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BREVET D'INVENTION "PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE MATIERES
ARTIFICIELLES"
Henry DREYFUS
Cette invention concerne des procédés et appareils perfectionnés pour le traitement de filaments, fils, pelli- cules et matières analogues par des agents fluides sous pression.
Dans la demande de brevet français du même deman- deur en date du 6 Février 1935 ayant pour titre: "perfection- nements à la fabrication de matières artificielles à base de dérivés de cellulose", on a décrit des procédés dans lesquels des filaments, fils, pellicules et matières analogues à base d'acétate. de cellulose ou d'un autre dérivé cellulosique sont conduits à travers une chambre contenant de la vapeur .d'eau sous pression et sont étirés à l'intérieur de cette chambre. On peut ainsi obtenir d'une manière très simple des .matières ayant une plus grande résistance à la traction.
Comme indiqué dans la sus dite demande de brevet, les @
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orifices prévus pour permettre aux matières de pénétrer dans la chambre d'étirage sous pression et d'en sortir sont de préférence aussi petits que possible, afin de réduire l'échappement de vapeur au minimum. En travers de ces orifices, il se produit une chute de pression, et la vapeur qui s'échappe exerce un effet de frottement sur les matières passant par les orifices, ce qui crée dans ces matières une tension s'ajoutant à celle exercée par les dispositifs d'étirage mécaniques susceptibles d'être prévus.
Comme indiqué dans le sus dit brevet, il est préférable que l'état de la vapeur d'eau soit tel, qu'il permette de réaliser l'étirage avec une force de traction aussi faible que possible. Non seulement la traction d'étirage influence dans une certaine mesure les propriétés du produit étiré, telles que la résistance à la traction et le pouvoir d'allongement, mais, si la traction d'étirage est trop élevée, les filaments, fils, etc... sont en outre sujets à se rompre.
On a trouvé que, en vue des meilleurs résultats, surtout lorsqu'on veut obtenir des degrés d'étirage élevés, par exemple supérieurs à 500 % de la longueur initiale du fil, la tension exercée par la vapeur d'échappement sur les fils pénétrant dans la chambre à vapeur est trop élevée ; la présente invention a pour objet de diminuer cette tension exercée sur les fils qui pénètrent, indépendamment d'autres buts qu'on indiquera plus loin.
On a trouvé que le fait de prévoir une chambre à air comprimé à l'avant de la chambre d'étirage à vapeur et de placer des rouleaux de serrage ou un autre dispositif d'entraînement dans cette chambre diminue la tension exercée
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sur les fils dans la chambre à vapeur par la vapeur qui s'échappe des orifices d'entrée des fils. Le courant de vapeur créé en travers des orifices d'entrée dépend de la chute de pression existant en travers des dits orifices et, en maintenant l'air dans la chambre à air comprimé sensiblement à la même pression que la vapeur que contient la cham- bre d'étirage, ce courant est pratiquement évité et la ten- sion qui s'exerce sur les fils pendant l'étirage par l'ef- fet de l'échappement de vapeur par les orifices d'entrée est sensiblement supprimée.
Ainsi, dans le présent procédé, on peut faire pas- ser des fils d'acétate de cellulose par des orifices convenables ménagés dans une des parois latérales d'une chambre à air comprimé pour les amener à un dispositif d'entraînement tel que des rouleaux de serrage placés dans cette chambre, avec lesquels les fils ont un contact sensiblement dépourvu de glissement, faire ensuite passer ces fils par d'autres orifices pour les introduire dans la chambre d'étirage contenant de la vapeur saturée ou humide sous pression, les faire sortir par des orifices situés à l'extrémité opposée de la chambre à vapeur et, de là, les faire passer sensiblement sans glisser au contact de rouleaux de serrage ou un autre dispositif d'étirage placé au delà de la chambre d'étirage.
En maintenant l'air que contient la chambre à air comprimé à la même pression que la vapeur que contient la chambre d'étirage, la tension qui était exercée sur les file par la vapeur s'échappant des orifices par lesquels ces fils pénétrerons la chambre d'étirage est entièrement supprimée.
Il est toutefois désirable d'éviter que l'air ne passe de la chambre à air comprimé dans la chambre d'étirage
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et, à cet effet, il est préférable de maintenir l'air de la chambre à air comprimé sous une pression un peu plus faible que celle de la vapeur que contient la chambre d'étirage, afin qu'il puisse s'échapper de cette chambre, pour pénétrer dans la chambre à air comprimé, une faible quantité de vapeur, cette quantité étant toutefois insuffisante pour pouvoir ocoasionner une tension sensible sur les fils.
La tension exercée sur les fils comme résultat de l'échappement de vapeur par les orifices de sortie des fils de la chambre d'étirage peut être beaucoup plus petite que la tension exercée sur les fils qui pénètrent dans la chambre à vapeur par la vapeur s'échappant des orifices d'entrée du fil en l'absence de la chambre à air comprimé, étant donné que, à l'extrémité de sortie de la chambre à vapeur, les fils se meuvent dans le même sens que la vapeur et peuvent, étant donné qu'ils ont été étirés, se mouvoir à une vitesse très élevée, alors que, à l'entrée des fils, ceux-ci se meuvent en sens inverse de la vapeur d' échappement.
Toutefois, si on le désire, la tension exercée par la vapeur d'échappement sur les fils passant par les orifices de sortie de la chambre d'étirage peut être diminuée ou supprimée par l'application, à l'extrémité de sortie de la chambre d'étirage, d'une seconde chambre à air comprimé contenant un dispositif d'entraînement qui, dans ce cas, peut être le dispositif d'étirage.
La chambre située à l'une ou chacune des extrémités du parcours des fils à travers la chambre à vapeur peut contenir, au lieu d'air comprimé, tout autre gaz ou fluide comprimé qui serait inerte à l'égard des matières en cours de traitement.
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L'invention est applicable à tout traitement de filaments, fils ou produits analogues, ou de pellicules ou autres matières en feuille, par des agents fluides sous pression, dans lequel il est désirable que les matières passent d'une façon continue à travers une chambre de trai- tement à pression et que la tension exercée sur les matières en travers des orifices d'entrée ou de sortie soit diminuée ou supprimée.
Dans un but de commodité, les chambres placées à l'une ou chacune des extrémités du parcours des fils ou autres matières à travers la chambre de traitement seront appelées ci-après "chambres à pression extrêmes", mais il est bien entendu que ce terme n'implique pas le fait que la chambre de traitement doit nécessairement s'étendre dans la direction générale du parcours des fils ou autres matiè- res à travers cette chambre.
L'appareil suivant l'invention comprend une cham- bre de traitement à pression munie d'un orifice d'admission du fluide de traitement en combinaison avec une chambre à pression extrême munie d'un orifice d'admission de fluide inerte, cette'chambre contenant un dispositif d'entraîne- ment des matières et communiquant avec la chambre de trai- tement, et présente des orifices d'entrée et de sortie qui communiquent avec l'air extérieur pour permettre aux matiè- res de passer successivement à travers les chambres, mais est sensiblement fermé pour permettre d'établir une pression de fluide à l'intérieur du dit appareil.
Comme .-il a été indiqué précédemment, l'appareil peut comprendre une, chambre à pression extrême contenant un @ dispositif d'entraînement des matières et disposé à chacu- ne*des extrémités du parcours des matières à travers
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la chambre de traitement.
La chambre de traitement peut être munie d'un manomètre, d'un détendeur et, lorsque la vapeur est l'agent de traitement fluide, d'un séparateur de vapeur ou autre dispositif servant à recueillir l'eau de condensation de la chambre à vapeur. De plus, la chambre à pression extrême peut être munie d'un manomètre et d'un détendeur et, s'il se produit un échappement de vapeur qui pénètre dans cette chambre, d'un séparateur de vapeur ou dispositif analogue.
Outre que la chambre à pression prévue à chacune des extrémités de la chambre de traitement diminue la tension exercée sur les fils aux orifices d'entrée et de sortie de la chambre de traitement, elle empêche l'échappement de l'agent de traitement fluide. Ceci présente un avantage considérable lorsque l'agent fluide est un gaz ou un liquide, dont l'échappement serait préjudiciable, ou lorsqu'il est désirable, pour des raisons économiques, d'empêcher une perte du f luide.
D'autres applications de l'appareil suivant l'invention comprennent la saponification sous pression de fils, pellicules ou matières analogues d'esters de cellulose, par exemple à l'aide de soude caustique, d'ammoniaque, de méthylamine ou d'éthylène diamine, comme décrit dans la demande de brevet français du même demandeur en date du 20 Mars 1935 ayant pour titret "Perfectionnements à la fabrication des matières artificielles", ou des opérations d'étirage réalisées à l'aide d'eau chaude sous pression, comme décrit dans la demande de brevet français du 6 Février 1935, déjà citée, ou à l'aide de ramollissants organiques sous pression.
Lorsque le but visé est purement d'empêcher la perte
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de l'agent de traitement fluide et que la tension exercée sur le fil ou autre matière est sans importance, il est inutile de prévoir des dispositifs d'entraînement dans les chambres à pression extrêmes. Ainsi, dans un traitement de saponification à pression, dans lequel il n'est pas désirable que l'agent de saponification s'échappe à l'air libre, alors que la tension exercée par cet agent aux orifices d'entrée et de sortie des fils ou autres matières est sans importance, l'appareil peut être composé d'une chambre de traitement à pression et de deux chambres à pression extrêmes qui communiquent respectivement avec les orifices d'entrée et de sortie de la chambre de traitement et ne contiennent pas de dispositifs d'entraînement.
D'un autre côté, si l'on désire empêcher l'échap- pement de l'agent de traitement fluide et que la tension exercée par le courant d'agent de traitement en travers des orifices prévus pour le passage des fils ou autres matières entrant dans la chambre de traitement ou en sortant ne présente d'importance qu'à l'entrée, l'appareil peut être composé d'une chambre de traitement à pression munie à l'une de ses extrémités d'une chambre à pression extrême contenant un dispositif d'entraînement des matières et, à l'autre extrémité, d'une seconde chambre à pression extrême ne contenant pas de dispositif d'entrainement.
Le dessin annexé représente schématiquement quelques modes de réalisation que l'appareil suivant l'invention est susceptible de recevoir.
Fig. 1-est une coupe transversale longitudinale d'un appareil permettant d'étirer des fils d'acétate de cellulose dans' de la vapeur d'eau;
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Fig. 2 est une coupe transversale (à plus grande échelle) suivant 2-2 (Fig. 1);
Fig. 3 est une coupe transversale longitudinale d'un appareil propre à effectuer le traitement de fils d'acétate de cellulose sous pression par un fluide tel qu'un ramollissant organique, en vue de l'étirage, ou par une solution d'amine organique, en vue de la saponification, lorsque la perte de l'agent actif doit être évitée.
Dans les Fig. 1 et 2, les fils 1, déroulés des bobines 2 d'un.cantre, pénètrent par de petits orifices 3 dans une chambre à air comprimé 4 dans laquelle ils passent sans glisser au contact de rouleaux de serrage 5, sortent de cette chambre par de petits orifices 6, pour pénétrer dans une chambre à vapeur 7, puis de cette chambre à vapeur, par des orifices 8, pour passer sans glisser au contact de rouleaux de serrage 9 servant à effectuer l'étirage, et sont finalement enroulés sur les bobines 10 d'un cantre. L'air comprimé est introduit par l'orifice 11 dans la chambre 4, qui est munie d'un manomètre 12, d'un détendeur 13 et d'un séparateur de vapeur 14.
La vapeur pénètre par des tuyaux perforés 15 placés de telle sorte que la vapeur humide ou saturée sortant de ces tuyaux est projetée sur les fils immédiatement à leur entrée dans la chambre à vapeur 7, Cette chambre 7 est aussi munie d'un manomètre 16, d'un détendeur 17 et d'un séparateur de vapeur ou robinet de purge d'eau condensée 18.
Pour les conditions générales de l'opération d'étirage à vapeur, on se référera à la demande de brevet fran- çais du 6 Février 1935 déjà citée. Grâce à la présente invention, il est possible d'obtenir des degrés d'étirage beaucoup plus élevés que si la chambre à pression extrême n'était
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pas appliquée. Le traitement de fils d'acétate de cellulose par de la vapeur humide ou saturée à la température et sous la pression appropriées, conformément à la présente invention, permet d'obtenir des étirages de plus de 2000 % environ de la longueur initiale des fils, outre que les qualités du fil, telles que la résistance à la traction et le pouvoir d'allongement, semblent être influencées favorablement par l'application de la chambre à pression extrême.
L'appareil représenté dans la Fig. 1 peut aussi servir à étirer des fils d'acétate de cellulose dans de l'eau chaude, ce qui s'obtient en prévoyant, au lieu des dispositifs d'admission de vapeur 15, des dispositifs d'admission at d'échappement d'eau et un réchauffeur dans la chambre 7, comme représenté dans le ou les dessins annexés à la demande de brevet français du 6 Février 1935 déjà citée. pour les conditions relatives à l'étirage à l'eau chaude, on se reportera à cette demande.
Dans la Fig, 3, qui est un appareil convenant par exemple pour l'étirage dans un solvant organique ou pour la saponification de fils d'acétate de cellulose, les fils 1 passent par les orifices 3 dans une chambre à air comprimé 4 après qu'ils sont passés sans glisser au contact de rouleaux de serrage 5. En quittant la chambre à air comprimé !,' les fils passent par des orifices 6 dans la chambre de traitement à pression 7, puis, par des orifices 8, dans une-seconde chambre à air comprimé 19 dont ils sortent par des orifices 20 pour passer sensiblement sans glisser au contact de- rouleaux de serrage 9. La chambre à air comprimé 19 est munie d'un manomètre 21, d'un détendeur 22 et d'une admission d'air comprimé 24.
Le fluide de traite-
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ment pénètre dans la chambre de traitement à pression 7 par un orifice 25.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, au lieu que la chambre à pression extrême soit munie de rouleaux de serrage ou d'un autre dispositif d'entraînement des matières, cette chambre peut contenir une bobine, une pelote ou un autre paquet disposé de façon à distribuer la matière à la chambre de traitement à pression. Le terme "dispositif distributeur de matières" employé dans la présente description comprend les paquets du genre sus-mentionné, aussi bien que les dispositifs d'entraînement, mais le . terme "dispositif d'entraînement des matières" exclut les sus dits paquets et ne comprend que des rouleaux de serrage ou des dispositifs analogues produisant l'entraînement des matières en mouvement.
L'application de bobines ou autres paquets dans les chambres à pression extrêmes permet de traiter des charges de matières par des agents fluides sous pression. Il est toutefois évident que l'invention sera appliquée de la façon la plus avantageuse lorsque des dispositifs d'entraînement seront placés dans les chambres à pression extrêmes, les matières pouvant ainsi être amenées à passer de l'air extérieur à travers la chambre de traitement à pression et, finalement, de nouveau amenées dans l'air extérieur.