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Le Ministre des Affaires Economiques et des Clas- ses Moyennes,
Vu la loi du 24 mai 1854, sur les brevets d'invention, modifiée' par les lois des 27 mars 1857, 5 juillet 1884, 11 octobre 1919, 3 août 1924, 30 décembre 1925 et 23 juillet 1932, ainsi que les arrêtés royaux du 30 juin 1933 et, n 85, du 17 novembre 1939, et spécialement son article 22.
Vu la décision du Ministre des Finances fixant à un mois le délai pour le paiement de la taxe complémentaire.
Vu la requête introduite le 6 octobre 1948 par Mr. F.H. REICHEL, titulaire du brevet d'invention n 438C87 pour Procédé et appareil pour la production de filaments élastiques ", délivré le 30 mats 1940 pour prendre cours le 22 février 1940.
Considérant qu'il résulte de cette requête que Mr. F.H. REICHEL se trouve dans les conditions exigées pour obtenir la restauration du brevet précité dont la neuvième annuité aurait dû être payée au plus tard le 22 février 1948.
ARRETE* @ Article 1.- Est restauré le brevet d'invention n 438087, pour 'procédé et appareil pour la production de filaments élastiques", délivré le 30 mars 1940 pour prendre cours le 22 février 1940.
Article 2.- La restauration ne sortira ses effets qu'après le paiement des taxes restées en souffrance ainsi que d'une taxe complémentaire égale au montant de celles-ci.
Ce paiement, doit être effectué dans un délai d'un mois à compter de la date du présent arrêté.
Article 3- La restauration est accordée sous la réserve des droits eventuels de tiers
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Procédé et appareil pour la production de filaments élastiques.
La présente invention concerne d'une manière générale des filaments élastiques et en particulier un procédé et un appareil pour produire des filaments élastiques de caoutchouc destinés à l'emploi dans l'industrie textile, ainsi que des perfectionnements corrélatifs destinés à améliorer les pro- priétés et les caractéristiques de filaments de caoutchouc formés par des opérations de moulage.
Il est connu de mouler le caoutchouc sous la forme de filaments en recueillant du latex ou une matière analogue sur une saillie rainurée d'un cylindre rotatif, en ohauffant le latex dans la rainure pour former un dépôt de caoutchouc cohérent et en enlevant de façon continue le dépôt de caout- chouc de la rainure. Le filament ainsi produit est caraoté- risé par deux barbes longitudinales qui sont formées par le caoutchouc s'étendant par-dessus le bord de la rainure.
Comme ces barbes sont habituellement tout à fait aiguës et minces, elles tendent à se déchirer et à vieillir plus rapi-
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dement que la masse du filament. De plus, les côtés exposés de filaments formés de cette manière dans des rainures sont en général plus plats que les côtés voisins de la rainure, ce qui donne des filaments de coupe transversale irrégulière.
Il est habituellement difficile de régler la précision des dimensions du fil, et une rainure différente est nécessaire pour chaque dimension de fil.
Suivant la présente invention, un filament élastique de caoutchouc ayant une section transversale uniforme déterminée sur toute la longueur et des qualités améliorées de vieillis- sement est produit par le fait qu'on recueille de façon con- tinue un latex de caoutchouc rendu sensible à la chaleur dans une rainure sans fin pour former un dépôt de caoutchouc plus grand que celui désiré dans le filament final, une partie du.
caoutchouc s'étendant par-dessus les bords de la rainure pour former des barbes longitudinales sur le filament, et que l'on chauffe le latex dans la rainure pour l'obliger à former gel et à se coaguler complètement sous la forme d'un filament de caoutchouc oohérent, qu'on enlève le filament de façon continue de la rainure, qu'on allonge de façon continue le filament et qu'on recuit la structure allongée en chauffant le filament alors qu'il est supporté sur toute la longueur qui est chauffée. Le filament est de préférence séché et vulcanisé alors qu'il est supporté et dans l'état allonge.
Dans la forme de réalisation préférée. de l'invention, le fi- lament est allongé d'une quantité ne dépassant pas environ 250% alors qu' il est dans l'état de gel et qu'il contient d'environ 5% à 30% d'humidité. L'allongement dans ces con- ditions provoque une diminution préférentielle dans la dimen- sion des barbes par rapport au corps du filament et une aug- mentation du module ou du "nerf" sans nuire à la résistance à la tension.
L'appareil pour exécuter cette forme de réalisation
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préférée du procédé comprend, en combinaison, un organe mo- bile de formation du filament, présentant une saillie de ré- ception rainurée, un moyen de chauffer la saillie rainurée, un moyen de maintenir le latex dans une position telle qu'il est reçu de façon continue en un point de la rainure, un moyen d'enlever le filament de façon continue de la rainure en un point différent et d'étendre le filament, et un moyen de soumettre le filament allongé à la chaleur tandis qu'il est supporté sur toute la longueur chauffée.
Dans la présente invention on préfère employer du latex de caoutchouc, soit du latex naturel, soit des dispersions artificielles de caoutchouc naturel ou synthétique, toutes ces matières étant appelées dans la suite du "latex". Le latex peut contenir des ingrédients usuels de composition, tels que le soufre, l'oxyde de zinc, des accélérateurs, des activeurs pour les accélérateurs, des matières de charge, des anti-oxydants, des pigments, des agents de dispersion, eto. Dans la présente invention, on emploie un latex qui contient un coagulant dormant ou latent qui peut être activé, par exemple par chauffage,pour obliger le latex à former un gel cohérent, ces compositions étant appelées ici du "latex sensible à la chaleur". Le latex peut être rendu sensible à la chaleur par n'importe laquelle des méthodes connues dans l'industrie.
Par exemple un latex de composition appro- priée peut être rendu sensible à la chaleur par addition à celui-ci d'une petite quantité d'un composé qui se décompose lors du chauffage pour former un acide capable de coaguler le latex, comme par exemple du benzoate de zinc et d'ammo- nium, du lactate de zinc et d'ammonium, du sulfate d'ammo- nium, etc., la quantité étant telle que le latex fait prise en un gel cohérent à une température allant de 65 C à 95 C.
Avec un semblable latex rendu sensible à la chaleur, la rai- nure formant le filament est chauffée à. une température d'en-
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viron 10 C plus élevée que la température à laquelle le latex forme gel.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le latex ayant été- ou non rendu sensible à la chaleur est pré-' vulcanisé avant d'être mis sous forme de filaments. Par exemple on peut ajouter au latex un accélérateur de vuloani- satioi. approprié rapide, et suffisamment de soufre, d'oxyde de zinc, d'agents activants, etc., et le latex peut être chauffé à une température modérée ou bien on le laisse repo- ser à la température du local pendant une période de temps suffisante pour vulcaniser sensiblement les globules de caout- chouc dans le latex sans provoquer la coagulation du latex.
Le degré de prévuloanisation peut être contrôlé par l'essai de la teneur en soufre libre ou par n'importe quelle autre méthode connue dans l'industrie.
L'état du filament au moment ou, l'allongement a lieu est important. Suivant la forme préférée de l'invention le filament est allongé (a) après que le caoutchouc a été com- plètement ooagulé, (b) pendant que le latex est dans un état de gel cohérent et (o) pendent que le latex transformé en gel contient d'environ 5% à 30% d'humidité. Si le filament est étiré après que la coagulation est sensiblement achevée, le produit est plus uniforme quant aux propriétés physiques et plus régulier de dimensions sur toute la longueur, que lorsque l'étirage a lieu pendant la coagulation ou après une coagulation partielle et avant que la coagulation soit ache- vée.
Lorsque du latex non rendu sensible à la chaleur est chauffé et que la teneur en eau de celui-ci est évaporée, le résidu de caoutchouc n'est pas un gel dans le sens dans lequel ce terme est employé dans la présente invention. ¯ Le chauffage d'un latex rendu sensible à la chaleur suivant la présente invention donne un filament à l'état de gel ayant sensiblement la forme de la masse initiale de latex liquide,
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et dans lequel les globules de caoutchouc semblent être dans un état plus mobile qu'ils ne le sont dans un dépôt de caout- chouc formé par simple séchage d'un latex ne contenant pas un agent de formation de gel.
On a trouvé dans la présente invention que le module, l'allongement de rupture et la résis- tance à la traction du filament séché et vulcanisé sont une fonction de la teneur en humidité du gel au moment de l'étira- ge et une fonction du pourcentage d'allongement. Des résul- tats supérieurs sont obtenus lorsque l'allongement a lieu sur un gel ayant une teneur en humidité d'environ 15% à 20%.
Le degré auquel le filament de caoutchouc doit être étiré pour atteindre les buts de la présente invention varie suivant, entre autres, la teneur en humidité du gel de caout- chouc. En général, plus est basse la teneur en humidité, plus est petit l'allongement nécessaire pour produire un ef- fet donné tandis qu'en cas de teneur plus élevée en humidité dans le gel, l'allongement doit être augmenté pour obtenir sensiblement le même résultat. De plus, la température re- quise pendant le recuit pour éliminer complètement les ten- sions dépend également de la teneur en humidité du gel au moment de l'allongement.
Par exemple si le gel de caoutchouc est étiré alors qu'il contient un faible pourcentage d'humi- dité, c'est à dire lorsqu'il est presque sec, une température de recuit plus élevée est nécessaire que lorsqu'on recuit un fil étiré alors qu'il contenait des teneurs plus élevées en humidité. Ces fonctions en relation entre elles permet- tent une grande variation dans les conditions de travail pendant l'étirage.
Suivant la présente invention, l'étirage, c'est à dire l'allongement des filaments de caoutchouc à l'état de gel, a lieu sans application de chaleur, c'est à dire que l'éti- rage est effectué sans qu'on augmente sensiblement la tem- pérature du fil pendant l'étirage. On a trouvé que le ohauf-
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fage des filaments pendant que l'étirage a lieu tend à pro- voquer une prise irrégulière de la structure étirée tandis qu'un étirage sans application de chaleur a pour résultat un produit plus uniforme.
Il a été découvert maintenant.que si le degré d'allongement n'est pas sensiblement plus grand que 250% de la longueur unitaire initiale des filaments, le modu- le du produit séché et vulcanisé est fortement amélioré par l'étirage dans l'état de gel sans provoquer une diminution notable dans la résistance à la traction, ou l'allongement de rupture du produit séché et-vulcanisé. Par conséquent, dans la présente invention, le filament de caoutchouc est allongé pendant ,qu'il est à l'état de gel, pas sensiblement au-delà 250% et de préférence aux environs de 150%. Il est évident que si l'on fait varier la dimension initiale du filament, le pourcentage d'allongement peut être maintenu en dessous de 250% quelles que soient les dimensions désirées du produit.
L'étirage ou l'allongement du filament peut se faire par n'importe quel moyen approprié, par exemple un rouleau ou une courroie ou un certain nombre de rouleaux espacés ou de courroies établis de façon à se mouvoir à des vitesses: différentes. Le rouleau ou la courroie peut âtre. mis en po- sition de façon à retirer le fil du moyen de formation de fi- lament à une vitesse déterminée,
Le rouleau d'enlèvement 15 représenté au dessin est pla- cé à une petite distance du cylindre rainuré, par exemple de 30 à 45 cm., et ce rouleau est mis en rotation à une vitesse suffisante pour détacher les filaments de la rainure et en même temps allonger les filaments détachés dans l'intervalle entre ces dispositifs. Une courroie en mouvement peut être substituée au rouleau d'enlèvement qui vient d'être décrit.
Pour reouire la structure étirée du filament, on la soumet à la chaleur pendant une période et à une température @ suffisantes pour faire en sorte que le filament chauffé reste
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de façon permanente à l'état allongé. Le chauffage est de préférence exécuté dans une mesure telle qu'il complète le séchage du filament. Le chauffage peut être effectué par le passage du filament dans une atmosphère chauffée à une tempé- rature ne dépassant pas le point d'ébullition de l'eau et valant de préférence d'environ 65 à 95 C. L'expression "recuire" signifie chauffer suffisamment pour provoquer la prise de la structure étirée et peut comprendre ou non un sé- ohage.
Dans la forme de réalisation actuellement préférée de l'invention, le chauffage du filament allongé a lieu tandis que le filament est supporté sur toute sa longueur et mainte- nu à l'état allongé. Par exemple le filament est transporté de façon continue sur la surface d'une courroie sans fin ou d'un grand oylindre et est en même temps chauffé. La chaleur peut être appliquée aux filaments au moyen d'un gaz chaud ou d'un liquide chaud. En supportant le filament pendant le ohauffage, on obtient un produit plus uniforme.
Le filament allongé et séché peut être soumis à n'impor- te quels traitements de parachèvement. Les filaments peuvent être rendus non collants par l'application de talc, d'amidon, d'argile ou d'une matière analogue avant ou après l'étirage.
Les filaments sont de préférence enroulés sur un dévidoir avec une légère tension, le dévidoir étant de nature telle qu'il supporte les filaments sur toute leur longueur ; parexemple le dévidoir est cylindrique. La vulcanisation des filaments allongés peut se faire de n'importe quelle manière appropriée connue dans l'industrie, les filaments sont de préférence vulcanisés pendant qu'ils sont sous une légère tension et supportés sur toute leur longueur. La tension des filaments pendant l'enroulement et la vulcanisation peut être telle qu'elle provoquerait un allongement de 1/2% à 3%.
En effectuant la vulcanisation de cette manière, on maintient
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la dimension à laquelle les filaments ont été allongés et il n'y a pas de tendance des filaments à se contracter à nouveau.
Si lton se reporte aux fig, 1 et 2, on voit une forme de réalisation de l'appareil comprenant un organe de forma- tion de filament désigné par 1, destiné à être déplacé suivant un trajet sans fin et comprenant un certain nombre de sail- lies continues de réception 2, présentant chacune une -rainure longitudinale 3 comme le montre la fig. 2, et faite en une matière appropriée quelconque non attaquable, comme par exem- ple l'acier inoxydable, la porcelaine, le verre, etc..
De la chaleur peut être appliquée à la saillie de réception par réflexion ou directement, par exemple par un appareil de chauffage électrique 4 incorporé dans l'organe 1. L'organe 1 peut être un cylindre rotatif comme on l'a représenté, ou bien il peut avoir la forme d'une courroie sans fin mobile ou d'un organe analogue.
A proximité des saillies rainurées 2, on a placé un ré- oipient à latex 5, fait de préférence en une matière non at- taquable de l'un des types mentionnés ci-dessus, et pourvu de moyens usuels tels qu'un barrage 6 pour maintenir le latex 3 à un niveau déterminé et d'un conduit 7 par lequel du latex peut être amené dans le réservoir à une vitesse spéci- fiée. Entre le conduit 7 et le barrage 6, on a monté une plaque d'espacement 8 dont la partie inférieure est perforée pour obliger le latex à s'écouler du conduit 7 en un trajet annulaire formant un sommet horizontal relativement large à la pointe du barrage 6.
Le latex redescend le long de la surface extérieure 9 du barrage jusque dans une chambre 10 et peut être évacué par un conduit 11,
Des réservoirs à latex supplémentaires de construction analogue peuvent être employés pour permettre au latex d'être reçu plusieurs fois en des points espacés sur une saillie rainurée commune, comme le montre le dessin,. Les réservoirs
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à latex et/ou les barrages situés dans ceux-ci sont montés de façon réglable par rapport à l'organe de formation du fi- lament. Par exemple comme le montre la fig. l, les récipients à latex peuvent glisser sur un support 12 et être amenés en position convenable au moyen d'une vis 13.
Le réservoir à latex est placé de telle manière, pendant le fonctionnement de la roue 1, que les rainures sont espa- cées d'une légère distance de la surface normale du latex.
Le latex est cueilli et maintenu en contact avec les rainures par suite de la tension superficielle et de la capillarité, comme le montre la fig. 2.
La chaleur de l'organe de formation oblige le latex ren- du sensible à la chaleur à faire prise dans la rainure sous la forme d'un gel qui est solide et cohérent pendant le temps que la roue met à tourner jusqu'au point de détachement S.
Le dépôt en forme de gel est détaché de la rainure sous la forme d'un filament 14 au moyen du rouleau 15 qui est-actionné positivement au moyen du moteur 16 par l'intermédiaire de la chaine ou courroie 17. Du rouleau 15, le filament peut pas- ser à travers une boite de saupoudrage 18 contenant du talc, de l'amidon ou une substance analogue, destinée à rendre les filaments non collants.
Du moyen de saupoudrage, le filament se rend à un moyen pour chauffer de façon continue les filaments, par exemple une courroie sans fin 19 dont la surface supérieure se meut de préférence dans un plan horizontal sur les rouleaux espa- cés 20 et 21 à travers une atmosphère chauffée. Pour main- tenir la courroie sous une tension appropriée, on peut pré- voir un rouleau fixe 22 et un rouleau réglable 22' monté à une extrémité d'un levier 23 pourvu à son autre extrémité d'un poids réglable 24.
Des moyens sont prévus pour chauffer les filaments qui sont supportés sur la surface supérieure de la courroie, par exemple des bobines de chauffage 25 pour-
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vues d'une cloche 26 réfléchissante à la partie supérieure; ces bobines peuvent être disposées au-dessus de la courroie ou à la fois au-dessus et en-dessous de la partie supérieure de la courroie, comme on l'a représenté. Suivant une varian- te, les bobines de chauffage et une partie ou la totalité de la oourroie peuvent être enfermées dans une chambre qui peut être chauffée par des moyens appropriés d'une maniée connue.
De l'extrémité sèche de la courroie 19, les filaments passent dans un peigne séparateur 27 et de là vers un dévi- doir comportant un tambour rotatif 28 destiné à être entraîné par sa surfacé, par contact avec le rouleau 29 qui est ac- tionné d'une manière usuelle à partir du rouleau 21 par une chaîne 30. Le peigne 27 est pourvu de moyens connus, tels qu'une oame en forme de coeur non représentée, pour imprimer au peigne un léger mouvement transversal de telle façon que les filaments individuels sont enroulés sur le tambour en piles sensiblement séparées, comme le montre la fig. 3, ce qui empêche 1'.emmêlement.
On a représenté à la fig. 4 une autre forme de réalisa- tion de l'élément de formation dufilament, dans laquelle des récipients à latex sont disposés sur les côtés opposés du cylindre 1 de réception des filaments, le latex étant cueilli d'abord dans les récipients Sa, et 5b tandis que l'organe de réception se meut dans le sens de bas en haut et le latex étant oueilli hors des réoipients 5c et 5d tan- dis que l'organe de réception se meut dans le sens de haut en bas. Les filaments sont détachés en un point S' entre les récipients à latex inférieurs, au moyen d'un rouleau de détachement 15. Avec ce dispositif, le latex reçoit une oomposition telle et le cylindre est mis en fonctionnement à une température telle que le latex est coagulé, de préfé- rence en gel, entre chaque point de cueillette.
On peut ainsi produire un filament plus fort, plus rond, au moyen
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du dispositif suivant la fige 4, que celui produit par le dispositif représenté à la fig. 1. Un semblable filament plus fort, plus rond est représenté aux fig. 6 et 7. Les dé- pôts séparés sont représentés à la fig. 6 où le premier dé- pôt remplit la rainure, comme on l'a représenté en 34, et les dépôts successifs arrondissent le côté opposé du filament.
Les barbes 35 sont plus épaisses et tendent à se raccorder au contour général du filament et sont moins saillantes dans le filament achevé, comme le montre la fig. 7.
Pour éviter que le latex forme pont par-dessus les rai- nures de séparation, la surface inférieure 32 du barrage 6 est conformée comme le montre la fig. 5, de telle façon que l'angle ! formé entre cette surface et une ligne passant par le point C de contact entre le latex et l'organe de réception 1 est moindre que l'angle qui est formé entre cette ligne et la surface 33 de l'organe de réception 1. Dans le cas d'une semblable conformation, le latex tend à s'écouler de préférence en descendant ie long du barrage.
Il doit être bien entendu que l'on peut apporter dif- férents changements au procédé et à l'appareil employés pour la mise en pratique de la présente invention. Par exemple l'étirage peut se faire en un certain nombre de phases sé- parées par des périodes de repos. En outre, si le chauffa- ge des filaments pendant la formation n'est pas suffisant pour réduire la teneur en humidité du gel au pourcentage désiré, un moyen de chauffage auxiliaire peut être placé en- tre le moyen de formation du filament et le dispositif d'al- longement, de façon que l'humidité du filament puisse être évaporée jusqu'au degré désiré avant que l'étirage ait lieu.
Lorsque le latex est partiellement ou complètement prévul- canisé, comme on l'a décrit ci-dessus, le moyen de forma- tion du filament et/ou le moyen de recuire le filament peu- vent être chauffés à une température suffisante et la durée
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du chauffage peut être réglée de façon que le filament séché soit complètement vulcanisé et n'exige plus de vulcanisation subséquente.
La présente invention fournit un procédé et un appareil pour améliorer le module d'un filament en caoutchouc sans mo- difier sensiblement d'autres caractéristiques importantes du filament, telles que la résistance à la traction et l'allon- gement de rupture. On peut produire au moyen d'un dispositif de formation de filament, tel qu'une rainure, d'une seule di- mension, un certain nombre de filaments de dimensions diffé- rentes. De plus, lorsque des filaments formés dans une rai- nure sont étirés suivant la présente invention, les barbes longitudinales sur chaque filament diminuent de dimension dans une plus forte mesure que le corps du filament, de sorte que le produit a des caractéristiques de vieillissement amé- liorées.
Le présent procédé fournit également un moyen de diminuer la dimension en coupe transversale et la configura- tion de filaments en caoutchouc d'une manière uniforme sur toute leur longueur.
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The Minister of Economic Affairs and Middle Classes,
Considering the law of May 24, 1854, on patents, modified by the laws of March 27, 1857, July 5, 1884, October 11, 1919, August 3, 1924, December 30, 1925 and July 23, 1932, as well as the royal decrees of June 30, 1933 and, n 85, of November 17, 1939, and especially article 22.
Considering the decision of the Minister of Finance fixing at one month the deadline for the payment of the additional tax.
Considering the request introduced on October 6, 1948 by Mr. F.H. REICHEL, holder of patent n ° 438C87 for Process and apparatus for the production of elastic filaments ", issued on May 30, 1940 to take effect on February 22, 1940.
Considering that it follows from this request that Mr. F.H. REICHEL is in the conditions required to obtain the restoration of the aforementioned patent, the ninth annuity of which should have been paid no later than February 22, 1948.
ORDERS * @ Article 1.- Is restored the invention patent n.438,087, for 'process and apparatus for the production of elastic filaments', issued March 30, 1940 to take effect on February 22, 1940.
Article 2.- The restoration will only take effect after the payment of the outstanding taxes as well as an additional tax equal to the amount thereof.
This payment must be made within one month of the date of this order.
Article 3- Restoration is granted subject to the possible rights of third parties
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A method and apparatus for the production of elastic filaments.
The present invention relates generally to elastic filaments and in particular to a method and apparatus for producing elastic rubber filaments for use in the textile industry, as well as related improvements for improving the properties. and the characteristics of rubber filaments formed by molding operations.
It is known to mold rubber into filaments by collecting latex or the like on a grooved protrusion of a rotating cylinder, heating the latex in the groove to form a cohesive rubber deposit and continuously removing. the rubber deposit of the groove. The filament thus produced is characterized by two longitudinal barbs which are formed by the rubber extending over the edge of the groove.
As these beards are usually quite sharp and thin, they tend to tear and age more quickly.
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dement than the mass of the filament. In addition, the exposed sides of filaments formed in this way in grooves are generally flatter than the sides adjacent to the groove, resulting in filaments of irregular cross section.
It is usually difficult to adjust the accuracy of wire sizes, and a different groove is required for each wire size.
In accordance with the present invention, an elastic rubber filament having a determined uniform cross-section along the entire length and improved aging qualities is produced by continuously collecting a rubber latex made sensitive to weathering. heat in an endless groove to form a larger rubber deposit than desired in the final filament, part of the.
rubber extending over the edges of the groove to form longitudinal barbs on the filament, and the latex in the groove is heated to cause it to gel and coagulate completely as a ooherent rubber filament, the filament is continuously removed from the groove, the filament is continuously lengthened and the elongated structure is annealed by heating the filament while it is supported along the entire length which is heated. The filament is preferably dried and vulcanized while supported and in the stretched state.
In the preferred embodiment. of the invention, the filament is elongated by an amount of not more than about 250% while in the gel state and containing from about 5% to 30% moisture. Elongation under these conditions causes a preferential decrease in the size of the barbs relative to the body of the filament and an increase in modulus or "nerve" without adversely affecting the tensile strength.
The apparatus for carrying out this embodiment
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preferred method comprises, in combination, a movable filament forming member having a grooved receiving protrusion, a means for heating the grooved protrusion, a means of maintaining the latex in a position as received continuously at one point of the groove, a means of continuously removing the filament from the groove at a different point and extending the filament, and a means of subjecting the elongated filament to heat while it is being supported along the entire heated length.
In the present invention it is preferred to employ rubber latex, either natural latex or artificial dispersions of natural or synthetic rubber, all of these materials being referred to hereinafter as "latex". The latex can contain usual compositional ingredients, such as sulfur, zinc oxide, accelerators, activators for accelerators, fillers, anti-oxidants, pigments, dispersing agents, etc. In the present invention, a latex is employed which contains a dormant or latent coagulant which can be activated, for example by heating, to cause the latex to form a cohesive gel, such compositions being referred to herein as "heat sensitive latex". The latex can be made heat sensitive by any of the methods known in the industry.
For example, a latex of suitable composition can be made heat sensitive by adding thereto a small amount of a compound which decomposes on heating to form an acid capable of coagulating the latex, such as for example zinc ammonium benzoate, zinc ammonium lactate, ammonium sulphate, etc., the amount being such that the latex sets in a coherent gel at a temperature of 65 C to 95 C.
With a similar latex made heat sensitive, the groove forming the filament is heated to. an in-
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about 10 C higher than the temperature at which the latex forms a gel.
In another embodiment of the invention, the latex which has or has not been made heat sensitive is pre-vulcanized before being formed into filaments. For example, a vuloanisatioi accelerator can be added to the latex. appropriate speed, and sufficient sulfur, zinc oxide, activating agents, etc., and the latex can be heated to a moderate temperature or left to stand at room temperature for a period of time. sufficient to substantially vulcanize the rubber globules in the latex without causing the latex to coagulate.
The degree of prevuloanization can be checked by testing the free sulfur content or by any other method known in the industry.
The condition of the filament at the time the elongation takes place is important. According to the preferred form of the invention the filament is extended (a) after the rubber has been completely coagulated, (b) while the latex is in a cohesive gel state and (o) while the latex transformed into gel contains about 5% to 30% moisture. If the filament is stretched after coagulation is substantially complete, the product is more uniform in physical properties and more regular in size along the length, than when the stretching takes place during coagulation or after partial coagulation and before coagulation is complete.
When non-heat sensitive latex is heated and the water content thereof is evaporated, the rubber residue is not a gel in the sense in which this term is used in the present invention. ¯ The heating of a latex made sensitive to heat according to the present invention gives a filament in the gel state having substantially the shape of the initial mass of liquid latex,
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and wherein the rubber globules appear to be in a more mobile state than they are in a rubber deposit formed by simply drying a latex not containing a gel forming agent.
It has been found in the present invention that the modulus, the elongation at break and the tensile strength of the dried and vulcanized filament are a function of the moisture content of the gel at the time of stretching and a function. percentage of elongation. Superior results are obtained when the elongation takes place on a gel having a moisture content of about 15% to 20%.
The degree to which the rubber filament must be stretched in order to achieve the objects of the present invention will vary depending on, among other things, the moisture content of the rubber gel. In general, the lower the moisture content, the smaller the elongation required to produce a given effect, while in the case of a higher moisture content in the gel the elongation must be increased to substantially achieve the desired effect. same result. In addition, the temperature required during annealing to completely remove stress also depends on the moisture content of the gel at the time of elongation.
For example if the rubber gel is stretched while it contains a low percentage of moisture, ie when it is almost dry, a higher annealing temperature is required than when annealing a wire. stretched while containing higher moisture contents. These interrelated functions allow great variation in working conditions during stretching.
According to the present invention, the stretching, that is to say the elongation of the rubber filaments in the gel state, takes place without the application of heat, that is to say that the stretching is carried out without any The temperature of the yarn is significantly increased during drawing. We found that the ohauf-
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Stretching the filaments while drawing is taking place tends to cause uneven setting of the stretched structure while drawing without the application of heat results in a more uniform product.
It has now been found that if the degree of elongation is not substantially greater than 250% of the initial unit length of the filaments, the modulus of the dried and vulcanized product is greatly improved by stretching in the yarn. gel state without causing a noticeable decrease in tensile strength, or elongation at break of the dried and vulcanized product. Therefore, in the present invention, the rubber filament is elongated while in the gel state, not substantially more than 250% and preferably around 150%. It is evident that by varying the initial dimension of the filament, the percent elongation can be maintained below 250% regardless of the desired dimensions of the product.
Stretching or stretching of the filament can be done by any suitable means, for example a roller or a belt or a number of spaced rollers or belts set to move at different speeds. The roller or the belt may be hearth. positioned so as to withdraw the yarn from the filament-forming means at a determined speed,
The take-off roller 15 shown in the drawing is placed at a small distance from the grooved cylinder, for example 30 to 45 cm., And this roller is rotated at a speed sufficient to detach the filaments from the groove and remove it. at the same time lengthen the detached filaments in the gap between these devices. A moving belt can be substituted for the removal roller which has just been described.
To restore the stretched structure of the filament, it is subjected to heat for a period and at a temperature sufficient to cause the heated filament to remain
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permanently in the elongated state. The heating is preferably carried out to such an extent as to complete the drying of the filament. Heating may be effected by passing the filament through an atmosphere heated to a temperature not exceeding the boiling point of water and preferably of about 65 to 95 ° C. The expression "annealing" means heat enough to cause the stretched structure to set and may or may not include drying.
In the presently preferred embodiment of the invention, the heating of the elongated filament takes place while the filament is supported along its entire length and maintained in the elongated state. For example the filament is continuously transported over the surface of an endless belt or a large cylinder and at the same time is heated. Heat can be applied to the filaments by means of a hot gas or a hot liquid. By supporting the filament during heating, a more uniform product is obtained.
The elongated and dried filament can be subjected to any finishing treatments. The filaments can be rendered non-tacky by the application of talc, starch, clay or the like before or after drawing.
The filaments are preferably wound on a reel with a slight tension, the reel being of such a nature that it supports the filaments over their entire length; for example the reel is cylindrical. The vulcanization of the elongated filaments can be done in any suitable manner known in the industry, the filaments are preferably vulcanized while they are under slight tension and supported along their entire length. The tension of the filaments during winding and vulcanization can be such as to cause an elongation of 1/2% to 3%.
By carrying out the vulcanization in this way, one maintains
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the dimension to which the filaments have been stretched and there is no tendency for the filaments to contract again.
Referring to Figs, 1 and 2, there is seen an embodiment of the apparatus comprising a filament forming member designated 1, intended to be moved in an endless path and comprising a number of struts. - continuous reception lees 2, each having a longitudinal -rainure 3 as shown in FIG. 2, and made of any suitable non-attackable material, such as, for example, stainless steel, porcelain, glass, etc.
Heat can be applied to the receiving projection by reflection or directly, for example by an electric heater 4 incorporated in the member 1. The member 1 can be a rotating cylinder as shown, or else it may be in the form of a moving endless belt or the like.
Close to the grooved projections 2, a latex container 5 has been placed, preferably made of a non-attackable material of one of the types mentioned above, and provided with usual means such as a barrier 6. to maintain latex 3 at a specified level and a conduit 7 through which latex can be supplied to the reservoir at a specified rate. Between the conduit 7 and the dam 6, a spacer plate 8 has been mounted, the lower part of which is perforated to force the latex to flow from the conduit 7 in an annular path forming a relatively wide horizontal top at the tip of the dam. 6.
The latex goes down along the outer surface 9 of the dam into a chamber 10 and can be discharged through a duct 11,
Additional latex reservoirs of similar construction can be employed to allow the latex to be received several times at spaced points on a common grooved protrusion, as shown in the drawing. Tanks
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latex and / or the dams located therein are adjustably mounted relative to the filament forming member. For example as shown in fig. 1, the latex containers can slide on a support 12 and be brought into the proper position by means of a screw 13.
The latex reservoir is placed in such a way, during the operation of the wheel 1, that the grooves are spaced a slight distance from the normal surface of the latex.
The latex is picked up and kept in contact with the grooves due to surface tension and capillarity, as shown in fig. 2.
The heat of the forming member causes the latex rendered heat sensitive to set in the groove as a gel which is strong and consistent during the time that the wheel spins to the point of detachment S.
The gel-shaped deposit is detached from the groove in the form of a filament 14 by means of the roller 15 which is positively actuated by means of the motor 16 via the chain or belt 17. From the roller 15, the The filament may pass through a dusting box 18 containing talc, starch or the like, intended to render the filaments non-sticky.
From the sprinkling means, the filament goes to a means for continuously heating the filaments, for example an endless belt 19, the upper surface of which preferably moves in a horizontal plane on the spaced rollers 20 and 21 across. a heated atmosphere. In order to keep the belt under suitable tension, a fixed roller 22 and an adjustable roller 22 'may be provided, mounted at one end of a lever 23 provided at its other end with an adjustable weight 24.
Means are provided for heating the filaments which are supported on the upper surface of the belt, for example heating coils 25 for-
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views of a reflective bell 26 at the top; these coils can be arranged above the belt or both above and below the top of the belt, as shown. Alternatively, the heating coils and part or all of the belt can be enclosed in a chamber which can be heated by suitable means in a known manner.
From the dry end of the belt 19, the filaments pass through a separator comb 27 and from there to a reel comprising a rotating drum 28 intended to be driven by its surface, in contact with the roller 29 which is actuated. in a usual manner from the roller 21 by a chain 30. The comb 27 is provided with known means, such as a heart-shaped oame not shown, for imparting to the comb a slight transverse movement so that the filaments individual stacks are wound onto the drum in substantially separate stacks, as shown in fig. 3, which prevents tangling.
There is shown in FIG. 4 another embodiment of the filament-forming element, in which latex containers are arranged on opposite sides of the filament-receiving cylinder 1, the latex being collected first in the containers Sa, and 5b. while the receiving member moves in the downward direction and the latex being pulled out of the containers 5c and 5d while the receiving member moves in the upward and downward direction. The filaments are detached at a point S 'between the lower latex containers, by means of a detachment roller 15. With this device, the latex receives such a composition and the cylinder is operated at a temperature such that the latex. is coagulated, preferably in gel, between each picking point.
It is thus possible to produce a stronger, rounder filament by means of
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of the device according to fig. 4, than that produced by the device shown in FIG. 1. A similar stronger, rounder filament is shown in Figs. 6 and 7. The separate deposits are shown in fig. 6 where the first deposit fills the groove, as shown at 34, and successive deposits round the opposite side of the filament.
Barbs 35 are thicker and tend to conform to the general contour of the filament and are less prominent in the completed filament, as shown in FIG. 7.
To prevent the latex from forming a bridge over the separation grooves, the lower surface 32 of the barrier 6 is shaped as shown in FIG. 5, so that the angle! formed between this surface and a line passing through the point C of contact between the latex and the receiving member 1 is less than the angle which is formed between this line and the surface 33 of the receiving member 1. In the in the event of a similar conformation, the latex tends to flow preferably down the length of the dam.
It should be understood that various changes can be made to the method and apparatus employed in the practice of the present invention. For example the stretching can be done in a number of phases separated by periods of rest. Further, if the heating of the filaments during forming is not sufficient to reduce the moisture content of the gel to the desired percentage, an auxiliary heating means may be placed between the filament forming means and the device. stretching, so that the moisture in the filament can be evaporated to the desired degree before stretching takes place.
When the latex is partially or completely prevulcanized, as described above, the means for forming the filament and / or the means for annealing the filament can be heated to a sufficient temperature and time.
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Heating can be adjusted so that the dried filament is completely vulcanized and does not require further vulcanization.
The present invention provides a method and apparatus for improving the modulus of a rubber filament without substantially changing other important characteristics of the filament, such as tensile strength and elongation at break. A number of filaments of different sizes can be produced by means of a filament forming device, such as a groove, in one dimension. In addition, when grooved filaments are stretched in accordance with the present invention, the longitudinal barbs on each filament decrease in size to a greater extent than the body of the filament, so that the product has severe aging characteristics. - enhanced.
The present process also provides a means of decreasing the cross-sectional size and configuration of rubber filaments in a uniform manner throughout their length.