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La présente invention est relative à des fils thermoplastiques tels qu'en nylon, vinyon, orlon, velon, dacron, saran et analogues, ainsi qu'à des fils de coton lin, rayonne, soie, laine et analogues, qui ont été ren- dus thermoplastiques en les recouvrant ou en les impré- gnant à l'aide d'une matière thermoplastique choisie ou auxquels ont été conférées les caractéristiques physi- ques de fils thermoplastiques, en y appliquant une ma- tière thermodurcissante choisie et en durcissant cette matière, l'invention étant également relative à des pro- cédés pour le traitement des fils susmensionnés. Ces fils seront désignés, dans la suite du présent mémoire, comme étant "du genre en question".
Des fils thermoplas tiques du genre en question sont des fils qui,lorsqu'ils sont chauffée répondent surtout en se contractant,en devenant plus ductiles ou plastiques et thermiquement stabilisés par refroidissement et en prenant d'une façon sensiblement permanente de nouvelles positions après avoir été tordus, allongés ou contractés. L'invention concerne spécialement la production de fils thermoplas- tiques frisés, ondulés ou duveteux de façon sensiblement permanente et également la production de fils thermo- plastiques droits compacts des genres exposés dans les brevets des Etats-Unis n 2,35,3666 et 2.411.132 accordés à Berkley L. Hawthorne et Robert W.
Seem respectivement le 18 juillet 1944 et le 12 novembre 1946
L'objet principal de cette invention est de procurer un procédé simple, continu, rapide et économi- que pour la production commerciale de fils thermoplasti ques uniformément traités, à filament continu, ayant une élasticité accrue et l'apparence du fil filé; de fils
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filés ghermoplastiques améliorés ayant une frisure, une ondulation ou un caractère duveteux unif 3 sensiblement permanent et une élasticitéaugmetnée; desfils thermo plastiques améliorés à filament continu et à filament discontinu, ayant un lustre réduit de façon sensiblement permanente; aes fils thermoplastiques caractérisés comme exposé dans les aeux brevets précités;
et des fils thern plastiques crêpes sensiblement améliorés.
Plus particulièrement, 1'invention a pour objet la production de fils thermoplastiques commercialemetn satisfaisants du genre en question, ces fils étant carac- térisés par leur uniformité en longueur et ayant une for- me hélicoïdale uniforme et permanente ou une orientation moléculaire telle que les filaments individuels des fils présentent une tendance inhérente et permanente à se tordre uniformément et à acquérir une forme en spirale.
Conformément à la présente invention, un pro- cédé de traitement de fils thermoplastiques du genre en question consiste à tirer continuellement du fil d'une source d'alimentation, à tordre continuellement ces fils, à faire passer continuellement ces fils à une vitesse linéaire choisis et sous une tension uniforme dans une zone restreinte isolée thermiquement et chauffée unifor- mément, de façon à chauffer le fil, de manière uniforme, à une température prescrite pour re-orienter les molé cules du fil de mocn qu'il présente une forme tordue et soit fixé dans cette ferme,
à contraéler 1' alimentation en énergie ther de la zone précitée de manière com- pensatoire en f atoif de la température ambiante et du transfert se ..,leur au fil, de façon à maintenir la zone chauffée susdite, de manière uniforme, à la tempéra- ture requise pour chauffer uniformément le fil à la tem- pérature prescrite en question, à refroidir continuelle-
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ment le fil de façon à le.
stabiliser après passage sous tension dans la zone chauffée précitée, à détordre con- tinuellement le fil après son refroidissement et finale- ment à recueillir le fil traité, la tension appliquée au fil chauffé étant en corrélation avec la température prescrite et la vitesse de déplacement au fil chauffé, * de de façon à maintenir la tension uniforme, en vue/produira du fil ayant les propriétés physiques finales désirées.
La tension peut être telle que le-fil (qui constitue un fil multifilamentaire) soit maintenu à une tension uniforme choisie par rapport à la force de con- traction du fil résultant du chauffage et du tordage de celui-ci, de façon à éliminer sensiblement toute ducti- lité du fil après refroidissement, le fil traité étant frisé, ondulé ou rendu duveteux de manière uniforme et permanente et ayant des caractéristiques physiques unifo: mes et améliorées. Le fil de dacron répond particulière. ment bien à ce traitement.
La tension peut aussi être telle que le fil (qui constitue un fil multifilamentaire) soit maintenu à une tension uniforme choisie inférieure à la force de contraction du fil résultant du chauffage et du tordage de ce dernier, le fil traité étant frisa, ondulé ou rendu duveteux de manière uniforme et permanente et ayant des caractéristiques physiques uniformes et améliorées.
Par ailleurs, la tension peut être telle que le fil soit maintenu à une tension uniforme au moins aussi grande (cette tension peut même l'excéder sensible- ment) que la force de contraction au fil résultant du chauffage et du tordage de ce aernier, de manière à éli- miner sensiblement toute ductilité du fil après refroi- dissement, le fil traité étant frisé, ondulé ou rendu duveteux de manière uniforme et permanente et anan des
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caractéristiques physiques uniformes et améliorées.
Pour produire un fil crêpe compact et fortement tordu, le fil est déjà tordu à une tension relativement élevée vis-à-vis de la torsion finalement désirée, lors- qu'il est tiré de la source d'alimentation, cette ten- sion étant telle qu'elle maintient le fil à une tension uniforme au moins aussi grande que la force de contrac- tion du fil résultant du chauffage et du tordage addi- tionnel de celui-ci (le tordage additionnel s'opérant dans le même sens que le tordage originel);
Pour produire un fil crêpe compact, à textu- re rugueuse et fortement tordu, le fil est déjà tordu à une tension relativement faible lorsqu'il est tiré de la source d'alimentation, la tension étant telle que le fil est maintenu à une tension uniforme inférieure à la force de contraction du fil résultant du chauffage et du tordage additionnel de celui-ci(le tordage addition- nel s'opérant dans le même sens que le tordage origi- nel)..
Le fil peut être un bout simple doublé avec un bout simple de coton, de laine ou d'une autre matière non plastique analogue, après avoir été tiré de la sour- ce d'alimentation, le traitement subséquent étant appli-. qué aux bouts doublés simultanément, la tension étant telle que le fil soit maintenu à une tension uniforme in- férieure à la force de contraction du fil résultant au chauffage et du tordage de ce dernier pour éliminer sen- siblement toute ductilité du fil après refroidissement, le degré de torsion enlevé étant exactement le même que celui de la torsion conférée au fil, le fil ainsi traité étant un fil toronné.
Or/peut faire passer le fil multifilamentaire dans un bain de teinture après l'avoir tiré de la source
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dtalimentation, la teinture étant séchée et développée dans la zone chauffée.
Lors du traitement de coton, de rayonne, de lin, de soie, de laine ou analogues, des matières thermo- plastiques et/ou thermodurcissantes sont appliquées au fil avant son passage dans la zone chauffée. Des matiè- res thermoplastiques choisies, qui deviennent plastiques par chauffage et plus rigides par refroidissement, peu- vent être dissoutes, mises en suspension ou autrement dispersées dans un véhicule liquide approprié et sont appliquées, comme imprégnation et/ou revêtement, au fil en mouvement pendant une opération de traitement normale du fil, après quoi le fil est amené à passer, sous une tension uniforme, dans la zone chauffée restreinte, de manière à évaporer l'excès de liquide et à plastifier la matière plastique, la température de la zone chauffée' ..:
tant en corrélation avec les propriétés thermiques du li et des matières thermoplastiques, avec la tension du fil et avec sa vitesse linéaire. Des matières thermo- dorcissantes choisies qui, lorsqu'elles sont chauffées, durcissent, font prise, se polymérisent ou se modifient rarement dans leur forme ou leur structure, de façon que la matière rigide ou flexible résultante ne soit pas rendue subséquemment plastique par chauffage, peuvent être dissoutes, mises en suspension ou autrement disper- sées dans un véhicule liquide approprié et sont appli quées, comme imprégnation et/ou revêtement, à un fil en mouvement pendant une opération de'traitement normale du fil, après quoi le fil est amené à passer, sous une ten- sion uniforme, dans la zone chauffée en question,
de ma- nière à évaporer le liquide en excès et à provoquer le durcissement, la prise, la polymérisation ou autre modi- fication de fone ou de structure des matières thermodur-
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cissgntes, la dt, la ko ne chauffée étant en corrélation avec les propriétés thermiques -in fil et des matières ther.-L'-rissstes, arec la tension. -u fil ît avec sa vitesse linéaire.
Dans les dessins c-''.:u.ex:; , - la figure 1 est u-.. /,-i.î .......:,nta : ¯, o": élévation antérieure, d'un ..;'-.'"$i.'. #- cnvôiv '..'.:: ;#-#:#;-:#- mattre en ceuvr: = la ysc-:.-\':i . -.....'.' #. :-.i::-c.V:-i ae fils the¯-:rx\;ls-5ti:--i: ''<'. '".t-" ';'-;'.. p hy s J. o a a 3 f. cr. #; 1 ? : # r - r - j la ligure est -. fra ¯,,;/;;;î" cK -l 'ippîr.-iilao en #x,::.-: -: ri ', ,-:: =¯¯ -:: ':i:: -... "'::--.- !.cln'..!-:Ll:r: or* coupe faite centre indiqua pr las ïLccliei :'ov.ci3v3 .'Jjiï-i':; trant un dispositif cfj-riffçrt -:.o,";urun ;ip-:ieisl?:u;-:n se incorporé à 1 î,ppa une vue antérieure, raie '...e 3-i c,-.-.-î.e et #>!;, lan Dr 0'',- sus, ..'-.lefur. âe--c: #--. :-*!-# v\ ..r . .1";?. ô,!uii di-..'.:--. pore -l'cippriil., io i i;::.r # . "j:.. 1 r.;fj<'..:. 'jh-:3;..; # # , ... - -:\ .;',-o.:h, c." #:enà';i;i/:-.:: - - J.. l ;.f P .'j::"1 L':.:
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par # la barre transversale habituelle pour le guide est indiqué;par 4, le galet habituel de commande de la bobine est indiqué par 6, l'arbre entraîné habituel pour le galet, par 7, et l'habituelle courroie d'entraînement de la broche, par 8.
On prévoit un ratelier spécial 9 de plafond pour porter l'enroulement P de fil thermoplastique Y qui doit être traité, un dispositifde chauffage 10, spécia- lement construit, un dispositifde mise sous tension du fil 11 spécialement construit et une broche de tordage et de détordage 2 spécialement construite. Comme montré, les dispositifs 10 et 11 sont disposés verticalement, le dernier au-dessus du premier, dans l'intervalle vertical entre la broche 2 et la bobine de reprise S.
Comme cela sera exposé plus loin, le dispositif 10 est chauffé électriquement, le courant lui étant amené par deux barres omnibus, agencées horizontalement de ma- nière fixe, 12 et 13, auxquelles ledit dispositif est fixé, avec interposition de douilles isolantes 14 comme on le voit'le mieux aux figures 2 et 3, par des via 15 et 16 le degré de chaleur désiré est uniformément main- tenu dans le dispositif par un courant de tension con- stante (ne dépassant pas vingt quatre volts pour la sécu- rité du personnel) par un régulateur d tension automait qus à induction 17 à partir d'un secteur de distribution 18, 19, ledit régulateur étant relié par des conducteurs 20, 21 à un régulateur de tension à induction 22 régla- ble à la main, relié à son tour par des conducteurs 23,
24 au primaire d'un transformateur abaisseur 25 en. cir- cuit par des conducteurs 26, 27 avec les barres omnibus 12, 13. La tansion de sortie du régulateur de tension à induction 17 est automatiquement réglée par un moyen sensible 28 répondant aux variations de température, in-
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ne soit coupé p: r le passage du fil. Il faut remarquer spécialement que le 'pas d'enroulement de la bobine chauf- ànte 34 augmente progressivement de l'extrémité infé- rieure du tube 32 par où le fil entre, jusqu'à mi-huteu du tube, et ensuite décroît progressivement à un taus correspondant vers l'extrémité à le fil sort.
Par sui- te, une plus grande quantité d'énergie électrique est disponible aux extrémités d'entrée et de sortie du tube 32 où la perte de chaleur sera plus grande, assurant ainsi une distribution uniforme de la chaleur et rendant possible l'utilisation d'un tube beaucoup plus court que celui qui serait autrement nécessaire. Le conduc- teur 40 perlant d'une extrémité de la bobine 34 s'étend à travers le couvercle 37 jusqu'à la vis 15 et le con- ducteur 41 venant de l'autre extrémité de ladite bobine à le vis 16 et, intercalé dans le conducteur 40 il y a un interrupteur actionnable à la main qui est indiqué schématiquement en 42.
Le dispositif de mise sous tension 11 est porté à l'extrémité supérieure d'une barre console por- teuse verticale 91 qui est fixée aux barres omnibus 12 et 13 par les vis 15 et 16 et qui en est isolée par les manchons 14 Le guide en tire-bouchon indiqué en 53 a son corps s'étendant à travers une fente verticale 50 dans l'extrémité inférieure de la barre-support supé- rieure 51 de façon à être verticalement ajustable dans l'intervalle entre le dispositif de chauffage 10 et la broche 2, ledit guide pouvant être fixé en positions ajustables par les écrous de serrage indiqués en 54.
Comme montré aux figures 4, 5 et 6 le didposi- tif de mise sous tension 11 comprend deux palettes en forme de peignes 55 et 56 avec des dents courbées entre- croisées entre lesquelles le fil Y est passé. La palet-
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te 55 est soutenue de manière fixe par une plaque-sup- port 58 tandis que-la palette 56 peut basculer autour d'un pivot de charnière 59 entre une autre paire de ta quets faisant saillie vers l'avant, écartés verticalement 60, de ladite plaque.
La palette à bascule 56 est re- liée par un ressort de tension 61 à un levier vertical 62 pouvant pivoter en 63 sur une saillie 64 s'étendant vers l'arriéra au haut de la plaque 58 Une fente dans l'extrémité inférieure ou la plus éloignée au levier 62 est engagée dans une rainure périphérique près de l'ex- trémité d'une vis 65 vissée dans la plaque 58 Au moyen de la vis 65, il est possible de faire varier la force du ressort 61 et, à son tour, la pression exercée par l'ailette 56 sur le fil Y pour régler la traction ou tension qui lui est communiquée.
En service, le disposi- tif de mise sous tension est réglé exactement, de maniè- re à mettre la tension du fil traité en corrélation avec la température à laquelle le fil est chauffé et avec la vitesse linéaire de déplacement du fil, de façon à main- tenir ce dernier à une tension uniforme choisie en rap- port cvec la force de contraction du fil, qui résulte du chauffage et du torage ae celui-ci. L'écrou d'arrêt 66 sert de moyen de fixation à la viz65 pour en empê- cher un déplacement accidentel lorsqu'elle est réglée.
Cornue montré à la figure 7 la broche 2 com-
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prend un tube dressé 75 de petit iier.:."'tr2 et alésage qui est porté pour rotation à son extrémité inférieure par une paire ae paliers cnti-fricticn à billes 76 et 77 espacés verticalement. Ces paliers sont enfermés aans un support cylindrique 78 monta- cans un bras rétracta- ble 79 qui est relié a pivotement, de la manière habi tuelle, aux tige? horizontales fixesde à la partie in-
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férieure de l'cppsreil, et qui est no.c::;:::l':n.;:nt r.1"I:!.rr,.r;
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dans la position montrée, par un ressort à torsion 81 avec le tube en contact tangentiel avec la courroie d'en- traînement 8. Pouvant tourner librement autour d'un pi- vot transversal à l'extrémité supérieure du tube 7 il ya un petit galet 82 intercalaire à gorge en V, d'inversion de torsion, autour duquel le fil Y est enroulé une ou plusieurs fois avant de passer vers le bas à travers le tube. Etant de petit diamètre et ae paroi mince, le tube de broche 75 est léger et dynamiquement équilibré et peut par conséquent être mis en rotation à grandes vitesses, par la courroie d'entraînement 8 qui le touche ainsi qu'on le comprendra facilement.
Le fil thermoplastique Y à traiter est tiré par le bout de l'enroulement d'alimentation P sur le rate- lier 9, passé sur les tiges de guidage 8586 et un oeillet de guidage 87 sur le ratelier, ensuite vers le bas vers un guide en tire-bouchon 88 prévu sur la plaque 58 du dispositif de mise sous tension 1, ensuite plus bas entre les palettes du dispositif de tension 11 et par le tube 32 du dispositif de chauffage 10, ensuite par le guide en tire-bouchon 53,puis par la broche 2, ensuite horizontalement sous la paire de galets écartés 89 et 90 sur le brss-support 91 allant en avant des ti- ges 80,
puis vers le haut par dessus une tige de guidage longitudinale fixe 92 vers le guide transversal 3 et fi- nalement vers la bobine de reprise entraînée s
Dans le but d'illustrer le fonctionnement de l'appareillage décrit ci-dessus, on supposera que le fil Y se présente sous la forme d'un multifilament continu de nylon ou analogue. Tandis que le fil descend conti- nuellement à travers le dispositif 10, il est chauffé uniformément à une température par exemple en deça de vingt degrés du point de fusion de la matière thermoplas-
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tique, pour fixer de maniera permanente, la torsion du fil.
Ceci revient à dire qeu le fil est traité thermi- quement de façon que les molécules du fil therocpasti que soient re-crientées, de manière permanente et unifor- me (c'est-à-dire que le fil est fixé) en fonction ae la forme tordue du fil, en sorte que les filaments indivi iuels de ce aernier ont une tendance inhérente et perma- n ente à de tordre uniformément et à prencre une forme en spirale uniforme.
La température choisie est déter- minée par l'a justement du régulateur de tension à induc- tion 22, manoeuvré à la main suivant la température am- biante et le transfert de chaleur au fil, qui dépend évidemment en partie de la vitesse linéaire à laquelle le fil passe, cette température étant contrôlée autom- tiquement en compensation des changements dans la tempé- rature ambiante ou au local et du transfert de chaleur au fil qui se déplace, par l'action du moyen sone ble 28 -sur le régulateur de tension automatique par induc- tion 17.
Par ailleurs, le dispositif de mise sous ten- sion 11 est réglé de manière à mettre la tension du fil en corrélation avec la température laquelle le fil est chauffe et avec la vitesse linéaire ae déplacement du fil, de manière à maintenir le fil à une tension uni- forme choisie par rapport à la force de contrcutin du fil résultant du chauffage et du tordage de celui-ci, de façon à exclure sensiblement toute ductilité dans le fil refroidi.
Tandis qu'il est dhauffé ae la manière décrite le fil est torau dans un sens lorsqu'il traverse la zone chauffée restreinte au dispositif 10 par l'action ae la broche 2 @ @ et est refroidi per ballonne- mert lorsqu'il avance vers le bas dans l'intervalle entre l'extrémité ae sertie du tce 32 dudit dispsoit 10 et la roue 82 le fil étant enrculé pour une commande piosi
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tive, une ou plusieurs fois autour de 1 pletite roue 82 de la broche de détordage 2 comme expliqué plus haut, et le refroidissement étant provoqué par le contact au fil avec la face de la roue 82 et les côtés d'inclinaison douce de la gorge de ladite roue.
Par l'action de 1a rotation ou mouvement transversal de la roue 82 le fil est tordu en sens inverse tandis qu'il perd le contact à friction avec la roue 82 et descend par le tube 75 de la broche vers la roue de guidage 89 et ensuite contour- nant cette dernière et la roue de guidage 90, il monte et après avoir passé par dessus la tige 92 et le guide transversal 3 il est continuellement repris par la bo- bine tournante 5 Comme résultat de cc traitement con- tinuel suivant l'invention, une frisure, une ondulation ou un caractère duveteux sensiblement permanent est éta- bli dans le fil.
L'effet de la chaleur sur les différents fils thermoplastiques en usage à présent dans le commerce est généralement connu et peut être facilement déterminé pour de nouveaux fils thermoplastiques. Pour chaque fil ther- moplastique particulier, des températures variées ont un effet défini sur le contraction, la stabilisation, la ténacité, la ductilité sous tension, la contraction, l'allongement de rupture, l'élasticité et d'autres carac- téristiques physiques. Ainsi, par la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, en contrôlant l'alimenta- tion en énergie thermique de la zone restreinte par la- quelle on fait passer le fil pour le chauffer uniformé- ment à une température prescrite, de manière à re-orien- ter les molécules du fil de façon qu'elles se conforment à la torsion du fil,
de manière à fixer ce dernier, et en mettant la tension du fil en corrélation avec la tem- pérature prescrite et avec la vitesse linéaire de celui-
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ci, de façon à maintenir le fil sous une tension unifor- me choisie en rapport avec la force de contraction du fil, il est possible de produire des fils commercialemet satisfaisants ayant des propriétés physiques désirables quoique différentes, ces propriétés étant, dans chaque cas, caractérisées par leur permanence et leur haut de- gré d'uniformité.
Ainsi, en appliquant au fil une tension de degré juste égal à la force de contraction du fil à la température donnée, il ne se produira ni contraction, ni allongement au fil. 'un autre côté, en appliquant au fil une forte tension excédant la force de contraction du fil, il se produira un allongement maximum sur toute la longueur du fil, tandis que si une tension inférieure à la force de contraction du fil lui est appliquée, une contraction sera admise à s'établir uniformément tout le long du fil.
En conséquence, en contrôlant de manière précise la tension du fil et en mettant cette tension en corrélation avec la température à laquelle le fil est chauffé et avec sa vitesse linéaire de déplacement, le fil peut être maintenu sous une tension uniforme en rapport avec la force ae contraction, de façon que le fil puisse être tire en spirale à cause du tornage et de l'étirage simultanés, cette forme en spirale au fil sub- sistant sensiblement après détorage de nombreux fils thermolstiques tels que ceux mentionnés plus haut, révèlent des degrés variables de ductilité lorsqu'ils sont chffés et, lors ce la mise en oeuvre ces procédés suivent la présente inventio,
il est ordinairemetn sou- haltiable ce traiter cps fils dans des conditions de ten- sion telles que le fil fini soit sensiblement exempt de
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exemple, le dacron, qui présente une ductilité substan- tielle lorsqu'il est chauffé et est, de préférence, dans la plupart des cas, traité selon le présent procédé sou une tension suffisamment élevée perdant le chauffage pour empêcher sensiblement l'apparition d'une ductilité dans le fil fini, lorsqu'il est refroidi.
Un fil filé originellement formé de fibres thermoplastiques, lorsqu'il est traité suivant 1'hnen tion, donnera évidemment des résultats similaires à ceux décrits en ce qui concerne un fil thermoplastique mutliflamentaire continu. La frisure, l'ondulation ou le caractère duveteux cornue considérés ici, résultent de ce que les filaments individuels constituant un fil prennent une allure.frisée, ondulée ou bouclée, empê- chant ainsi leur rangement parallèle préalable. En con- séquence, le traitement appliqué au fil monofilamentaire ne peut produire le même effet, mais produit plutôt une disparition du lustre et crée des forces de torsion acti- ves et latentes utiles.
Suivant la présente invention, il est possible aussi de produire des fils thermoplastiques tordus droits compacts des genres expliqués dans les brevets des Etast 'Unis n 2,35,3 et 2,411.132 et des perfectionnements à ceux-ci, comprenant du nylon, du dacron et da res fils crêpés thermoplastiques de texture lisse ou rude, suivant la torsion finale et la corrélation entre la température et la tension dans l'opération de tordae-dxtordage
Du fil thermoplastique traité suivant le nou- veau procédé prend la teinture uniformément, et une per- manence et une profondeur de couleur plus grandes résul- tent du chauffage uniforme à des températures élevées, avec 1'augemetnation de tenactié et du moduel d'élastic- 4 3 ce certains types de fils thermoplastiques.
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Si on le désire, le fil peut être teint ou revêtu d'apprêt incidemment dans le traitement suivant la présente invention, en le faisant passer à travers un applicateur de teinture ou d'apprêt tel que celui montré en 95 à la figure 2 sur son trajet vers le dispositif de chauffage 10, le trajet de détour du fil étant indi- qué par Y-, en lignes pointillées. Dans le passade du fi: par le dispositif de chauffage 10, la teinture est déve- loppée et fixée par la température élevée de la zone de chauffage restreinte, ou bien l'apprêt est séché, comme on le comprendra aisément.
Au lieu d'utiliser un colorant dans 1'appica teur 95, un liquide d'apprêtage approprié ou autre li- quide de traitement peut être utilisé, si on le désire ou si cela est nécessaire, et le passage du fil apprêté dans la zone chauffée du dispositif de chauffage aura pour effet de sécher l'apprêt ou autre matière.
Par ailleurs, comme on l'a signalé plus haut, le présente invention englobe le traitement de fils non thermoplastiques de coton, lin, laine, soie et analogues qui ont été rendus thermoplastiques par revêtement ou imprégnation à l'aide d'une matière thermoplastique ou thermodurcissante choisie. Ceci peut se faire en fai- sant passer un fil non thermoplastique dans un applica- teur, tel que celui désigné par la notation de référence 95 à 1& figure 2 cet applicateur contenant une matière durcissante choisie, telle que, par exemple, une solu- tion de résine areo formaldéhyae.
En faisant passer le fil non thermoplastique dans l'epplicateur 95, ce fil est revêtu ou imprégné de résine et le fil ainsi traité est alors amené à passer dans le dispositif chauffant 10 aans des conditions ce température contrôlées et sous une tension uniforme en corrélation avec la ten @
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ture et la vitesse linéaire de déplacement du fil sui vant les procédés décrits ci-dessus.
Les procédés suivant l'invention sont- applicables au traitement et à la production de fils toronnés, dans lesquels une ou plusieurs extrémités sont doublées ou toronnées l'une avec l'autre conformément aux pratiques et procédés courants dans l'art textile.
Après avoir été toronné ou doublé, le fil peut être trai- té selon les procédés décrits plus haut. De même, dans le cas de fils thermoplastiques toronnés, il peut être souhaitable, dans certains cas, de traiter un bout d'un fil thermoplastique par un des procédés décrits plus haut, puis de doubler ou de toronner ce fil thermoplasti- que traité avec un autre bout d'un fil thermoplastique selon les pratiques de doublage ou de toronnage habituel- les, et enfin de traiter les bouts thermoplastiques dou- blés ou toronnés du fil par un des procédés décrits plus haut. Des fils thermoplastiques peuvent également être toronnés ou doublés avec des fils en matière non thermos- plastique, tels que coton, laine, etc..., après quoi on peut soumettre ces fils aux procédés suivant l'invention.
En mettant en oeuvre le procédé de traitement perfectionné, il est essentiel, comme déjà souligné, que la vitesse linéaire de déplacement du fil à travers la zone chauffante réduite 10 soit en relation définie avec la grandeur du transfert de chaleur au fil en mouvement et que la tension du fil pendant le traitement soit main- tenue uniforme et soit '3.1 orrélastio avec la température à laquelle le fil est chauffa et cvec la vitesse linéaire de déplacement du fil, de façon que ce dernier soit main- tenu à une tension uniforme choisie par rapport à la for- ce de contraction du fil.
On a trouvé que c'était una chose simple de préedéterminer l'importance du transfert
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#v.:. jliflsur, dans la zone de chauffage réduite, pour un fil particulier à toute température donnée et pour toute vitesse de déplacement.
Pat exemple, avec une tempéra- ture de 485 F maintenue dans la zone chauffante, un fil de nylon de denier 200 passé Far ladite zone à la vitess de 600 pouces par minute se contractera de 8 % Comme il est connu qu'il faut une température à sec de 4000 F pour contracter du fil de nylon, de denier 200 de la même cuantité, il est évident que la température effective Gens le dispositif de chauffage pour ce fil particulier et cette vitesse linéaire de déplacement doit être de 400 F Il faut comprendre que l'expression "températu- re effective" ne signifie pas nécessairement la tempéra- ture can la zone de chauffage,
mais plutôt la tempéra- ture nécessaire pour obtenir un effet donné sur le fil thermoplastique particulier mis en cause si ledit fil ne se déplaçait pas mais était simplement chauffé à cette température. Ainsi, par le procédé perfectionné, il est possible de prédéterminer la contraction thermique, l'allongement thermique, le traitement thermique et/ou la stabilité thermique dans toute mesure désirée dans les limites des caractéristiques des fils particuliers, par réglage de le tension du fil et ae la température de la zone chauffée restreinte. Avec beaucoup de types de fils thermoplastiques, la présence d'humidité ajoute sensiblement au caractère effectif de la chaleur à une température donnée dans le traitement.
Pour ceux qui sont au courant de cette technique, il est évident que c'est une chose simple de mouiller convenablement le fil en mouvement,avec de 1'eau ou me autre solution 1li quide de produits chimiques efficaces, avant le passage du fil par la zone de chauffage restreinte.
Pour produire un fil de rayonne ayant des
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caractéristiques de séchage rapide et d'élasticité et essentiellement toutes les caractéristiques physiques désirables des fils thermoplastiques, si ce n'est une résistance mécanique équivalente, un fil de rayonne est traité dans l'appareil selon la figure 2.
Un cône de rayonne est placé sur le râtelier et, pendant que la rayonne passe du cône à la bobine S, elle est imprégnée et revêtue à l'aide de résines choisies, après quoi le fil est tordu à 10 tours par pouce sous une tension adé quate pour supprimer sensiblement toute ductilité, le fil tordu est ensuite amené à passer dans la zone chauf- fée où l'excès de véhicule liquide est évaporé et les résines sont durcies, le fil et les résines sont refroi- dis avant aétordage et finalement le fil de rayonne trei té est détordu à 10 tours par pouce et enroulé sur la bobine S.
Le durcissement de la résine sur le fil tordu fixe, de manière permanente, ce fil, tout comme dans le cas d'un fil thermoplastique, en sorte que lors de l'en- lèvement de la torsion, le fil a tendance, en permanence, à revenir à sa position tordue, qui communique de la vie et de l'élasticité à un fil par ailleurs mort ou ducti- le. Les résinas confèrent également un caractère hydro- phobe substantiel au fil de rayonne, de même que des caractéristiques de séchage rapide et d'autres caracté- ristiques souhaitables que ne possède normalement pas un fil de rayonne.
Les fils thermoplastiques traités conformément à la présente invention se caractérisent par leur degré élevé d'uniformité en longueur et par leur orientation moléculaire uniforme et permanetne en rapport avec la torsion du fil. Ainsi, dasn des fils tordus mis sous
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tension, les filament wn.'s.:..". .c1s au fil ont une ten- dance inhérente et . :::"II:'[I'3n-:,e 3 tarare de menÍlT8 uni-
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forme et à prendre une forme en spirale uniforme et, lorsqu'ils sont relâchés, les filaments individuels de ces fils présentent une torsion uniforme permanente, qui définit une forme en spirale uniforme.
De plus, les. filaments individuels ae ces fils présentent une unifor- mité permanente à la chaleur jusqu'à leur point de fu- sion et des résistances à la traction uniformes jusqu'à leur résistance de rupture. Par ailleurs, dans le cas de fils droits compacts ou frises, onaulés ou duveteux, l'uniformité de la structure et de la forme de ces fils est également permanente et stable à la chaleur sensi- blement jusqu'au point de fusion des fils, tandis que leur résistance à la traction est sensiblement uniforme jusqu'au point de rupture des fils.
Il est évident que les dispositifs de chauf- fage et de mise sous tension représentés dans les des- sins ci-annexés doivent être considérés comme des exem- ples d'autres dispositifs qu'on pourrait utiliser, à condition qu'ils soient capables de maintenir les tempé- ratures uniformes et les tensions uniformes nécessaires pour l'obtention des caractéristiques physiques des fils thermoplastiques perfectionnés.
Il résulte de ce qui précède qu'on a prévu un procédé simple, grce auquel diverses espèces de fils thermoplastiques améliorés pour différents buts peuvent être traités thermiquement plus rapidement, et à bien meilleur compte que jusqu'à ce jcur, avec l'assurance de l'uniformité dans 1'apparence et a'autres caractéristi- ques physiques désirées.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to thermoplastic yarns such as nylon, vinyon, orlon, velon, dacron, saran and the like, as well as to linen, rayon, silk, wool and similar cotton yarns, which have been produced. thermoplastic due by covering or impregnating them with a chosen thermoplastic material or to which the physical characteristics of thermoplastic yarns have been conferred, by applying thereto a chosen thermosetting material and by hardening this material, the invention also relates to methods for treating the aforementioned threads. These threads will be designated, in the remainder of this memorandum, as being "of the type in question".
Thermoplastic yarns of the kind in question are yarns which, when heated, respond mainly by contracting, becoming more ductile or plastic and thermally stabilized by cooling and taking substantially permanent new positions after being. twisted, elongated or contracted. The invention especially relates to the production of crimped, wavy or substantially permanently fluffy thermoplastic yarns and also to the production of compact straight thermoplastic yarns of the kinds disclosed in United States Patents Nos. 2,35,3666 and 2,411. .132 granted to Berkley L. Hawthorne and Robert W.
Seem on July 18, 1944 and November 12, 1946 respectively
The main object of this invention is to provide a simple, continuous, rapid and economical process for the commercial production of uniformly processed, continuous filament thermoplastic yarns having increased elasticity and spun yarn appearance; son
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Improved thermoplastic yarns having substantially permanent uniform crimp, waviness or fluffiness and increased elasticity; improved continuous filament and discontinuous filament thermoplastic yarns having a substantially permanently reduced luster; aes thermoplastic yarns characterized as set forth in the above aeux patents;
and significantly improved pancake plastic thern yarns.
More particularly, the object of the invention is the production of commercially satisfactory thermoplastic yarns of the kind in question, such yarns being characterized by their uniformity in length and having a uniform and permanent helical shape or molecular orientation such as the filaments. Individual threads exhibit an inherent and permanent tendency to twist evenly and acquire a spiral shape.
In accordance with the present invention, a method of treating thermoplastic yarns of the kind in question consists of continuously pulling yarn from a power source, continuously twisting these yarns, continuously passing these yarns at a chosen linear speed. and under a uniform tension in a restricted area thermally insulated and heated uniformly, so as to heat the wire, in a uniform manner, to a temperature prescribed to re-orient the molecules of the wire so that it presents a twisted shape and be fixed in this farm,
counterelating the power supply ther to the aforementioned zone in a compensatory manner in view of the ambient temperature and the transfer to the wire, so as to maintain the aforesaid heated zone uniformly at the temperature. temperature required to uniformly heat the wire to the prescribed temperature in question, to be cooled continuously
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ment the thread so as to.
stabilize after passage under tension in the aforementioned heated zone, to continuously untwist the wire after its cooling and finally to collect the treated wire, the tension applied to the heated wire being in correlation with the prescribed temperature and the speed of movement at heated yarn, * so as to maintain uniform tension, to produce yarn having the desired final physical properties.
The tension can be such that the yarn (which constitutes a multifilament yarn) is maintained at a uniform tension chosen with respect to the tensile force of the yarn resulting from the heating and the twisting thereof, so as to substantially eliminate any ductility of the yarn after cooling, the treated yarn being uniformly and permanently crimped, crimped or fluffy and having uniform and improved physical characteristics. The thread of dacron responds particular. lie well to this treatment.
The tension may also be such that the yarn (which constitutes a multifilament yarn) is maintained at a uniform tension chosen less than the contraction force of the yarn resulting from the heating and twisting of the latter, the treated yarn being crimped, crimped or made uniformly and permanently fluffy and having uniform and improved physical characteristics.
Furthermore, the tension may be such that the yarn is maintained at a uniform tension at least as great (this tension may even appreciably exceed it) as the force of contraction in the yarn resulting from the heating and twisting of this last, so as to substantially eliminate any ductility of the yarn after cooling, the treated yarn being crimped, crimped or made fluffy in a uniform and permanent manner and without
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uniform and improved physical characteristics.
To produce a compact and strongly twisted crepe yarn, the yarn is already twisted at a relatively high tension to the ultimately desired twist, when pulled from the power source, this tension being such that it maintains the thread at a uniform tension at least as great as the contraction force of the thread resulting from the heating and the additional twisting thereof (the additional twisting taking place in the same direction as the original twist);
To produce a compact, rough-textured, heavily twisted crepe yarn, the yarn is already twisted at a relatively low tension when pulled from the power source, the tension being such that the yarn is held at low tension. uniform lower than the contraction force of the yarn resulting from the heating and additional twisting thereof (the additional twisting taking place in the same direction as the original twisting).
The yarn may be a single end lined with a single end of cotton, wool or other similar nonplastic material, after being pulled from the feed source with subsequent treatment applied. at the ends doubled simultaneously, the tension being such that the yarn is maintained at a uniform tension less than the contraction force of the resulting yarn on heating and of the twisting of the latter to substantially eliminate any ductility of the yarn after cooling, the degree of twist removed being exactly the same as that of the twist imparted to the wire, the wire thus treated being a stranded wire.
Or / can pass the multifilament yarn through a dye bath after pulling it from the source
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the dye being dried and developed in the heated area.
When processing cotton, rayon, linen, silk, wool or the like, thermoplastic and / or thermosetting materials are applied to the yarn before it passes through the heated area. Selected thermoplastics, which become plastic on heating and more rigid on cooling, may be dissolved, suspended or otherwise dispersed in a suitable liquid vehicle and are applied, as an impregnation and / or coating, to the moving yarn. during a normal wire processing operation, after which the wire is caused to pass, under uniform tension, through the restricted heated zone, so as to evaporate the excess liquid and plasticize the plastic, the temperature of the zone heated '..:
both in correlation with the thermal properties of li and thermoplastics, with the tension of the yarn and with its linear speed. Selected heat-setting materials which, when heated, harden, set, polymerize, or rarely change in shape or structure, so that the resulting rigid or flexible material is not subsequently made plastic by heating, can be dissolved, suspended or otherwise dispersed in a suitable liquid vehicle and are applied, as an impregnation and / or coating, to a moving yarn during a normal yarn processing operation, after which the yarn is fed. to pass, under uniform voltage, through the heated zone in question,
so as to evaporate excess liquid and cause hardening, setting, polymerization or other modification of the shape or structure of the thermoset materials.
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cissgntes, the dt, the heated ko being correlated with the thermal properties -in wire and thermic materials.-L'-rissstes, with the tension. -u wire ist with its linear speed.
In the drawings c - '' .: u.ex :; , - figure 1 is u- .. /,-i.î .......:, nta: ¯, o ": anterior elevation, of a ..; '-.'" $ i. ' . # - cnvôiv '..'. ::; # - #: #; -: # - mastermind: = la ysc -: .- \ ': i. -..... '.' #. : -. i :: - c.V: -i ae son thē-: rx \; ls-5ti: - i: '' <'. '".t-"'; '-;' .. p hy s J. o a a 3 f. cr. #; 1? : # r - r - j the ligure is -. fra ¯ ,,; / ;;; î "cK -l 'ippîr.-iilao en #x, :: .-: -: ri',, - :: = ¯¯ - :: ': i :: -. .. "':: --.-! .cln' ..! -: Ll: r: or * cut made center indicated by ïLccliei: 'ov.ci3v3.' Jjiï-i ':; trant a device cfj-riffçrt - :. o, "; urun; ip-: ieisl?: u; -: n is incorporated into 1 î, ppa an anterior view, line '... e 3-ic, -.- .-î.e and #>!;, lan Dr 0 '', - sus, ..'-. lefur. âe - c: # -.: - *! - # v \ ..r. .1 ";?. ô,! uii di - .. '.: -. pore -l'cippriil., io i i; ::. r #. "j: .. 1 r.; fj <'..:.' jh-: 3; ..; # #, ... - -: \.; ', - o.:h, c." #: enà '; i; i /: -. :: - - J .. l; .f P .'j :: "1 L':.:
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by # the usual crossbar for the guide is indicated; by 4, the usual spool control roller is indicated by 6, the usual driven shaft for the roller, by 7, and the usual drive belt of the spindle, by 8.
A special ceiling rack 9 is provided for carrying the winding P of thermoplastic yarn Y which is to be treated, a specially constructed heater 10, a specially constructed yarn tensioning device 11 and a twisting and twisting pin. specially constructed backwash 2. As shown, devices 10 and 11 are arranged vertically, the latter above the first, in the vertical gap between spindle 2 and take-up reel S.
As will be explained below, the device 10 is electrically heated, the current being supplied to it by two bus bars, arranged horizontally in a fixed manner, 12 and 13, to which said device is fixed, with the interposition of insulating sleeves 14 as shown. This is best seen in Figures 2 and 3, by via 15 and 16 the desired degree of heat is uniformly maintained in the device by a current of constant voltage (not exceeding twenty-four volts for safety. personnel) by an automatic induction voltage regulator 17 from a distribution sector 18, 19, said regulator being connected by conductors 20, 21 to an induction voltage regulator 22 adjustable by hand, connected in turn by conductors 23,
24 at the primary of a step-down transformer 25 in. circulated by conductors 26, 27 with the bus bars 12, 13. The output expansion of the induction voltage regulator 17 is automatically regulated by a sensitive means 28 responsive to variations in temperature, including
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is not cut by the passage of the wire. It should especially be noted that the winding pitch of the heating coil 34 gradually increases from the lower end of the tube 32 through which the wire enters, to halfway through the tube, and then gradually decreases to a corresponding taus towards the end of the wire comes out.
As a result, more electrical energy is available at the inlet and outlet ends of tube 32 where the heat loss will be greater, thus ensuring a uniform heat distribution and making possible the use of heat. 'a much shorter tube than would otherwise be needed. The conductor 40 beading from one end of the coil 34 extends through the cover 37 to the screw 15 and the conductor 41 coming from the other end of the said coil to the screw 16 and, interposed in conductor 40 there is a manually operable switch which is indicated schematically at 42.
The tensioning device 11 is carried at the upper end of a vertical supporting console bar 91 which is fixed to the bus bars 12 and 13 by the screws 15 and 16 and which is isolated therefrom by the sleeves 14 The guide corkscrew shown at 53 has its body extending through a vertical slot 50 in the lower end of the upper support bar 51 so as to be vertically adjustable in the gap between the heater 10 and spindle 2, said guide being able to be fixed in adjustable positions by the tightening nuts indicated at 54.
As shown in Figures 4, 5 and 6, the tensioning instructional 11 comprises two comb-shaped vanes 55 and 56 with intersecting curved teeth between which the wire Y is passed. The puck
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te 55 is fixedly supported by a support plate 58 while the pallet 56 can swing about a hinge pin 59 between a further pair of vertically spaced apart forward protruding tabs 60. said plate.
The toggle pallet 56 is connected by a tension spring 61 to a vertical lever 62 pivotable at 63 on a projection 64 extending rearwardly at the top of the plate 58 A slot in the lower end or further to the lever 62 is engaged in a peripheral groove near the end of a screw 65 screwed into the plate 58 By means of the screw 65 it is possible to vary the force of the spring 61 and, at its turn, the pressure exerted by the fin 56 on the wire Y to adjust the traction or tension communicated to it.
In use, the tensioning device is set exactly so as to correlate the tension of the treated yarn with the temperature at which the yarn is heated and with the linear speed of movement of the yarn, so as to keep the latter at a uniform tension chosen in relation to the force of contraction of the wire, which results from the heating and twisting thereof. The stop nut 66 serves as a means of attachment to the viz65 to prevent accidental displacement when it is adjusted.
Retort shown in figure 7 pin 2 com-
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takes an upright tube 75 of small iier.:"'tr2 and bore which is carried for rotation at its lower end by a pair of vertically spaced cnti-fricticn ball bearings 76 and 77. These bearings are enclosed in a cylindrical support 78 mounted on a retractable arm 79 which is pivotally connected, in the customary manner, to the horizontal rods fixed to the inner part.
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end of the cppsreil, and which is no.c ::; ::: l ': n.;: nt r.1 "I:!. rr, .r;
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in the position shown, by a torsion spring 81 with the tube in tangential contact with the drive belt 8. Being able to rotate freely around a transverse pin at the upper end of the tube 7 there is a small V-groove, twist-reversing spacer 82, around which yarn Y is wound one or more times before passing downward through the tube. Being of small diameter and thin walled, the spindle tube 75 is light and dynamically balanced and can therefore be rotated at high speeds, by the drive belt 8 which touches it as will be readily understood.
The thermoplastic yarn Y to be treated is drawn by the end of the feed winding P on the spleen 9, passed over the guide rods 8586 and a guide eyelet 87 on the rack, then down towards a guide corkscrew 88 provided on the plate 58 of the tensioning device 1, then lower between the vanes of the tensioning device 11 and by the tube 32 of the heating device 10, then by the corkscrew guide 53, then by pin 2, then horizontally under the pair of spaced rollers 89 and 90 on the support-bristle 91 going in front of the rods 80,
then upwards over a fixed longitudinal guide rod 92 towards the transverse guide 3 and finally towards the driven take-up reel s
For the purpose of illustrating the operation of the apparatus described above, it will be assumed that the yarn Y is in the form of a continuous multifilament of nylon or the like. As the yarn continuously descends through device 10, it is heated uniformly to a temperature, for example, within twenty degrees of the melting point of the thermoplastic material.
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tick, to permanently fix the twist of the wire.
This amounts to saying that the yarn is heat treated so that the molecules of the therocpasti c yarn are re-identified, permanently and uniformly (that is to say that the yarn is fixed) according to ae the twisted shape of the yarn, so that the individual filaments of this last have an inherent and permanent tendency to twist evenly and take a uniform spiral shape.
The temperature chosen is determined by precisely the induction voltage regulator 22, operated by hand according to the ambient temperature and the heat transfer to the wire, which obviously depends in part on the linear speed at which the wire passes, this temperature being controlled automatically in compensation for the changes in the ambient or room temperature and for the transfer of heat to the moving wire, by the action of the sound means 28 on the regulator of automatic voltage by induction 17.
On the other hand, the tensioning device 11 is adjusted so as to correlate the tension of the thread with the temperature at which the thread is heated and with the linear speed of the movement of the thread, so as to keep the thread at a constant rate. A uniform tension chosen with respect to the contrcutin force of the wire resulting from the heating and twisting thereof, so as to substantially exclude any ductility in the cooled wire.
While being heated in the manner described the wire is twisted in one direction as it passes through the heated area restricted to device 10 by the action of pin 2 @ @ and is cooled by hot water balloon as it advances toward. the bottom in the interval between the end ae crimped of the tce 32 of said dispsoit 10 and the wheel 82 the wire being wound up for a piosi control
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tive, one or more times around 1 small wheel 82 of the untwisting spindle 2 as explained above, and the cooling being caused by the contact with the wire with the face of the wheel 82 and the sides of gentle inclination of the groove of said wheel.
By the action of the rotation or transverse movement of the wheel 82 the wire is twisted in the opposite direction as it loses frictional contact with the wheel 82 and descends through the tube 75 from the spindle to the guide wheel 89 and then bypassing the latter and the guide wheel 90, it rises and after passing over the rod 92 and the transverse guide 3 it is continually taken up by the rotating coil 5 As a result of this continuous treatment following l In the invention, substantially permanent crimp, curl or fluffiness is established in the yarn.
The effect of heat on the various thermoplastic yarns in use now in commerce is generally known and can be easily determined for new thermoplastic yarns. For each particular thermoplastic yarn, varying temperatures have a definite effect on contraction, stabilization, toughness, tensile ductility, contraction, elongation at break, elasticity and other physical characteristics. . Thus, by implementing the method according to the invention, by controlling the supply of thermal energy to the restricted zone through which the wire is passed in order to heat it uniformly to a prescribed temperature, in such a way in re-orienting the molecules of the yarn so that they conform to the twist of the yarn,
so as to fix the latter, and by correlating the tension of the thread with the prescribed temperature and with the linear speed of the thread.
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Herein, in order to maintain the yarn under a uniform tension selected in relation to the contraction force of the yarn, it is possible to produce commercially satisfactory yarns having desirable although different physical properties, these properties being, in each case, characterized by their permanence and high degree of uniformity.
Thus, by applying a tension to the thread of a degree just equal to the force of contraction of the thread at the given temperature, neither contraction nor elongation will occur on the thread. '' on the other hand, by applying a strong tension to the thread which exceeds the force of contraction of the thread, maximum elongation will occur along the entire length of the thread, while if a tension less than the force of contraction of the thread is applied to it, a contraction will be allowed to establish itself uniformly all along the wire.
Accordingly, by precisely controlling the tension of the thread and correlating this tension with the temperature to which the thread is heated and with its linear speed of travel, the thread can be maintained under a uniform tension in relation to the force. ae contraction, so that the yarn can be spirally pulled due to the simultaneous twisting and drawing, this wire spiral shape remaining substantially after dewaxing many thermolstic yarns such as those mentioned above reveal varying degrees of ductility variables when they are chffés and, during this implementation, these methods follow the present invention,
It is usually desirable to treat these yarns under conditions of tension such that the finished yarn is substantially free of
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ductility. It <;; L ':'. 3 ": 3l-; ci: .2.", ... '; nt c¯ :: U .- :; i an 1. ,, 3 (! Iz-. Fil : "....; -. rl:
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For example, dacron, which exhibits substantial ductility when heated and is, in most cases preferably, treated according to the present process at a sufficiently high stress losing heating to substantially prevent the occurrence of. ductility in the finished wire, when cooled.
A spun yarn originally formed from thermoplastic fibers, when processed according to the invention, will obviously give results similar to those described with respect to a continuous mutliflament thermoplastic yarn. The crimping, waving or horny fluffiness considered here results from the individual filaments constituting a yarn taking on a frilly, wavy or curly appearance, thus preventing their prior parallel storage. Consequently, the treatment applied to the monofilament yarn cannot produce the same effect, but rather produces a disappearance of the luster and creates useful active and latent torsional forces.
According to the present invention, it is also possible to produce compact straight twisted thermoplastic yarns of the kinds explained in United States Patents Nos. 2,35,3 and 2,411,132 and improvements thereof, including nylon, dacron and other. in thermoplastic creped yarns of smooth or rough texture, depending on the final twist and the correlation between temperature and tension in the twisting-twisting operation
Thermoplastic yarn treated in the new process takes dye uniformly, and greater persistence and depth of color results from heating uniformly to elevated temperatures, with increased activity and elastic modulus. - 4 3 ce certain types of thermoplastic yarns.
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If desired, the yarn may be dyed or coated incidentally in the treatment according to the present invention, by passing it through a dye or finish applicator such as that shown at 95 in Figure 2 on its. path to heater 10, the yarn detour path being indicated by Y-, in dotted lines. In the passing of the fi: by the heater 10, the dye is developed and fixed by the high temperature of the restricted heating zone, or the primer is dried, as will be readily understood.
Instead of using a dye in the applicator 95, a suitable sizing liquid or other processing liquid can be used, if desired or necessary, and the run of the finished yarn through the area. Heating of the heater will dry out the primer or other material.
Further, as noted above, the present invention encompasses the treatment of non-thermoplastic yarns of cotton, linen, wool, silk and the like which have been made thermoplastic by coating or impregnation with a thermoplastic material. or thermosetting chosen. This can be done by passing a non-thermoplastic yarn through an applicator, such as that designated by reference numeral 95 in Figure 2, which applicator containing a selected hardening material, such as, for example, a solution. tion of areo formaldehyde resin.
By passing the non-thermoplastic yarn through the applicator 95, this yarn is coated or impregnated with resin and the yarn thus treated is then caused to pass through the heater 10 under controlled temperature conditions and under uniform tension in correlation with the ten @
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ture and the linear speed of movement of the wire following the methods described above.
The methods of the invention are applicable to the treatment and production of stranded yarns, in which one or more ends are doubled or stranded with each other in accordance with common practices and methods in the textile art.
After having been stranded or doubled, the wire can be treated according to the methods described above. Likewise, in the case of stranded thermoplastic yarns, it may be desirable, in certain cases, to treat one end of a thermoplastic yarn by one of the methods described above, then to back up or to strand this thermoplastic yarn treated with another end of a thermoplastic yarn according to the usual doubling or stranding practices, and finally to treat the double or stranded thermoplastic ends of the yarn by one of the methods described above. Thermoplastic yarns can also be stranded or lined with yarns of non-thermosplastic material, such as cotton, wool, etc., after which these yarns can be subjected to the processes according to the invention.
In carrying out the improved processing method, it is essential, as already pointed out, that the linear speed of movement of the yarn through the reduced heating zone 10 be in definite relation to the magnitude of the heat transfer to the moving yarn and that the tension of the yarn during the treatment is kept uniform and either '3.1 orrelastio with the temperature at which the yarn is heated and with the linear speed of movement of the yarn, so that the latter is maintained at a chosen uniform tension with respect to the force of contraction of the wire.
We found it a simple thing to pre-determine the importance of the transfer
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#v.:. jliflsur, in the reduced heating zone, for a particular wire at any given temperature and for any travel speed.
For example, with a temperature of 485 F maintained in the heating zone, a 200 denier nylon yarn passed through said zone at a speed of 600 inches per minute will contract 8%. dry temperature of 4000 F to contract nylon thread, of 200 denier of the same quantity, it is obvious that the actual temperature Gens the heater for this particular thread and this linear speed of movement must be 400 F It should be understand that the expression "effective temperature" does not necessarily mean the temperature of the heating zone,
but rather the temperature necessary to achieve a given effect on the particular thermoplastic yarn involved if said yarn did not move but was simply heated to that temperature. Thus, by the improved method, it is possible to predetermine the thermal contraction, thermal elongation, heat treatment and / or thermal stability to any desired extent within the limits of the characteristics of the particular yarns, by adjusting the yarn tension. and ae the temperature of the restricted heated zone. With many types of thermoplastic yarns, the presence of moisture significantly adds to the effectiveness of heat at a given temperature in processing.
For those familiar with this technique, it is obvious that it is a simple matter to properly wet the moving yarn, with water or some other solution of effective chemicals, before the yarn passes through. the restricted heating zone.
To produce a rayon yarn having
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quick drying and elasticity characteristics and essentially all of the desirable physical characteristics of thermoplastic yarns, other than equivalent mechanical strength, a rayon yarn is processed in the apparatus according to Figure 2.
A rayon cone is placed on the rack, and as the rayon passes from the cone to the S coil, it is impregnated and coated with selected resins, after which the yarn is twisted at 10 turns per inch under tension. Adequate to substantially remove any ductility, the twisted wire is then passed through the heated zone where the excess liquid vehicle is evaporated and the resins are hardened, the wire and resins are cooled before twisting and finally the twisted rayon yarn is untwisted at 10 turns per inch and wound onto spool S.
The hardening of the resin on the twisted yarn fixes this yarn permanently, just as in the case of a thermoplastic yarn, so that when removing the twist the yarn tends, permanently , to return to its twisted position, which communicates life and elasticity to an otherwise dead or ductile thread. The resins also impart substantial hydrophobic character to the rayon yarn, as well as quick drying characteristics and other desirable characteristics not normally possessed by a rayon yarn.
Thermoplastic yarns treated in accordance with the present invention are characterized by their high degree of uniformity in length and by their uniform and permanent molecular orientation in relation to the twist of the yarn. Thus, in twisted threads put under
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tension, filaments wn.'s.: .. ". .c1s to the wire have an inherent tendency and. :::" II: '[I'3n - :, e 3 tarare de menÍlT8 uni-
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spiral shape and form, and when released the individual filaments of these yarns exhibit a permanent uniform twist, which defines a uniform spiral shape.
Moreover, the. The individual filaments of these yarns exhibit permanent heat uniformity to their melting point and uniform tensile strengths to their breaking strength. Furthermore, in the case of compact or crimped, wavy or fluffy straight yarns, the uniformity of the structure and shape of these yarns is also permanent and heat stable to a considerable extent up to the melting point of the yarns, while their tensile strength is substantially uniform up to the point of breakage of the wires.
It is evident that the heating and tensioning devices shown in the accompanying drawings are to be considered as examples of other devices which could be used, provided that they are capable of maintain uniform temperatures and uniform tensions necessary to achieve the physical characteristics of improved thermoplastic yarns.
It follows from the foregoing that a simple process has been provided, whereby various species of thermoplastic yarns improved for different purposes can be heat treated more quickly, and much cheaper than hitherto, with the assurance of uniformity in appearance and other desired physical characteristics.
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