fois plus grande.
Le fil se tend durant son déplacement entre le rouleau de guidage 1 et le rouleau tendeur 4, cette tension pouvant soit s'effectuer entièrement entre le rouleau de guidage 1 et le rouleau immergé 2, soit entièrement dans le cuve, entre le rouleau immergé 2 et le rouleau tendeur 4, ou s'effectuer au cours d'opérations de mise sous tension 'combinées,, entre les rouleaux 1, 2, à l'extérieur du bain 3, et entre les rou- leaux 2, 4 immergés dans le bain. Le rouleau 4 tourne à une vitesse périphérique supérieure à la vitesse superficielle de la courroie 9.
Comme c'est expliqué ci-dessus, le rou- leau 2 tourne à une vitesse périphérique comprise entre celles des rouleaux 1 et 4, la vitesse de ce rouleau 2 pouvant être réglée de manière que le fil ne soit pas ten- du entre les rouleaux 1,2 ou qu'il y soit soumisà la ten- sion voulue, comme c'est décrit ci-dessus. Le rouleau 4, tournant à une vitesse supérieure à celle de la courroie 9, tend le fil de manière que celui-ci ait une section trans-
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versale moindre que celle que le fil achevé doit posséder* La courroie 5 se meut à la même vitesse que la courroie 9, ou un peu plusvite qu'elle.
L'eau chaude de la cuve 3 fait disparaître en partie, par recuit, les tensions dans le fil de caoutchouc, et la contraction du caoutchouc durant son trajet du rouleau 4 vers la courroie 9 élimine le reste de ces tensions, grâ- ce à la vitesse plus faible de cette courroie par rapport à celle du rouleau 4. On détermine les vitesses relatives du rouleau 4 et des courroies 5, 9 de manière que le fil soit déposé sur 'cette dernière sans être tendu ni avoir trop de mou. Dans ce but, on utilise des dispositifs de commande à vitesse variable (non représentés).
Il est avantageux dans la pratique de commander les rouleaux 10 et 7 à l'aide d'un arbre commun, actionné à son tour par un moteur, par l'intermédiaire d'un dispo- sitif de commande à vitesse variable. Le rouleau 7 action- ne le rouleau 6 par l'intermédiaire de la courroie 5. Le rouleau 6 actionne le rouleau 4 par l'intermédiaire d'une transmission convenable, comprenant un deuxième dispositif de commande à vitesse variable. Le trajet que suit le fil en passant de la courroie 5 à la courroie 9 indique s'il est débité convenablement sur cette dernière. Si le rouleau 4 tourne trop lentement, le fil tend à se raidir, s'écarte de la courroie 9 et gagne donc celle-ci sous tension.
Par contre, lorsque le rouleau 4 tourne trop vite et que la vi- tesse de la courroie 5 est supérieure à celle de la cour- roie 9, le fil devient de plus en plus lâche en passant de la première à la seconde de ces courroies, et tombe sur cette dernière en boucles. Lorsque le rouleau 4 tourne trop vite et que la vitesse de la courroie 5 est égale à celle
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de la courroie 9, le fil passant du rouleau 4 à la courroie 5 devient lâche, s'accumule et s'entortille sous la cour- roi e.
On peut faire tourner le rouleau 2 à une vitesse périphérique très peu supérieure à celle du rouleau 1, ou à toute vitesse se rapprochant de celle du rouleau 4, selon que l'expérience en cours d'opération montre qu'il vaut mieux tendre le fil avant qu'il n'atteig'ne l'eau chau- de, pendant qu'il se trouve dans l'eau chaude, ou progres- sivement, par des opérations d'extension successives* Il est avantageux que l'eau contenue dans la cuve soit aussi près de la température d'ébullition qu'elle peut l'être sans endommager le fil, afin de recuire ce dernier rapi- dement et efficacement, et permettre de faire tourner le rouleau 4 à une vitesse inférieure à celle qui serait né- cessaire ¯si on n'utilisait pas de bain, ou un bain de tem- pérature plus basse.
Au lieu d'utiliser un bain d'eau, on peut soumettre le fil à un traitement susceptible de le recuire en le faisant passer, sous tension, dans tout récipient convena- ble contenant un agent gazeux ou liquide ayant la tempé- rature voulue, ou en l'exposant pendant peu de tempsà l'ac- tion d'un dissolvant liquide, d'une substance susceptible de gonfler le caoutchouc, ou aux vapeurs de ce liquide ou de cette substance.
Il est clair qu'on peut supprimer la courroie 5, la courroie 9, ou toutes deux, et leur substituer d'autres moyens convenables d'envider ou recevoir le fil. On peut, par exemple, faire passer le fil d'un rouleau 4 sur un rouleau de guidage tournant à une vitesse convenable, et le diriger et l'enrouler ensuite sur une bobine ou un tambour, ' ---
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sans tension appréciable. D'autre part, on peut utili- ser la courroie transporteuse 5 pour amener le fil dans, tout appareil voulu, en vue de le bobiner, le sécher, le vulcaniser, etc...
Le procédé ne se limite pas nécessairement à une seule opération d'extension comme c'est représenté sur le dessin, cette extension pouvant s'accomplir en plusieurs phases successives, avec ou sans traitement de recuit in- termédiaire. On peut, par exemple, intercaler, entre les rouleaux 1 et 4 du dessin, une série de rouleaux tournant à des vitesses périphérique croissantes . Le fil peut passer sous tension sur une série de rouleaux de ce genre, avant et/ou pendant la traitement à l'eau chaude. Une extension progressive de ce genre est surtout avantageuse dans le cas de bandes ou de fils plats, car elle permet de mieux con- trôler le rapport existant entre la largeur de la bande sous tension et son épaisseur, en vue d'empêcher que la section du fil ne subisse un aplatissement relatif.
Grâce à la présente invention, on peut fabriquer, à partir d'un même fil, un grand nombre de fils de gros- s'aura différentes mais de même profil,lequel est sensible- ment celui du fil de départ, et dont le rapport des dimen- sions transversales est sensiblement le même. Dans les pro- cédés où on produit le fil à l'aide d'une tuyère, d'une matrice d'extrusion ou d'orifices quelconques, la présente invention permet de fabriquer des fils de grosseurs diffé- rentes et de profil donné, à l'aide d'un nombre moindre de plus grandes tuyères, ayant la même forme. Jusqu'à présent, une même tuyère ne pouvait produire, dans les meilleures conditions, qu'un nombre limité de grosseurs .'de fil dont les calibres étaient compris dans des limites relativement ,
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.étroites.
On a constaté que lorsqu'on produit du fil à partir de dispersions aqueuses de caoutchouc, en chassant cette dispersion par un(tuyère et en coagulant à l'état de fil le caoutchouc ainsi extrudé, on peut obtenir des fils plus nettement profilés en tirant le caoutchouc de la tuyère à de faibles vitesses, plutôt qu'à des vitesses ,élevées. La présente invention permet d'exécuter ce procédé de formation du fil à des vitesses plus faibles, et d'assu- rer ainsi un meilleur contrôle de la section transversale, tout en ne nécessitant que relativement peu de tuyères de dimensions différentes pour chacun des profils envisagés.
Dans ce cas, toutefois, suivant l'invention on peut fabriquer le fil fin aussi vite que le permet la pratique.
Lorsqu'on forme le fil de manière continue, en fai- sant couler une dispersion aqueuse dans un agent coagulant à travers une tuyère, on peut diriger le fil coagulé di- rectement le l'appareil où il se forme vers le dispositif servant à le tendre, et actionner les deux appareils si- multanément, de façon à assurer la production continue et uniforme de fil achevé, de toute grosseur, à partir de cette dispersion.
Les gens du métier verront qu'il est possible de modifier de différentes manières le procédé décrit ci- dessus. Il est avantageux, mais non essentiel, par exemple de tendre le fil dans un bain d'eau chaude ou autre mi- lieu chauffant convenable, afin d'éliminer, en partie du moins, les tensions dans le caoutchouc. Si on omet une opération de recuit de ce genre, le fil se rétracte davantage et l'efficacité de l'opération d'extension en est sensiblement réduite.
De préférence, on tend le fil @
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fil lorsqu'il n'est pas vulcanisé, ou ne l'est que partiel- lement, et on le vulcanise ensuite complètement de toute manière voulue,si on le désire. Eventuellement, on peut utiliser du fil contenant des agents de vulcanisation susceptibles de produire leur effet à la température de logent de recuit, et dans ce cas on peut vulcaniser le fil en même temps qu'on le tend et qu'on le recuit. Le bain ou autre agent de recuit peut lui-même contenir un ou plusieurs agents de vulcanisation susceptibles de pénétrer dans le fil, et d'en provoquer une vulcanisation pendant ou après le recuit.
Dans la description ci-dessus, ainsi que dans les revendications, l' expression "caoutchouc" comprend les matières telles que 'les succédanés du caoutchouc, les pro- duits synthétiques qui lui ressemblent, et les substances apparentées au caout choucn telles que le balata, gutta- percha et substances analogues. L'expression .dispersions de caoutchouc aqueuses" s'étend aux dispersions naturelles, telles que les latex, et aux dispersions aqueuses de matières caoutchouteuses,telles que décrites ci-dessus, traitées ou mélangées de toute manière voulue.
REVENDICATIONS ------------- --------------
1. Procédé de fabrication de fil de caoutchouc de section transversale réduite, à partir de fil de caoutchouc non vulcanisé,consistant à tendre le fil non vulcanisé, et à faire'disparaître les tensions résultantes.