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La présente invention concerne les tissus et fils élastiques, ainsi que leurs procédés de fabrication.
Il est bien connu que les tissus, qui sont for- més de fils ayant tendance à onduler ou boucler à l'état non tendu, possèdent une certaine élasticité ; tissus "élastifiés" sont largement employés'pour- réaliser des vê- tements s'adaptant mieux au corps ,de l'utilisateur et pour fabriquer des articles d'une seule dimension susceptibles de convenir à des utilisateurs de tailles très différentes On utilispar exemple.des quantités considérables de tis- sus "élastifiés" en "NYLON" pour la fabrication des bas, et .deux ou trois tailles seulement de ces articles suffi- sent pour toutes les pointures normales de jambe et de pied. De même, on utilise aussi des tissus élastifiés pour la fabrication des tricots et des sous-vêtements, des articles de literie et des chaussettes d'enfant.
Dans ce dernier cas, les articles élastifiés présentent en outre l'avantage de pouvoir être portés pendant plusieurs années malgré la croissance de l'enfant.
On a,suggéré. un certain nombre de procédés pour fabriquer des fils susceptibles d'être utilisés dans la préparation des'tissus élastifiés. Dans l'un de ces procédés, on soumet à une grande torsion des file à fila- ments continus, on les fixe dans cet état par- la chaleur, et enfin on supprime la torsion pour obtenir des fils élastifiés. -Dans un autre procédé, on extrude une matière de formation de fil entre des roues dentées engrenant les unes avec les autres, ou entre des organes analogues, de manière que les filaments se solidifient avec une configu- ration ondulée.
On a proposé aussi de faire passer des filaments entre des roues dentées en prise ou roues de gau-
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frage, en présence de chaleur ou d'agents de ramollisse- ment, pour s'efforcer d'obtenir un gaufrage permanent; un autre procédé consiste à étirer un filament continu à la température ambiante par-dessus une lame de couteau émous,- sée ou un autre outil de déformation, dans le but d'obte- nir des boucles:
Les procédés précédents peuvent produire un fil ondulé ou bouclé susceptible de convenir pour tisser ou-tricoter des étoffes possédant une certaine élasticité, mais ils présentent tous un ou plusieurs inconvénients graves.
Un inconvénient sérieux de tous ces anciens pro- cédés réside dans le fait que les ondulations ou boucles sont entièrement produites avant l'utilisation du fil poui le tissage ou le tricotage ; en résulte que les fils ainsi obtenus sont d'une manipulation difficile. Dans certains cas, les boucles produites ne sont que temporai- res ; elles disparaissent en grande partie au bout d'un certain temps, et cet inconvénient se présente en particu- ler quand l'action de gaufrage est, produite en faisant pas ser les fils à travers une roue de gaufrage ou par-dessus une lame à la température ambiante.
Dans d'autres cas, l'élasticité des étoffes produites à partir des fils bou- clés n-'est pas aussi grande qu'on le voue-rait; parfois, les anciens procédés sont en outre coûteux, du fait te l'équipement parfois compliqué qu'ils nécessitent ou du nombre important des opérations qu'ils impliquent.
L'un des buts de l'invention, est de réaliser, pour produire des fils ayant tendance à prendre une confi- guration extrêmement ondulée, un procédé nouveau qui ne souffre pas des inconvénients des procédés déjà connus.
L'invention a aussi pour but de réaliser des fils textiles et des étoffes possédant une certaine élas- ticité, qui ne soit ni détruite ni diminuée quand on sou-
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met les fils ou étoffes non tendus à la chaleur et/ou à l'humidité, et qui soit conservée, dans des conditions normales, pendant toute leur durée d'utilisation.
Le nouveau procédé, conforme à l'invention et destiné à produire des étoffes à grande élasticité, permet d'utiliser à cet effet des fils ne possédant qu'une légè- re tendance à prendre une configuration contournée ; ilpermet, en outre, d'augmenter considérablement l'élastici- té de l'étoffe après le tissage ou le tricotage.
L'invention a aussi pour but de réaliser des étoffes élastiques formées par des fils non câblés.
L'invention atteint les buts précédents, ainsi que d'autres buts, au moyen d'un procédé qui, sous sa for- me la plus générale, consiste à faire passer un fil ther- moplastique sous tension, à partir d'une source d'alimen- tation, le long d'un trajet comportant une partie courbe, qui permet de-réaliser un changement brusque de direction, suivi immédiatement par une partie d'un rayon de courbure relativement important.
On chauffe le fil de manière à le porter à une température élevée, au moins pendant son pas- sage le long de la partie courbe du trajet, mais on le laisse de préférence refroidir pendant son passage le long de la.-partie du trajet possédant un rayon de courbure re- lativement grand. 'Après avoir laissé le fil refroidir sous tension, on le chauffe de nouveau dans des éond one lui permettant d'occuper une configuration linéaire et contournée; cette deuxième opération de chauffage dévelop- pe totalement l'élasticité du fil. Comme on l'expliquera en détail plus loin, ce deuxième chauffage est exécuté de préférence après que le fil a été tissé ou tricoté; ainsi, on peut utiliser pour le tricotage ou le tissage un fil n'ayant qu'une tendance minima à boucler ou à onduler.
Le fil, après son passage le long du trajet
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anguleux mais avant le second chauffage, possède "une élas- ticité latente" puisque, comme on l'a expliqué ci-dessus, ce n'est qu'après le deuxième chauffage que le fil acquiert son. élasticité totale. Dans le fil à élasticité latente, les filaments sont caractérisés par une apparence légère- ment ondulée ou enroulée, quand ils ne sont pas soumis à une tension ; la plupart des cas, leur section trans- versale est légèrement aplatie.
Les déformations ou bou- cles linéaires sont généralement en petit nombre ; dans cer- tains cas, il n'y en a que cinq ou six sur une longueur de
2,5 cm; en outre, elles ont généralement une amplitude re- lativement grande, puisque leur diamètre varie de 1 à 3 mm dans le cas de filaments d'une grosseur inférieure à 30 de- niers. Par exemple, dans un fil de "NYLON" à mono-filament de 15 deniers, les boucles avaient un diamètre moyen de
1,85 mm, et dans le cas d'un fil de "NYLON" de 70 deniers à 34 filaments; les boucles avaient un diamètre moyen de
1,58 mm. Les boucles ont généralement les dimensions va- riant au hasard ; il arrive cependant de trouver un fil dont toutes les boucles paraissent avoir des dimensions wen- siblement identiques.
Dans tous les cas, on supprime géné- ralement les boucles temporairement, en soumettant le fil à une très légère tension ; le manque d'élasticité ou "viva- cité" dans le fil à élasticité latente constitue un avanta- ge particulier, puisqu'il permet d&ns la plupart des cas de manipuler le fil au moyen d'un équipement de tricotage ou de tissage, sans être obligé de prendre les nombreuses pré- cautions qui sont généralement nécessaires quand on manipu- le des fils à grande "vivacité.. Quand le fil est composé de plusieurs filaments, on constate fréquemment que les boucles des filaments adjacents s'étendent dans des direc- tions opposées, de sorte que le fil est très gros.
Conformément à une caractéristique de l'inven-
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tion, si le fil de départ est exempt de contraintes de tor- sion et si on n'y introduit délibérément aucune contrainte de ce .genre pendant le traitement, le fil à élasticité la- tente est sensiblement exempt de contrainte de torsion ; onn'y trouve que des contraintes de torsion localisées, résul- tant de la formation de boucles ou bobines, quand ce fil est tendu ou non tendu. Les boucles se forment de telle ma- nière.que 50; d'entre elles dans chaque filament sont orien, tées' dans une direction, tandis que l'autre moitié est orientée suivant la direction opposée; le fil n'a ainsi au- cune tendance à se tordre, quand on fait disparaître les boucles en tendant le fil.
Ceci ne signifie pas cependant qu'il existe un point d'inversion entre deux boucles succes- sives quelconques; au contraire, le fil comporte générale- ment plusieurs boucles adjacentes s'étendant dans une cer- taine direction, avant l'apparition d'un point d'inversion; dans certains cas, les boucles s'étendent dans la même di- rection sur une distance pouvant atteindre 10 cm ou même da- vantage, avant- que cette direction soit inversée.
Les fils à élasticité latente conformes à l'invention sont caractéri sés cependant par le fait que 50% environ des boucles de chaque filament s'étendent dans une première direction et que les'autres boucles s'étendent dans la direction opposée mais seulement quand les filaments sont sensiblement. exempts de contraintes de torsion ; le fil a été tordu, avant le traitement ou si des contraintes de torsion sont introduites délibérément pendant le traitement, les boucles se forment de manière à supprimer en grande partie ces con- traintes. En d'autres termes,' en utilisant comme matière de départ un fil tordu à monofilament, ou en tordant le fil pendant son traitement, on peut obtenir facilement un fil ²élasticité latente, dont les boucles s'étendent toutes dans la même'direction.
Comme les techniciens le compren-
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nent, on réintroduit naturellement les contraintes de tor- sion dans certains cas, en supprimant les boucles du fil par une'tension, il ne faut donc pas utiliser un fil tordu, quand les contraintes de torsion sont indésirables après le tissage ou le tricotage.
L'apparence du fil, sous sa forme finale, dé- pend d'un certain nombre de facteurs et en particulier des conditions dans lesquelles on a exécuté la deuxième opéra- tion de chauffage. Si le fil à élasticité latente est obte- nu en chauffant un écheveau du fil à l'état non tendu, le fil totalement élastifié est caractérisé par une apparence se rapprochant de celle du fil à élasticité latente, avec cette différence que les boucles ont un diamètre plus petit et sont plus rapprochées.
Si, dans un premier cas, les filaments sont sensiblement exempts de contraintes de torsion, les petites boucles sont formées de telle manière que 50% environ d'en- tre elles s'étendent dans une direction et que l'autre moi- tié s'étend dans la direction opposée, exactement comme dans le fil à élasticité latente. Les groupes de boucles ont.des longueurs variant au hasard et le pas des hélices constituées par les boucles varie aussi au hasard. Si on tend les filaments, ils n'ont sensiblement aucune tendance à se tordre, mais des contraintes transversales et différent tielles se développent et obligent les filaments,'quand ils sont libérés, à reprendre leur configuration"bouclée.
Si, dans un deuxième cas, en introduit au con- traire délibérément des contraintes de torsion, il est pos- sible, comme dans le fil à élasticité latente, que les bou- cles du fil totalement élastifié se forment de manière à s'étendre dans une seule direction. Dans l'un et l'autre cas, les dimensions des boucles varient, mais dans un fil bien élastifié; dont les filaments ont un diamètre infé-
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rieur à 30 deniers environ, les soucies ont un diamètre moyen variant de 0,2 à 0,9 mm et sont si rapprochées qu'el- les .forment une hélice sensiblement fermée entre les points d'inversion.
La description précédente du fil complètement élastifié s'applique seulement au cas ou la deuxième opéra- tion de chauffage est effectuée r.vant de tisser ou de trico- ter le fil; si ce deuxième chauffage n'est exécuté qu'après le tricotage ou le tissage, on constate que la formation de boucles fermées disparaît dans une grande mesure. Dans le étoffes/ cas des/ tricotées, le fil tend à former des boucles et dé- forme ainsi les mailles de l'étoffe à un degré tel que cel- le-ci acquiert une élasticité et une apparence crêpée. Dans le cas des étoffes tissées, la deuxième opération de chauf- fage donne à l'étoffe l'apparence mouchetée d'une écorce à grain fin.
Une apparence très intéressante de ce genre peut être obtenue en utilisant pour la trame des fils à élasticité latente, que l'on prépare comme on l'a indiqué, et pour la chaîne des fils ordinaires ; tissus ainsi ob- tenus sont extrêmement élastiques dans une seule direction.
Conformément à une caractéristique de l'inven- tion, on peut utiliser des fils élastifiés, et même des fils élastifiés à un seul filament dans la fabrication des étof- fes tricotées, sans avoir recours au câblage ou à des opé- rations analogues. Ceci était autrefois impossible, parce que les anciens procédés ne pouvaient pas produire un fil monofilament, stable et élastifié, qui soit sensiblement exempt'de contraintes de torsion. Les étoffes tricotées, que l'on fabrique à partir de fils non soumis à des contrait tes de torsion et conformes à l'invention, peuvent être facilement distinguées des étoffes formées de fils élasti- fiés ordinaires, par la configuration des boucles dans l'é- toffe non tendue-et par la réaction des boucles dans le cas
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d'une contraction de l'étoffe.
Si on examine une étoffe tricotée, qui est formée de fils élastifiés obtenus confor moment à l'invention sans subir des contraintes de torsion élevées, on' constate, quand on tend l'étoffe jusqu'au maxi mum de son élasticité, qu'elle présente généralement une apparence normale, comme si elle était formée de fils ordi- naires, avec cette différence cependant qu'une certaine va, riation peut exister dans les dimensions des boucles ou mailles du tricot. Quand on supprime au contraire la ten- sion de l'étoffe, et quand on laisse celle-ci se contracte superficiellement, on remarque un certain nombre de phéno- mènes.
Un premier phénomène consiste dans le fait que les boucles s'incurvent et se creusent de telle sorte que leurs) faces primitivement planes deviennent courbes et que les différentes boucles ne se trouvent plus dans un même plan.
Dans une étoffe correctement finie et formée par un fil bien élastifié, l'incurvation des boucles est fréquemment si prononcée que la face primitivement plane d'une boucle, ou, en d'autres' termes, la surface définie par le fil de la périphérie de la boucle, est incurvée suivant un arc de 60 à 180 Cette incurvation des boucles a tendance à être particulièrt nt prononcée près de la base, c'est-à-dire dans .la partie ouverte de la boucle, mais elle est aussi très apparente en général près du sommet de la-boucle. Un deuxième phénomène consiste dans le fait que la boucle tend à se fermer, de telle sorte qu'une ouverture plus petite apparaît à la base de la boucle et que le fil formant celle. ci s'étend sur un arc plus grand.
Dans certaines étoffes, un certain nombre des boucles se ferment complètement, et dans la plupart des étoffes bien élastifiées, le fil, en formant la boucle, s'étend sur un arc d'au moins 270 à 300 , quand on libère complètement l'étoffe. On peut noter un troisième phénomène dans la plupart des cas, et. en particu
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lier dans les étoffes tricotées avec des fils à monofila- ment;
ce phénomène consiste dans le fait que les boucles s'inclinent les unes par rapport aux autres, de telle sorte qu'elles se,trouvent disposées au hasard par rapport au plan de l'étoffé. Cette disposition'des boucles au hasard est un résultat du procédé d'élastification sans torsion conforme à l'invention, et ne-produit aucune tendance des lignes de mailles du tricot à s'incliner par rapport aux cô- tés'de celui-ci* Les fils élastifiés à grande torsion doi- vent être câblés ou tricotés avec "double support", c'est-à- dire avec des lignes de mailles constituées alternativement par un fil en S et un'fil en Z, de manière à empêcher ou à réduire le plus possible l'inclinaison des lignes de mail- les.
Le mécanisme par lequel le procédé de la pré- sente invention agit pour faire apparaître l'élasticité dans le fil thermoplastique, n'est pas parfaitement connu; cependant, pour faire comprendre l'invention, on indiquera qu'on obtient au moins trois actions différentes en faisant passer le fil chauffé le 'long dé son trajet anguleux. La première action est analogue.en.gros à un phénomène'bien connu de tous et que l'on peut'observer en repliant progres- sivement un ruban par-dessus'laxisme d'un couteau de manière à produire une boucle.'. C'est ce'phénomène'qui produit, au @ moins dans une certaine mesure,'les déformations linéaires que l'on observe-dans.le fil avant la deuxième opération de chauffage.
Cette action ne dépend pas en apparence du fait que l'on chauffe le fil pendant qu'il suit son trajet angu- leux ; en réalité, elle peut être constatée en chauffant le fil dans ces conditions. De même, cette action n'est pas considérée présentement comme entièrement avantageuse,puis- qu'on désire que le fil à élasticité latente ait une "viva- cité" aussi faible que possible, de manière à pouvoir le
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manipuler facilement pendant le tricotage ou le tissage.
Un deuxième phénomène, que l'on peut observer dan.de.nombreux cas, consiste dans un aplatissement défini d'un côt.é des fibres ; aplatissement se produit quelque- fois à un degré tel que la section transversale des fibres prend la forme d'un croissant. On ne sait pas exactement si cet aplatissement des fibres exerce une action quelcon- que sur le degré d'élastification; cependant, cet aplatis- sement n'est pas considéré généralement comme avantageux par'ailleurs, puisque, dans les opérations ultérieures,'la forme aplatie des filaments tend à produire une accumula- tion de la torsion quand le fil passe à travers un guide ou un organe analogue.
On observe également un troisième phénomène consistant dans le fait que des contraintes latentes sont imposées au fil, ou, en d'autres termes, que le fil subit des contraintes n'apparaissant pas immédiatement par elles- mêmes, en changeant la configuration linéaire du fil,quand la tension de celui-ci est supprimée. Ce phénomène est na- turellement extrêmement désirable, puisque la suppression de ces contraintes, pendant.la deuxième opération de chauf- fage mentionnée précédemment, donne au fil son élasticité totale; si le mécanisme exact de la création de ces con- traintes n'a pas été entièrement déterminé, on sant cepen- dant que ces contraintes sont des contraintes de torsion.
On les désigne, faute de mieux, par l'appellation "contrais tes longitudinales et différentielles", puisque leur action potentielle est la production d'un allongement ou d'un rac- courcissement différentiel d'une section transversale de la fibre. Bien que la nature exacte de ces contraintes ne soit pas parfaitement connue, on a déterminé avec précision les facteurs qui contribuent à leur création, et on fera un exposé de ces facteurs dans les paragraphes qui vont suivre,
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Le fil à élastifier, conformément au nouveau procédé de l'invention, peut consister en un cordon filamen. teux et continu constitué par une matière fibreuse, organi- que, hydrophobe et thermoplastique.
Cependant, les fils de "NYLON", tels que ceux formés à partir du produit de réac- tion de l'hexaméthylène diamine et de l'acide adipique, ou à partir des polymères de caprolactame, sont jugés préféra- bles, car on peut les traiter en prenant simplement quel- ques précautions, on peut s'en servir dans-une marge plus étendue de conditions, et enfin on peut leur donner un de- gré d'élasticité plus élevé qu'aux autres fils.
On peut cependant appliquer l'invention à des fils de polyester, tels que ceux préparés à partir d'un produit de réaction de l'éthylène-glycol et de l'acide téréphtalique et vendus sous le nom de "DACRON"; l'invention peut être utilisée aussi, dans certaines conditions, pour élastifier des fibre' polyacryliques; formées par la polymérisation de l'acryloni* trile ou'par la copolymérisation de l'acrylonitrile avec une quantité minime d'un autre monomère polymérique. Les esters de cellulose, tels que le triacétate de cellulose ou le diacétate de cellulose, sont également satisfaisants dans certains cas ; matière appropriée de ce genre est vendue.-dans le commerce sous le nom de 'ARNEL".
Certains fils donnent lieu à des difficultés, non pas tant à cause de leur composition chimique ou de leurs propriété's physi- ques ; mais surtout à cause de la configuration'de leur sec- tion transversale. Par exemple, une fibre acrylique vendue sous le nom de "ORLON" possède une section ayant la forme d'une haltère ; il est très difficile de 1'élastifier par la procédé de l'invention. Les fils, dont les filaments ont une section transversale circulaire et une surface lisse, sont les plus faciles à utiliser et donnent les résultats les plus satisfaisants.
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Le denier et les dimensions des filaments du fil à traiter peuvent varier entre des limites très écar- tées, et on peut dire que presque tous les fils du commerce compris dans la classe spécifiée plus haut, peuvent être utilisés d'une manière satisfaisante. Pour illustrer la marge étendue admissible du denier et des dimensions des filaments, on indiquera que des résultats excellents ont été obtenus en employant des fils de "NYLON" répondant aux caractéristiques suivantes : 15 deniers monofilament ; deniers 4 filaments ; 100 de- niers 34 filaments ; 70 deniers 34 filaments ; 200 deniers 34 filaments ; 400 deniers 68 filaments, et 800 deniers 51 filaments. Dans des conditions appropriées, le denier par-filament peut varier de 0 à 20 et le denier total peut atteindre facilement 2000 ou même davantage.
On a obtenu par exemple des résultats excellents dans la préparation d'un fil de "NYLON" pour l'industrie des couvertures, en traitant, comme on l'a expliqué précédemment un cordon fi- lamenteux de "NYLON" possédant un denier total d'environ 2. 000.
On se référera maintenant au dessin annexé, sur lequel : @ - la figure 1 est une vue schématique en pers- pective d'un dispositif permettant d'effectuer la première opération du procédé conforme à l'invention; ' - la figure 2 est une vue agrandie en perspec- tive d'une étoffe tricotée conforme à l'invention.
En se référant à la figure 1, on y voit deux bobines 10 et 11 d'alimentation en fil, qui sont montées sur un châssis ou support approprié (non représenté). Les fils 12 et 13 venant des bobinages 10 et 11 traversent res- pectivement des oeilletons de guidage 14 et 15, passent dans des dispositifs de régulation de tension 18 et.19, et
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aboutissent à un dispositif à lame désigné dans son ensemble par le nombre de référence 20.
Les dispositifs 18 et 19 de régulation de tension jouent deux rôles ; servent à sup- primer les fluctuations de tension résultant de l'enlève- ment du fil sur les bobinages d'alimentation 10 et 11, et en outre à alimenter le dispositif à lame 20 en fils possé- dant une tension appropriée ; lesguides 14 et 15 sont desti nés à retirer le fil des bobinages 10 et 11 aussi progressi vement que possible. A partir du dispositif à lame 20, que l'on décrira plus loin d'une manière plus détaillée, les fils sont tirés le long d'une portion de trajet 21 possé- dant un rayon de courbure relativement grand ; sont en- suite rapprochés l'un de l'autre et traversent un guide 22 avant d'arriver à deux rouleaux entraînés 23.
Les deux fils passent alors à travers un guide 24 et arrivent à un dispositif connu à broche et anneau, désigné dans son ensem- ble par le nombre de référence 25.
Le dispositif à lame 20 est représenté ici comme comprenant une plaque courbe de chauffage 30, consti- tuée de préférence par de l'acier inoxydable ou une matière analogue ; cette plaque 30 a été pliée suivant un rayon/den- viron 10 cm de manière à présenter au fil une surface légè- rement courbe. La plaque 30 de chauffage par résistance électrique est chauffée en y faisant passer un courant électrique; elle est reliée par deux conducteurs électri- ques 31 et 32 à un transformateur réglable 33..alimenté en énergie par une source appropriée quelconque (non représen- tée) et par l'intermédiaire de conducteurs 34, 35.
Une la- me 39 est montée sur la plaque de chauffage 30 au moyen d'un organe de fixation 38; cette lame est représentée ici comme une lame ordinaire de rasoir d'un type vendu dans le commerce sous l'une des marques quelconques telles que "SCHICK", "CEM" etc... L'arête coupante 40 de la lame s'é-
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tend au delà du bord arrière de la plaque de chauffage 30, sur une petite distance, de manière que les fils 12 et 13 passent en contact avec la face inférieure de la plaque 30 et par-dessus l'arête 40, en suivant un trajet anguleux, au sommet duquel se trouve cette arête.
Pour'faire fonctionner le dispositif, on fait passer les extrémités des fils 12 et 13 à travers le dispo- sitif, comme on l'a expliqué plus haut, de manière à les ame ner aux rouleaux 23 ; onmet ces rouleaux en mouvement, de manière à faire avancer ensemble les extrémités des fils à travers le guide 24 jusqu'au dispositif à broche 25. Avant de mettre de nouveau en marche les rouleaux 23, il faut ré- gler le transformateur réglable 33 de manière à transmettre à la plaque de chauffage 30 une énergie suffisante pour la porter à la température désirée.
Quand la plaque 30 a at- teint cette température et quand les fils ont été placés correctement à travers le dispositif, on peut mettre en marche les rouleaux 23 et le dispositif à broche 25; le dis- positif ne demande ensuite aucune surveillance, à moins qu'un fil se casse ou qu'un bobinage soit épuisé. Ce dis- positif permet de traiter deux fils simples et de leur don- ner une élasticité potentiell3, tout en les combinant pour former-'un câble. Il est bien entendu cependant qu'on peut recueillir séparément les fils, si on le désire, et qu'on peut utiliser µ cet effet un dispositif connu ne communi- quant pas une torsion au fil.
Les techniciens voient immédiatement qu'on peut construire le dispositif du type décrie en modifiant un métier ordinaire à filer ou à retordre. Dans l'un et l'autre cas, on n'a besoin d ajouter, pour effectuer une telle modification, que le d:.spositif à lame 20, les dispo- sitifs de tension 18, 19 et, dans certains cas, l'organe d guidage 22. Dans le cas d'un métier à retordre, les rou-
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leaux 23 peuvent constituer le dispositif ordinaire d'ali- mentation en fil ; le cas d'un métier à filer, les rou- leaux 23 peuvent constituer les deux rouleaux d'étirage et de livraison. On voit aussi qu'une seule plaque de chauf- fage d'une longueur considérable peut servir pour de nom- brueses lames disposées à des intervalles choisis, corres- pondant aux différentes positions des métiers.
Dans une telle disposition, il est généralement désirable d'isoler thermiquement l'élément de chauffage, par exemple avec de la mousse de verre, entre les différentes lames, de manière à réduire les pertes de chaleur.
Dans le dispositif décrit, on force le fil à exécuter un changement brusque de direction en le faisant passer sur un bord tranchant. Ce procédé est actuellement le plus pratique pour obtenir le résultat désiré, mais on comprend qu'on peut utiliser d'autres moyens pmur imposer au fil le changement brusque de direction, qui est néces- saire.
Si,on se réfère à la figure 2, on y voit une étoffe tricotée conforme à l'invention et formée par un fil à un seul filament. Pour faciliter l'exécution du des- sin, on a représenté l'étoffe tendue à un degré inférieur a degré maximum ; on comprend cependant que les caractéris- tiques particulières de l'étoffe sont plus prononcées, quand celle-ci se trouve dans un état complètement détendu.
L'inclinaison des mailles les unes par rapport aux autres et par rapport eu plan de l'étoffe est représentée par les mailles'50 et 51. Cette caractéristique est, parmi les autres, la première à disparaître quand on tend l'étoffe; comme on le voit sur le dessin, les mailles ont été étirées dans une large mesure de manière à se trouver dans le plan de l'étoffe. La fermeture relative des mailles est repré- sentée, par exemple en 52, et on remarquera que la majorité
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des autres mailles sont relativement plus fermées que dans une étoffe tricotée ordinaire, bien qu'elles aient été ou- vertes à un certain degré par l'extension de l'étoffe,dans la plupart des cas. L'incurvation des mailles est claire- ment mise en évidence, par exemple en 53.
On pense actuel- lement que cette courbure constitue peut être la caractéris- tique la plus importante, en ce qui concerne l'élasticité de l'étoffe; cette caractéristique est généralement la der- nière à disparaître quand on tend l'étoffe.
Bien que le dispositif utilisé pour produire le.nouveau fil conforme à l'invention soit relativement simple, plusieurs variables affectent cependant la nature du fil produit. Ces variables sont par exemple le rayon de courbure du bord de la lame, la tension du fil au moment où il passe par-dessus la lame, la température de l'élément de chauffage, le taux de refroidissement du fil après qu'il est passé sur le bord coupant de la lame, et enfin la vi- tesse linéaire du fil ; ces facteurs exercent un effet sur la nature du fil produit ; dans les paragraphes suivants on indiquera les limites d'utilisation et les limites opti- ma de ces variables.
Le rayon de courbure du bord de la lame peut varier à l'intérieur de limites d'un écartement raisonna- ble; cependant, il est de préférence aussi faible que le permet la nécessité de ne pas couper le fil. Le plus petit rayon de courbure possible de la lame dépend lui-même de la nature du fil passant sur la lame, des dimensions des fila- ments constituant le fil, et aussi de la texture de la ma- tière constituant la lame.
Avec une lame formée d'une ma- tière à grain fin, il est possible d'adopter un rayon de courbure du tranchant descendant jusqu'à 1 ou 2 microns, quand on utilise un fil de "NYLON" composé de filaments d'environ 2 deniers ou même moins ; avec des filaments plus
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gros ou avec des fils d'un autre type, le rayon de courbu- re du bord tranchant doit être généralement égal au moins à une valeur comprise entre 3 et 6 microns. Même avec des fils de "NYLON" composés de filaments très fins, il est fréquemment nécessaire que le rayon de courbure atteigne 4 à 5 microns, pour,obtenir des résultats satisfaisants, si la lame est formée par une matière à.texture grossière.
Une nouvelle lame de rasoir du type "Acier bleu" possède généralement un rayon de courbure voisin de 1 ou 2 microns, mais cette matière possède une texture si grossière qu'il est généralement nécessaire d'émousser très légèrement le tranchant pour obtenir -les meilleurs résultats ; peut être effectué en frottant la lame plusieurs fois sur une matière abrasive fine, telle que ouge à polir, ou encore en polissant le tranchant avec une matière telle que le rouge de bijoutier. Les lames de rasoir en acier inoxyda- ble peuvent, en raison de leur texture plus fine, être uti- lisées fréquemment telles qu'on les reçoit du fabricant;
cependant, il est généralement préférable, même quand on traite du "NYLON", de polis aussi très légèrement les tran- chants de ces lames, de manière à diminuer le nombre des fils coupés accidentellement.
@ Le rayon maximum de courbure du tranchant dé- pend principalement des dimensions des filaments passant sur ce tranchant ; ce rayon maximum varie aussi, dans une certaine mesure, avec la nature chimique du'fil utilisé, Avec un-fil d'un type quelconque, le rayon de courbure ne doit pas, en règle générale, dépasser environ une à quatre fois le diamètre du fil.
Par exemple, quand on utilise un fil de "NYLON" de 34 filaments et de 70 deniers, on n'ob- tient généralement une bonne élasticité que si le rayon de courbure de la partie anguleuse du trajet du fil est infé- rieure à environ 30 microns ; un fil composé de gros
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filaments, par exemple avec un fil de "NYLON" monofilament de 15 deniers, on peut parfois utiliser, tout en obtenant de bons résultats, une lame dont le tranchant possède un rayon de courbure atteignant une valeur comprise entre 70 et 150 microns.
Même dans ce dernier cas, un tranchant ayant un rayon de 'courbure inférieur à environ 30 microns donne cependant en général le degré le plus élevé d'élasti- cité, ,
On peut faire passer le fil de "NYLON" à l'état sec et non lubrifié sur le bord tranchant, mais tous les autres fils exigent généralement l'emploi d'une huile lu- brifiante pour obtenir des résultats entièrement satisfai- sants ; même avec le "NYLON", on obtient de meilleurs résul- tats en lubrifiant le fil avant son passage sur le tran- chant..
Dans le cas des fils de "NYLON" à filaments multi- ples, on a trouvé avantageux d'utiliser un agent lubrifiant= qui se, vaporise au moins partiellement à la température de l'élément de chauffage; la raison exacte de cet avantage n'est pas connue,mais on pense que la vaporisation du lu- brifiant produit un meilleur transfert de chaleur entre les différents filaments. Dans le cas des autres types de fils, il est généralement préférable d'employer un lubrifiant, qui ne se vaporise que dans une mesure inappréciable à la température de la plaque de chauffage, puisque-le fil a be- soin d'être lubrifié parfaitement à l'instant où il passe sur le tranchant de la lame; autrement une rupture du fil pourrait se produire.
Dans le cas des fils de "NYLON", le lubrifiant préféré est une huile minérale à faible viscosi- té, telle que celle vendue sous le marque "ESSO MEMTOR 20A"< Dans le cas des autres fils, on a trouvé que le lubrifiant préféré devait avoir une faible viscosité, un point d'é- clair élevé et devait en outre pouvoir être éliminé facile- ment du fil traité. Un tel lubrifiant est par exemple le
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trioléate de sorbitol, qui donne généralement satisfaction.
On peut appliquer le lubrifiant au moyen d'une mèche en feu' tre, par action capillaire ou par un autre moyen quelconque utilisé généralement dans l'industrie textile pour appli- quer des lubrifiants aux fils.
L'angle d'approche et l'angle d'éloignement du fil par rapport à la lame peuvent varier aussi entre de lar- ges limites, bien que le total de ces deux angles ne doive pas .être inférieur à environ 120 , et de préférence à envi- ron 100 . Il est généralement avantageux d'adopter un angle d'approche relativement grand, compris par exemple entre 30 et 100 , de manière que la lame soit écartée de l'élément de chauffage et se trouve par conséquent à une température plus basse. Il est généralement avantageux, d'autre part, que l'angle d'éloignement soit inférieur à 50 environ et soit de préférence aussi faible que le permet le degré d'af- futage du tranchant.
Quand l'angle d'approche est relative- ment grand, on peut obtenir des résultats meilleurs que la moyenne en faisant suivre du fil la surface de la lame sur toute la largeur de celle-ci, après que le fil est passé par-dessus le tranchant. La ou les raisons exactes de ceci ne sont pas connues avec certitude, mais on sait que le fil doit être de préférence refroidi aussitôt et aussi rapide- ment que possible, après son contact avec le tranchant ; pense que le contact du fil sur toute la largeur de la lame produit une dissipation plus rapide de la chaleur à partir du fil que dans le cas où on refroidit simplement à l'air le . fil se'déplaçant à partir du tranchant.
Différents expédients peuvent être utilisés,si on le désire, pour maintenir la lame à une température nota- blement inférieure à celle de l'élément de chauffage. Par exemple, on peut isoler la lame de l'élément de chauffage au moyen d'un isolant résistant à la chaleur ;
peut aussi
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faire circuler un agent de refroidissement au contact de la lame de manière à maintenir celle-ci à une température désirée quelconque. On peut obtenir des résultats satis- faisants avec une lame portée à une température égale à celle de l'élément de chauffage, mais on réalise une amélio ration très nette' en maintenant la lame à une température inférieure d'au moins 11 à 28 C à celle de l'élément de chauffage, et de préférence à une température inférieure d'au moins 830 C à 140 C à la température de l'élément de chauffage.
La tension du fil passant sur la lame constitue un autre facteur important, qu'il faut maintenir entre des limites déterminées pour obtenir l'élasticité maxime. On effectue des mesures de tension sur le fil, dès qu'il a quitté le tranchant de la lame, car on a constaté que, dans des conditions voisines des conditions optima, la tension du fil; avant que celui-ci atteigne le dispositif de chauf- fage, est trop faible pour pouvoir être mesurée avec préci- sion.
Les limites admissibles de la tension du fil, après son contact avec le tranchant, varient en fonction d'un certain nombre de facteurs, comprenant en particulier la température du fil et le type du fil utilisé; cependant, en règles générale, la marge admissible s'étend de 0,05 g par denier à environ 1 g par denier, la marge ..préférée s'é- tendant à peu près de 0,1 à 0,4 g par denier. La tension optima ne varie pas seulement avec la température du fil et la composition de celui-ci ; semble varier aussi légè- rement avec des fils ayant sensiblement la même composition, mais fournis par des fabricant différents; elle varie même pour des lots différents de fil provenant du même fabri- cant.
On a pu déterminer par des ess&is contrôlés avec soin que la tension optima pour un fil DU PONT de NEMOURS type 200, et pour une température comprise entre 104 C et
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1820 C sur le tranchant, était généralement comprise entre 0,15 et 0,28 g par denier.
La vitesse linéaire du fil sur la lame peut également varier entre des limites très écartées, suivant la température de l'élément de chauffage, la distance sur laquelle le fil est en contact avec l'élément de chauffage, la distance entre celui-ci et le tranchant de la lame, et enfin le type du fil passent sur la lame. Il est important que.la vitesse du fil soit telle que celui-ci accumule une chaleur suffisante pour être porté à la température appro- priée au moment où il vient en contact avec le tranchant, et il semble que la vitesse du fil nécessaire pour obtenir ce résultat varie avec les facteurs précédents.
En d'au- tres termes, 'le fil étant en contact sur une distance donnée avec l'élément de chauffage et celui-ci se trouvant à une température donnée, il faut une période de contact notable- ment plus longue pour chauffer un fil de 70 à 100 deniers que pour chauffer un fil de 7 à 15 deniers ; faut donc utiliser une vitesse plus faible avec le fil le plus gros.
De même, si le tranchant est trop éloigné de l'élément de chauffage le fil à tendance à se refroidir entre l'élément de chauffage et le tranchant; on comprend qu'un fil plus mince se refroidit plus rapidement qu'un fil plus gros, de sorte qu'il faut utiliser dans le premier cas une plus grande vitesse linéaire du fil. Il faut indiquer aussi que, dans certains cas, la température moyenne de l'élément de chauffage peut être supérieure à la température de fusion du fil;'dans ces cas, la vitesse linéaire du fil doit être suffisamment grande pour éviter la fusion du fil.
On peut dire, en règle générale, que la marge utilisable pour la vitesse linéaire du fil sur l'élément de chauffage et sur le tranchant s'étend de 0,30 m à 600 m à la minute ou même davantage, la marge préférée actuellement s'étendant de
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60 m à 120 m à la minute.
'Bien que la distance entre le tranchant et l'élément de chauffage puisse varier entre des limites rai- sonnablement écartées et puisse atteindre 5 cm ou mère da- vantage, onpréfère, en règle générale, que le tranchant soit placé aussi près que possible de l'élément de chauffa- ge, sans toucher cependant celui-ci. Si on place le tran- chant aussi près que possible de l'élément de chauffage, il suffit de chauffer le fil sensiblement jusqu'à la températu- re à laquelle on désire que le fil soit en contact avec le tranchant; si l'élément de chauffage est au contraire éloi- gné du tranchant, il est nécessaire de chauffer le fil suf- fisamment au-dessus de la température à laquelle on désire le mettre en contact avec le tranchant, de manière à com- penser le refroidissement du fil pendant son passage de l'élément de chauffage au tranchant.
Il est généralement indésirable de chauffer le fil au-dessus de sa température optima'de contact avec le tranchant, car presque tous les fils sont affaiblis, dans une certaine mesure, par la cha- leur et la commande de la température est alors plus diffi- cile.
La distance sur laquelle le fil est en contact avec l'élément de chauffage doit être aussi grande que pos- sible pour obtenir les meilleurs résultats, sens qu'il en résulte cependant une tension trop élevée dans le fil. On comprend que plus la distance de contact entre le fil et l'élément de chauffage est grande, plus grande est la zone de contact et plus élevée est la tension nécessaire pour déplacer le fil ; on a constaté dans certaines conditions qu'on peut maintenir le fil au contact d'un élé- ment de chauffage sur une longueur pouvant atteindre une valeur comprise entre 30 cm et 50 cm, ou même supérieure, sans introduire une tension excessive.
On préfère actuel-
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lement, dans la plupart des cas, un élément de chauffage avec lequel le fil soit en contact sur une distance compri se entre-2,5 cm et 25 cm, car cette longueur de contact convient pour les fils les plus minces 'c'est-à-dire en dessous de 100 deniers), quand la vitesse du fil est infé- rieure à une valeur comprise entre 120 m et 300 m à la mi- nute. Quand la vitesse du fil dépasse la marge comprise entre K20 m et 300 m à la minute, ou'quand il s'agit de fils d'un denier élevé, il est généralement préférable de maintenir le fil en contact avec l'élément de chauffage sur une distance plus grande ; ces conditions, un élément de chauffage d'une largeur comprise entre 25 cm et 27,5 cm ou supérieure est souvent avantageux.
On ne peut indiquer une distance minima du contact entre le fil et l'élément de chauffage, car une distance presque infinitésimale peut être satisfaisante quand on utilise une faible vitesse du fil, et on a obtenu de bons résultats en utilisant seule- ment comme élément de chauffage le tranchant de la lame.
Il n'y a cependant généralement aucun avantage à essayer d'utiliser un élément de chauffage tel que le fil soit maintenu en contact avec lui sur une distance inférieure à 6 mm, et, comme on l'a déjà indiqué, il faut utiliser de plus grandes distances de contact du fil quand on augmente la vitesse de celui-ci.
Il faut considérer encore un autre facteur dans la production d'un fil élastifié d'une manière laten- te ; ce facteur est la température de l'élément de chauffage.
On comprend que la marge d'utilisation de cette variante dépend du type du fil utilisé, de la vitesse linéaire de celui-ci, et de la distance sur laquelle le fil est en con- tact avec l'élément de chauffage. Si on utilise une vites- se modérément élevée pour le fil, et égale par exemple à une valeur comprise--entre 30 m et 300 m à la minute, et si
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le contacg du fil avec la plaque de chauffage est -limité à une distance courte, égale par exemple à 2,5 cm ou même moins, il est possible d'obtenir des résultats satisfaisants avec un élément de chauffage porté-à une température moyenne nota.blement supérieure au point de fusion du fil.
On a ob- tenu par exemple des résultats satisfaisants dans ces condi- tions avec des fils de "NYLON" et un élément de chauffage porté à une température de 260 C, ou-même supérieure à cette valeur. Si on maintient au contraire le fil en con- tact avec l'élément de chauffage sur une distance relative- ment longue et comprise par exemple entre 7,5 cm et 22,5 cm, il est possible d'obtenir des résultats satisfaisants, dans le cas d'un fil de "NYLON", en portant l'élément de chauf- fage.à une température ne dépassant pas environ 82 C.
La température optima de l'élément de chauffage dépend évidem- ment du type du fil utilisé, ainsi que des autres facteurs considérés précédemment; cependant, même avec des fils de la même composition, la température optima de l'élément de chauffage paraît dépendre des dimensions des filaments constituant le fil.
Dans le cas par exemple où le fil est en contact avec l'élément de chauffage sur une distance d'environ 7,5 cm, et où la vitesse du fil est de 36 m à la minute,..on a constaté qu'une température comprise à peu près entre 1600 Cet' 1820 C était optima pour produire un fil de "NYLON" à monofilament de 13 deniers (type 66, demi- mat); une température comprise entre 1650 C et 1930 C pour l'élément de chauffage paraît d'autre part optima quand on traite un fil de "NYLON" de 30 deniers à 10 filaments.
En d'autres termes, puisque la température optima de l'élément de chauffage varie légèrement en fonction de nombreux fac- teurs, il est généralement avantageux d'exécuter une série d'essais en vue de déterminer cette température optima dans les conditions particulières considérées.
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On a insisté sur la température de l'élément de chauffage,' car la température exacte du fil, au moment où il passe sur le tranchant, est difficile à mesurer dans des conditions normales ; semble cependant que la consi- dération réellement importante soit la température du fil, à l'endroit où celui-ci est en contact avec le tranchant de la lame. Pour tous les fils d'une constitution donnée et d'une composition chimique donnée,, il existe une marge de température de traitement bien définie pour chaque fil à cet endroit, et quelques unes des valeurs indiquées plus haut pour la température de l'élément de chauffage ne sont rendues nécessaires ou possibles qu'en fonction d'autres variables.
Bien que la limite inférieure exacte de la tem- pérature du fil, pour un type donné quelconque de fil, varie légèrement, on peut dire en règle générale que cette limite inférieure est la température suffisante pour supprimer, au moins en grande partie, les contraintes normalement pré- sentes' dans le fil, ou, en d'autres termes, suffisants pour libérer le fil d'une grande partie de son rétrécisse- ment résiduel. Quand le fil passe sur l'élément de chauf- fage, il est généralement soumis à' une tension si faible qu'il se contracte facilement; une température, qui produit dans le fil une contraction suffisante pour que son rétré- cissement 'résiduel ne dépasse pas environ 1% à 5%, à l'ins-.
-tant de son contact avec le tranchant, est généralement suffisante pour réaliser des conditions satisfaisantes.
Pour les fils de "NYLON", la limite inférieure de la tempe-* rature à utiliser varie depuis 820 C, pour le monofilament du type 6 à 15 deniers, jusqu'à environ 115 C pour les fils de "NYLON" très difficiles à élastifier. Pour les autres types de fils, la limite inférieure de la températu- re varie à peu près de 88 C à 148 C. La limite supérieu- re de la température du fil, au moment où celui-ci vient
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en contact avec le tranchant, est généralement la tempéra- ture pour laquelle le fil commence à avoir tendance à col- ler aux surfaces avec lesquelles il est en contact ; cettetempérature est appelée "température de collage" du fil dans les publications commerciales et scientifiques.
La température optima du fil thermoplastique, au moment où il est en contact avec le tranchant, varie avec un certain nombre de facteurs, et en particulier avec la grosseur et la composition chimique des filaments ; ilfait généralement le déterminer par un procédé empirique pour chaque fil particulier. On a trouvé par exemple, par une opération réelle, que la température optima du fil de "NYLON" DU PONT DE NEMOURS, du type 200 monofilament à 15 deniers, est com- prise à peu près entre 1600 C et 171 C, tandis que pour le fil de "NYLON" type 200 et 70 deniers à 34 filaments cette température optima est comprise à peu près entre 1710 C et 1880 C.
Un essai simple, qui permet d'estimer assez cor- rectement une température optima pour la plupart des types de fil, consiste à mesurer la tension dans une certaine longueur du fil, pendant que la température de celui-ci augmente. En augmentant la température du fil, on atteint un point où la tension développée dans le fil tombe rapide- ment ; ce point est généralement une température voisine de la température optima de passage de ce type particulier de fil sur le tranchant de la lame. ,
Il n'est pas absolument nécessaire de refroi- dir l'extrémité du fil thermoplastique après son contact avec le tranchant.
Cependant, il vaut mieux généralement de refroidir le fil que/le maintenir à une température élevée; dans la plupart des cas, on obtient un meilleur produit en abaissant rapidement la température du fil d'une valeur comprise entre 55 C et 110 C, ou même d'une valeur encore plus grande:- En règle générale, il faut réduire la tempéra-
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ture du fil jusqu'à ce qu'il se trouve au moins entre 11 C et 44 C en dessous de la température minima, pour laquelle on peut.faire passer le fil d'une manière satisfaisante sur la partie à .angle aigu de son trajet. Dans le cas du "NYLON" par exemple, il faut abaisser la température du fil au moins jusqu'à 71 C.
Un procédé pratique de refroidisse- ment du fil consiste à la soumettre à l'action de l'atmos- phère immédiatement après son contact avec le tranchant de la lame, de manière à refroidir son extrémité par des cou- rants d'air. Un autre procédé, généralement plus satisfai- sant, consiste à faire passer le fil au contact d'une sur- face métallique froide,' par exemple sur le côté de la lame, quand celle-ci est disposée de manière à ne pas être portée à une température élevée par le dispositif de chauffage.
Les techniciens imagineront facilement d'autres moyens pour refroidir l'extrémité du fil après son contact avec le tranchant.
Le rayon de courbure de la portion de trajet, qui fait suite immédiatement au point où le fil passe sur le tranchant, et dans laquelle le fil est soumis à un re- froidissement, doit être relative-ment.grand par rapport à celui de la partie courbe et à angle aigu du trajet. On pense que le manque de "vivacité" du fil élastifié d'une manière latente résulte, au moins partiellement de son pas- sage de la partie à forte courbure du trajet à une partie de/celui-ci possédant un rayon de courbure relativement grand. n gègle générale, le rayon de courbure de la por- tion detrajet, faisant suite immédiatement à le partie à angle aigu, ne doit pas être inférieur à environ 600 mi- crons et doit être de préférence égal au moins à 25 mm.
Il n'est pas nécessaire que la longueur de cette portion du trsjet soit grande et on peut généralement obtenir un re- froidissement adéqu&t du fil sur une longueur égale au même
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inférieure à 3 mm, bien qu'une longueur égale ou supérieure de 25 mm soit généralement préférable.
Pour transformer le fil à élasticité latente en un fil élasticité réelle et totale, il est nécessaire de relâcher "en position" les contraintes qui ont été créées dans le fil par son passage à l'état chaud le long de son trajet anguleux; comme on l'a déjà indiqué, il y a avantage à ne relâcher ces contraintes qu'après le tissage ou le tricotage du fil. Cependant, le relâchement des contrain- tes dans le fil, après que celui-ci a été transformé en une étoffe, exige des précautions spéciales, car il est très difficile d'être sûr que les fils se trouvent soumis à une tension suffisamment faible pour que les contraintes soient relâchées "en position" au moins à un degré appréciable, plutôt que supprimées intérieurement ou fixées par ? cha- leur.
En d'autres termes, les conditions doivent être tel- les que le relâchement des contraintes latentes permette au fil de prendre ou de tendre à prendre une configuration contournée ou une configuration linéaire et irrégulière.
Si on chauffe rapidement l'étoffe, par exemple en la plon- geant dans un bain d'eau chaude, les contraintes du fil soit supprimées intérieurement en grande partie, car l'épaisseur de l'étoffe et la présence de boucles adjacentes empêchent le fil de prendre.la configuration linéaire et, contournée, qui est nécessaire pour lui donner l'élasticité maxime. On a constaté au contraire qu'en élevant progressivement la température de l'étoffe, on obtient un relâchement "en po- sition" des contraintes plutôt qu'une suppression interne.
Pour cette raison, le procédé préféré consiste à élever progressivement la température de l'étoffe, par exemple en l'introduisant dans un bain d'eau froide, et en chauffant ensuite lentement le bain jusqu'à une température élevée.
On a constaté'aussi que l'agitation de l'étoffe pendant
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l'opération de chauffage favorise le relâchement en posi- tion des contraintes internes, probablement parce que les fils de l'étoffe sont généralement à peu près exempts de toute tension, au moins sur une partie de leur longueur, pendant une partie du cycle d'agitation.
Le procédé préféré, pour développer un degré élevé d'élasticité dans une étoffe tissée ou tricotée, en utilisant le fil à élasticité latente de l'invention, con- siste à introduire l'étoffe dans un bain une température ne dépassant pas environ 38 C et de préférence 27 C. On élève ensuite la température du bain, tout en l'agitant, de manière à le porter à une température finale d'au moins 60 C et de préférence supérieure à 82 C.
Si on le dési- re, on peut chauffer le bain jusqu'à son point d'ébullition, c'est-à-dire jusqu'à 100 C ou même au-dessus, car le natu- re élastique de l'étoffe, quand elle a été développée,ne disparaît pas dans ces conditions tant que la température est maintenue en dessous de la température "de collage" des fils constituant l'étoffe. Le chauffage du bain doit être progressif ; le taux d'augmentation de la température ne doit pas dépasser 1,6 C à 2,2 C par minute, jusqu'à ce que le bain se trouve à peu près à 60 C, et ne doit pas dépasser ensuite 2,8 C à 3,3 C par minute. On peut éle- ver la température du bain beaucoup plus lentement si on le désire;
en règle générale, plus le chauffage est progres- sif, plus le degré d'élasticité obtenu est élevé. Il faut commencer à agiter le bain avant le chauffage ou au début de celui-ci; il y a avantage à agiter le bain aussi violem- ment que possible, sans détériorer évidemment l'étoffe tri- cotée ou tissée. Il faut agiter le bain continuellement pendant au moins les premiers stades du chauffage, ou tout au moins jusqu'au moment où la bain se trouve à peu près à 60 C; dans la plupart des cas, il est avantageux de con-
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tinuer pendant toute la durée du chauffage et pendant au moins 5 minutes après que la température du bain a atteint la valeur la plus élevée à laquelle il doit être porté.
Le dispositif particulier utilisé pour produis re l'agitation ne paraît pas présenter d'importance, pourvu que l'agitation soit suffisamment violente. On peut agiter .1.'étoffe mécaniquement, on peut au contraire la soumettre à'l'action de jets de vapeur, d'air comprimé, ou encore à des vibrations soniques ou supersoniques. Dans la plupart des cas, on peut obtenir une agitation satisfaisante au moyen d'une machine standard à roue de lavage, du type à agitateur vertical ou à cylindre horizontal dans le cas des petits articles tricotés, on peut obtenir aussi des résultats satisfaisants en utilisant une machine de teintu re de bonneterie.
L'agitation doit être telle que l'étoffe soit complètement repliée au moins deux ou trois fois par minute, même quand l'élévation de température est excessi- vement progressive ; avec une élévation de température rai- sonnablement rapide, c'est-à-dire de 1,1 C à 2,8 C par minute, l'étoffé doit être repliée dix à vingt fois au moins par minute;
c'est pour cette. raison que l'on obtient généralement de meilleurs résultats avec une machine de teinture de bonneterie, si on double la vitesse de rotation c'est-à-dire si on l'augmente par exemple jusqu'à douze tours à' la minuté pour'une machine de onze kilos. 'Dans le cas des petits articles tricotés, il est aussi avantageux, en général, de les disposer en vrac dans un sac, de manière à éviter leur détérioration pendant l'opération de chauffa-* ge avec agitation.
Si l'on veut développer l'élasticité totale du fil à élasticité latente, avant de le transformer en étoffe l'agitation et l'élévation progressive de la température pe sont pas nécessaires, puisqu'il est facile de placer le
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fil dans un état sensiblement sans tension et que dans cet état de relâchement "en position" des contraintes du fil l'emporte sur la suppression interne des contraintes, à tel point qu'on obtient un fil élastifié excellent, même si l'élévation dé température est très rapide. Dans ce cas, on peut conduire.le chauffage en faisant passer un seul fil à élasticité potentielle dans un fluide chauffé ou au con- tact d'une surface chauffée, de manière qu'il puisse bou- cler librement au moment où sa température est augmentée.
Une température élevée n'est pas nécessaire ; obtient généralement des résultats satisfaisants en chauffant le fil jusqu'à une température de 49 C seulement, bien qu'une température comprise à peu près entre 60 C et 204 C soit généralement préférable. Il faut prendre soin de s'assurer que le fil se trouve soumis à une tension aussi faible que possible au moment où il est chauffé ; on laisse la ten- sion du fil augmenter am-dessus d'une valeur comprise à peu près entre 0,004 et 0,01 g par denier, on n'obtient pas une bonne élastification. Si la tension du fil est convenable, le fil prend presque immédiatement une configuration linéai- re extrêmement contournée, de telle sorte qu'il n'est pas nécessaire de continuer le chauffage pendant plus de 1 à 2 secondes.
Dans une variante du procédé précédent, on forme des écheveaux avec le fil et on les immerge dans un liquide chaud ou on les fait passer à travers une chambre éhauffée de manière à donner au fil toute son élasticité. Quand le fil a été entièrement élastifié, par l'un ou l'autre procé- dé, avant de le transformer en étoffe, il n'y a aucune opé- ration spéciale à effectuer sur l'étoffe tissée ou tricotée; cependant, il est généralement avantageux de tisser ou de tricoter le fil d'une manière lâche, de façon qu'il puisse boucler ou s'enrouler librement, en procurant l'effet dési- ré, après le relâchement de la tension nécessaire au tissage
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The present invention relates to elastic fabrics and threads, as well as their manufacturing processes.
It is well known that fabrics which are formed from yarns having a tendency to wave or curl in an untensioned state have a certain elasticity; "Elasticized" fabrics are widely used to make garments which better conform to the body of the wearer and to make one-size articles which may suit very different sized users. considerable amounts of "elasticized" "NYLON" fabric for the manufacture of stockings, and only two or three sizes of these items suffice for all normal leg and foot sizes. Likewise, elasticized fabrics are also used in the manufacture of knits and underwear, bedding articles and children's socks.
In the latter case, the elasticized articles also have the advantage of being able to be worn for several years despite the growth of the child.
We suggested. a number of methods for making yarns which can be used in the preparation of elasticized fabrics. In one of these processes, continuous filament yarns are subjected to a great twist, they are fixed in this state by heat, and finally the twist is removed to obtain elasticized yarns. In another method, a yarn-forming material is extruded between gear wheels meshing with each other, or between like members, so that the filaments solidify in a corrugated configuration.
It has also been proposed to pass filaments between geared wheels or left wheels.
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crimping, in the presence of heat or softening agents, in an attempt to achieve permanent embossing; another method is to stretch a continuous filament at room temperature over a soft knife blade, or other deforming tool, in order to obtain curls:
The foregoing methods can produce a corrugated or looped yarn which may be suitable for weaving or knitting fabrics having some elasticity, but they all have one or more serious drawbacks.
A serious drawback of all of these older methods is that the corrugations or loops are entirely produced before the yarn is used for weaving or knitting; As a result, the son thus obtained are difficult to handle. In some cases, the loops produced are only temporary; they largely disappear after a certain time, and this disadvantage occurs especially when the embossing action is produced by passing the threads through an embossing wheel or over an embossing blade. Room temperature.
In other cases, the elasticity of the fabrics produced from the loop yarns is not as great as would be expected; sometimes, the old processes are also expensive, because of the sometimes complicated equipment which they require or the large number of operations which they involve.
One of the objects of the invention is to achieve, in order to produce yarns having a tendency to assume an extremely corrugated configuration, a new process which does not suffer from the drawbacks of the processes already known.
Another object of the invention is to produce textile yarns and fabrics having a certain elasticity, which is neither destroyed nor diminished when one is strained.
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puts the unstretched threads or fabrics in heat and / or humidity, and which is kept, under normal conditions, throughout their period of use.
The new process, in accordance with the invention and intended to produce fabrics with high elasticity, makes it possible to use for this purpose yarns having only a slight tendency to assume a rounded configuration; it further enables a considerable increase in the elasticity of the fabric after weaving or knitting.
Another object of the invention is to produce elastic fabrics formed by uncabled threads.
The invention achieves the foregoing objects, as well as other objects, by means of a method which, in its most general form, consists of passing a thermoplastic wire under tension from a source. feed, along a path having a curved portion, which allows for a sudden change in direction, immediately followed by a portion of a relatively large radius of curvature.
The wire is heated so as to bring it to a high temperature, at least as it passes along the curved portion of the path, but is preferably allowed to cool as it passes along the portion of the path having a relatively large radius of curvature. After allowing the wire to cool under tension, it is reheated in heaters allowing it to occupy a linear and curved configuration; this second heating operation fully develops the elasticity of the yarn. As will be explained in detail later, this second heating is preferably carried out after the yarn has been woven or knitted; thus, it is possible to use for knitting or weaving a yarn having only a minimum tendency to curl or to wave.
The wire, after its passage along the path
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angular but before the second heating, has "latent elasticity" since, as explained above, it is only after the second heating that the wire acquires sound. total elasticity. In latently elastic yarn, the filaments are characterized by a slightly wavy or coiled appearance when not under tension; in most cases their cross section is slightly flattened.
The deformations or linear loops are generally few in number; in some cases there are only five or six in a length of
2.5 cm; moreover, they generally have a relatively large amplitude, since their diameter varies from 1 to 3 mm in the case of filaments of a size less than 30 denominations. For example, in a 15 denier monofilament "NYLON" yarn, the loops had an average diameter of.
1.85mm, and in the case of 70 denier 34 filament "NYLON" yarn; the loops had an average diameter of
1.58 mm. The loops usually have the dimensions varying at random; it happens, however, to find a thread in which all the loops seem to have really identical dimensions.
In all cases, the loops are generally removed temporarily, by subjecting the thread to a very slight tension; the lack of elasticity or "liveliness" in the latent elastic yarn is a particular advantage, since it allows in most cases to handle the yarn by means of knitting or weaving equipment, without be obliged to take the many precautions which are generally necessary when handling high-speed yarns. When the yarn is composed of several filaments, it is frequently found that the loops of the adjacent filaments extend in direct directions. - opposite tions, so that the wire is very thick.
In accordance with a feature of the invention
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If the starting yarn is free from torsional stress and if no such stress is deliberately introduced into it during processing, the elastic lazy yarn is substantially free from torsional stress; only localized torsional stresses are found there, resulting from the formation of loops or coils, when this thread is stretched or not stretched. The loops are formed in such a way that 50; of them in each filament are oriented in one direction, while the other half is oriented in the opposite direction; the thread thus has no tendency to twist when the loops are made to disappear by tightening the thread.
This does not mean, however, that there is an inversion point between any two successive loops; on the contrary, the yarn generally has several adjacent loops extending in a certain direction, before the appearance of a reversal point; in some cases the loops extend in the same direction for a distance of up to 10 cm or even more, before that direction is reversed.
The latent elasticity yarns according to the invention are characterized, however, by the fact that about 50% of the loops of each filament extend in a first direction and that the other loops extend in the opposite direction but only when the loops extend in a first direction. filaments are noticeably. free from torsional stresses; the yarn has been twisted, before processing or if torsional stresses are deliberately introduced during processing, the loops are formed so as to largely remove these stresses. In other words, by using a twisted monofilament yarn as a starting material, or by twisting the yarn during its processing, one can easily obtain a latent elastic yarn, the loops of which all extend in the same direction.
As technicians understand
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Now, the torsional stresses are naturally reintroduced in certain cases, by removing the loops in the yarn by tensioning, so a twisted yarn should not be used, when the torsional stresses are undesirable after weaving or knitting.
The appearance of the yarn, in its final form, depends on a number of factors and in particular on the conditions under which the second heating operation is carried out. If the latent elastic yarn is obtained by heating a skein of the yarn in an untensioned state, the fully elasticized yarn is characterized by an appearance approaching that of the latent elastic yarn, with the difference that the loops have a smaller diameter and are closer together.
If, in a first instance, the filaments are substantially free from torsional stresses, the small loops are formed such that about 50% of them extend in one direction and the other half 'expands in the opposite direction, just as in latent elastic yarn. The groups of loops have lengths varying at random and the pitch of the helices formed by the loops also varies at random. If the filaments are stretched they have essentially no tendency to twist, but transverse and different stresses develop and cause the filaments, when released, to return to their "looped" configuration.
If, in a second case, on the contrary, it deliberately introduces torsional stresses, it is possible, as in the yarn with latent elasticity, that the loops of the fully elasticized yarn are formed so as to extend in one direction. In either case, the dimensions of the loops vary, but in a well elasticized yarn; whose filaments have a diameter less than
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At about 30 denier, the marigolds have an average diameter varying from 0.2 to 0.9 mm and are so close together that they form a substantially closed helix between the inversion points.
The foregoing description of the fully elasticized yarn applies only to the case where the second heating operation is carried out before weaving or knitting the yarn; if this second heating is carried out only after knitting or weaving, it is found that the formation of closed loops disappears to a great extent. In the case of knitted fabrics, the yarn tends to form loops and thus deforms the stitches of the fabric to such an extent that it acquires elasticity and a crimped appearance. In the case of woven fabrics, the second heating operation gives the fabric the speckled appearance of fine-grained bark.
A very attractive appearance of this kind can be obtained by using for the weft of yarns of latent elasticity, which are prepared as indicated, and for the warp of ordinary yarns; fabrics thus obtained are extremely elastic in only one direction.
According to a feature of the invention, elasticized yarns, and even elasticized single filament yarns, can be used in the manufacture of knitted fabrics, without resorting to cabling or the like. This was once impossible, because the old methods could not produce a monofilament, stable and elasticized yarn which was substantially free from torsional stresses. Knitted fabrics, which are made from yarns not subjected to twisting stresses and according to the invention, can be easily distinguished from fabrics formed from ordinary elasticized yarns by the configuration of the loops in the yarn. fabric not stretched-and by the reaction of the loops in the case
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of a contraction of the fabric.
If we examine a knitted fabric, which is formed of elasticized yarns obtained in accordance with the invention without undergoing high torsional stresses, we see, when the fabric is stretched to the maximum of its elasticity, that it generally has a normal appearance, as if it were formed from ordinary yarns, with the difference, however, that some variation may exist in the dimensions of the loops or stitches of the knitting. When, on the contrary, we remove the tension from the fabric, and when we allow it to contract superficially, we notice a certain number of phenomena.
A first phenomenon consists in the fact that the loops become curved and hollow in such a way that their) originally plane faces become curved and that the different loops are no longer in the same plane.
In a properly finished fabric formed by a well elasticized yarn, the curvature of the loops is frequently so pronounced that the originally planar face of a loop, or, in other words, the area defined by the periphery yarn. of the loop, is curved in an arc of 60 to 180 This curvature of the loops tends to be particularly pronounced near the base, that is to say in the open part of the loop, but it is also very usually noticeable near the top of the loop. A second phenomenon is that the loop tends to close, so that a smaller opening appears at the base of the loop and the thread forming that. this extends over a larger arc.
In some fabrics a number of the loops close completely, and in most well-elasticated fabrics the yarn, forming the loop, extends for an arc of at least 270 to 300, when the loop is completely released. fabric. A third phenomenon can be noted in most cases, and. in particular
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tie in knitted fabrics with monofilament yarns;
this phenomenon consists in the fact that the loops incline with respect to each other, so that they are arranged at random with respect to the plane of the fabric. This arrangement of the loops at random is a result of the method of non-twisting elasticization according to the invention, and does not produce any tendency of the stitch lines of the knit to incline relative to the sides of the latter. * The elasticized yarns with a large twist must be cabled or knitted with "double support", that is to say with rows of stitches made up alternately of an S-yarn and a Z-yarn, so as to prevent or to reduce the inclination of the mail lines as much as possible.
The mechanism by which the process of the present invention acts to show elasticity in thermoplastic yarn is not fully understood; however, for the sake of understanding the invention it will be pointed out that at least three different actions are obtained by passing the heated wire along its angular path. The first action is roughly analogous to a phenomenon well known to all and which can be observed by gradually folding a ribbon over the axis of a knife so as to produce a loop. It is this 'phenomenon' which produces, at least to some extent, the linear strains which are observed in the wire before the second heating operation.
This action does not apparently depend on the fact that the wire is heated while it follows its angular path; in fact, it can be seen by heating the wire under these conditions. Likewise, this action is not presently considered to be entirely beneficial, since it is desired that the latent elastic yarn should have as low a "liveliness" as possible, so that it can be removed.
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easy to handle while knitting or weaving.
A second phenomenon, which can be observed in many cases, consists in a defined flattening of one side of the fibers; Flattening sometimes occurs to such an extent that the cross section of the fibers assumes the shape of a crescent. It is not known exactly whether this flattening of the fibers has any effect on the degree of elasticization; however, this flattening is not generally considered advantageous elsewhere, since, in subsequent operations, the flattened shape of the filaments tends to produce a build-up of twist as the yarn passes through a guide or wire. an analogous organ.
We also observe a third phenomenon consisting in the fact that latent stresses are imposed on the wire, or, in other words, that the wire undergoes stresses which do not appear immediately by themselves, by changing the linear configuration of the wire. , when the voltage thereof is removed. This phenomenon is naturally extremely desirable, since the removal of these stresses, during the second heating operation mentioned above, gives the yarn its full elasticity; although the exact mechanism of the creation of these stresses has not been fully determined, however, we know that these stresses are torsional stresses.
They are referred to, for lack of a better term, by the term "longitudinal and differential constraints", since their potential action is to produce a differential elongation or shortening of a cross section of the fiber. Although the exact nature of these constraints is not fully understood, the factors that contribute to their creation have been determined with precision, and these factors will be discussed in the following paragraphs.
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The thread to be elasticized, according to the new process of the invention, may consist of a filamen bead. teux and continuous constituted by a fibrous, organic, hydrophobic and thermoplastic material.
However, yarns of "NYLON", such as those formed from the reaction product of hexamethylenediamine and adipic acid, or from polymers of caprolactam, are believed to be preferable because they can be used. treat them by simply taking a few precautions, they can be used under a wider range of conditions, and finally they can be given a higher degree of elasticity than other threads.
The invention can however be applied to polyester yarns, such as those prepared from a reaction product of ethylene glycol and terephthalic acid and sold under the name "DACRON"; the invention can also be used, under certain conditions, to elasticize polyacrylic fibers; formed by the polymerization of acrylonitrile or by the copolymerization of acrylonitrile with a minimal amount of other polymeric monomer. Cellulose esters, such as cellulose triacetate or cellulose diacetate, are also satisfactory in some cases; A suitable material of this kind is sold commercially as 'ARNEL'.
Some yarns give rise to difficulties, not so much because of their chemical composition or their physical properties; but above all because of the configuration of their cross-section. For example, an acrylic fiber sold under the name "ORLON" has a section in the shape of a dumbbell; it is very difficult to elasticize it by the method of the invention. Yarns, the filaments of which have a circular cross section and a smooth surface, are the easiest to use and give the most satisfactory results.
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The denier and filament dimensions of the yarn to be treated can vary widely, and it can be said that almost all commercial yarns included in the class specified above can be used satisfactorily. To illustrate the allowable wide margin of denier and filament sizes, it will be noted that excellent results have been obtained by employing "NYLON" yarns meeting the following characteristics: 15 denier monofilament; denier 4 filaments; 100 of 34 filaments; 70 denier 34 filaments; 200 denier 34 filaments; 400 denier 68 filaments, and 800 denier 51 filaments. Under suitable conditions, the denier per filament can vary from 0 to 20 and the total denier can easily reach 2000 or even more.
Excellent results have been obtained, for example, in the preparation of a yarn of "NYLON" for the blanket industry, by treating, as previously explained, a filamentous bead of "NYLON" having a total denier of d. 'about 2,000.
Reference will now be made to the appended drawing, in which: FIG. 1 is a schematic perspective view of a device making it possible to carry out the first operation of the method according to the invention; Figure 2 is an enlarged perspective view of a knitted fabric according to the invention.
Referring to Figure 1, there is shown two wire feed spools 10 and 11, which are mounted on a suitable frame or support (not shown). The wires 12 and 13 coming from the coils 10 and 11 pass respectively through guide eyelets 14 and 15, pass through tension regulating devices 18 and 19, and
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result in a blade device designated as a whole by the reference number 20.
The voltage regulation devices 18 and 19 play two roles; serve to suppress the voltage fluctuations resulting from the removal of the yarn from the supply windings 10 and 11, and further to supply the blade device 20 with yarns having an appropriate tension; lesguides 14 and 15 are intended to withdraw the wire from the coils 10 and 11 as gradually as possible. From the blade device 20, which will be described in more detail later, the threads are drawn along a portion of path 21 having a relatively large radius of curvature; are then brought together and pass through a guide 22 before arriving at two driven rollers 23.
The two threads then pass through a guide 24 and arrive at a known pin and ring device, generally designated by the reference number 25.
The blade device 20 is shown herein as comprising a curved heating plate 30, preferably made of stainless steel or the like; this plate 30 was bent to a radius / of about 10 cm so as to present a slightly curved surface on the grain. The electric resistance heating plate 30 is heated by passing an electric current through it; it is connected by two electric conductors 31 and 32 to an adjustable transformer 33 .. supplied with energy by any suitable source (not shown) and by means of conductors 34, 35.
A blade 39 is mounted on the heating plate 30 by means of a fixing member 38; this blade is shown here as an ordinary razor blade of a type sold commercially under any of the brands such as "SCHICK", "CEM" etc ... The cutting edge 40 of the blade is -
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stretches beyond the trailing edge of the heating plate 30, a small distance, so that the wires 12 and 13 pass in contact with the underside of the plate 30 and over the edge 40, following a path angular, at the top of which is this ridge.
In order to operate the device, the ends of the wires 12 and 13 are passed through the device, as explained above, so as to feed them to the rollers 23; These rollers are set in motion, so that the ends of the wires are brought together through the guide 24 to the spindle device 25. Before switching on the rollers 23 again, the adjustable transformer 33 must be set. so as to transmit to the heating plate 30 sufficient energy to bring it to the desired temperature.
When the plate 30 has reached this temperature and the threads have been correctly placed through the device, the rollers 23 and the spindle device 25 can be started; the device does not then require any monitoring, unless a wire breaks or a winding is exhausted. This device makes it possible to treat two single wires and to give them a potential elasticity, while combining them to form a cable. It is understood, however, that the threads can be collected separately, if desired, and that a known device which does not impart twist to the thread can be used for this purpose.
Technicians immediately see that the device of the type described can be constructed by modifying an ordinary spinning or twisting machine. In either case, in order to effect such a modification, only the blade device 20, the tension devices 18, 19 and, in certain cases, the tensioning devices 18, 19 and, in certain cases, the blade device need be added. 'guide member 22. In the case of a twisting loom, the wheels
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the water 23 may constitute the ordinary wire feed device; in the case of a spinning machine, the rollers 23 can constitute the two drawing and delivery rollers. It can also be seen that a single heating plate of considerable length can be used for numerous blades arranged at selected intervals, corresponding to the different positions of the looms.
In such an arrangement, it is generally desirable to thermally insulate the heating element, for example with foam glass, between the different blades, so as to reduce heat loss.
In the device described, the wire is forced to make a sudden change in direction by passing it over a sharp edge. This method is presently the most practical for obtaining the desired result, but it is understood that other means can be used to impose on the wire the abrupt change of direction which is necessary.
If reference is made to FIG. 2, there is seen a knitted fabric according to the invention and formed by a single filament yarn. To facilitate the execution of the design, the fabric has been shown stretched to a degree less than a maximum degree; it will be understood, however, that the particular characteristics of the fabric are more pronounced when it is in a fully relaxed state.
The inclination of the stitches with respect to each other and with respect to the plane of the fabric is represented by stitches '50 and 51. This characteristic is, among others, the first to disappear when the fabric is stretched; as can be seen in the drawing, the stitches have been stretched to a large extent so as to lie in the plane of the fabric. The relative closure of the stitches is represented, for example in 52, and it will be noted that the majority
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other stitches are relatively more closed than in an ordinary knitted fabric, although they have been opened to some degree by the extension of the fabric in most cases. The curvature of the meshes is clearly shown, for example at 53.
It is presently believed that this curvature is perhaps the most important characteristic with respect to the elasticity of the fabric; this characteristic is usually the last to disappear when the fabric is stretched.
Although the device used to produce the new yarn according to the invention is relatively simple, several variables however affect the nature of the yarn produced. These variables are for example the radius of curvature of the edge of the blade, the tension of the wire as it passes over the blade, the temperature of the heating element, the rate of cooling of the wire after it is passed over the cutting edge of the blade, and finally the linear speed of the wire; these factors have an effect on the nature of the yarn produced; in the following paragraphs we will indicate the limits of use and the optimum limits of these variables.
The radius of curvature of the edge of the blade can vary within a reasonable gap; however, it is preferably as low as the need not to cut the wire allows. The smallest possible radius of curvature of the blade itself depends on the nature of the wire passing over the blade, on the dimensions of the filaments constituting the wire, and also on the texture of the material constituting the blade.
With a blade formed from a fine-grained material, it is possible to adopt a radius of curvature of the cutting edge down to 1 or 2 microns, when using a "NYLON" wire composed of filaments of approximately. 2 denier or even less; with more filaments
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coarse or with threads of another type, the radius of curvature of the cutting edge should generally be at least a value between 3 and 6 microns. Even with "NYLON" yarns composed of very fine filaments, it is frequently necessary for the radius of curvature to reach 4 to 5 microns, in order to obtain satisfactory results, if the blade is formed of a coarse textured material.
A new razor blade of the "blue steel" type generally has a radius of curvature of around 1 or 2 microns, but this material has such a coarse texture that it is generally necessary to dull the edge very slightly to obtain the best. results; can be done by rubbing the blade several times on a fine abrasive material, such as polishing ouge, or by polishing the edge with a material such as jeweler's red. Stainless steel razor blades, due to their finer texture, can be used frequently as received from the manufacturer;
however, it is generally preferable, even when dealing with "NYLON", to also very lightly polish the edges of these blades, so as to decrease the number of accidentally cut threads.
@ The maximum radius of curvature of the cutting edge depends mainly on the dimensions of the filaments passing over this cutting edge; this maximum radius also varies, to some extent, with the chemical nature of the yarn used. With any type of yarn, the radius of curvature should not, as a rule, exceed about one to four times the diameter. some thread.
For example, when using 34 filament, 70 denier "NYLON" yarn, generally good elasticity is only obtained if the radius of curvature of the angular portion of the yarn path is less than about. 30 microns; a thread made up of coarse
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filaments, for example with a 15 denier monofilament "NYLON" yarn, it is sometimes possible to use, while obtaining good results, a blade whose cutting edge has a radius of curvature reaching a value between 70 and 150 microns.
Even in the latter case, however, a cutting edge having a radius of curvature of less than about 30 microns will generally give the highest degree of elasticity.
The "NYLON" yarn can be run in a dry, unlubricated state over the cutting edge, but all other yarns generally require the use of lubricating oil to obtain fully satisfactory results; even with "NYLON", better results are obtained by lubricating the wire before it passes over the cutting edge.
In the case of multi-filament "NYLON" yarns, it has been found advantageous to use a lubricant which at least partially vaporizes at the temperature of the heating element; the exact reason for this advantage is not known, but it is believed that vaporization of the lubricant produces better heat transfer between the different filaments. In the case of other types of wire, it is generally preferable to use a lubricant, which vaporizes only to an inappreciable extent at the temperature of the heating plate, since the wire needs to be perfectly lubricated. the instant it passes over the edge of the blade; otherwise wire breakage may occur.
In the case of "NYLON" yarns, the preferred lubricant is a low viscosity mineral oil, such as that sold under the trademark "ESSO MEMTOR 20A". In the case of other yarns, it has been found that the preferred lubricant should have a low viscosity, a high flash point and furthermore should be easily removable from the treated yarn. Such a lubricant is for example
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sorbitol trioleate, which is generally satisfactory.
The lubricant can be applied by means of a felt wick, by capillary action, or by any other means generally used in the textile industry to apply lubricants to yarns.
The approach angle and the angle of departure of the wire from the blade can also vary between wide limits, although the total of these two angles should not be less than about 120, and preferably around 100. It is generally advantageous to adopt a relatively large approach angle, for example between 30 and 100, so that the blade is moved away from the heating element and is therefore at a lower temperature. It is generally advantageous, on the other hand, that the angle of separation be less than about 50 and preferably be as small as the degree of sharpness of the cutting edge allows.
When the approach angle is relatively large, better than average results can be obtained by running the surface of the blade across the width of the blade with the wire after the wire has passed over it. the cutting edge. The exact reason (s) for this are not known with certainty, but it is known that the wire should preferably be cooled as soon and as quickly as possible after its contact with the cutting edge; believe that contacting the wire across the width of the blade produces faster heat dissipation from the wire than in the case of simply air cooling the. wire moving from the cutting edge.
Various expedients can be used, if desired, to maintain the blade at a temperature significantly lower than that of the heating element. For example, the blade can be insulated from the heating element by means of a heat resistant insulation;
can also
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circulating a cooling agent in contact with the blade so as to maintain the latter at any desired temperature. Satisfactory results can be obtained with a blade heated to a temperature equal to that of the heating element, but a marked improvement is achieved by keeping the blade at least 11-28 ° C lower. than that of the heating element, and preferably at a temperature at least 830 C to 140 C lower than the temperature of the heating element.
Another important factor is the tension of the wire passing over the blade, which must be kept within certain limits to obtain maximum elasticity. Measurements of tension are carried out on the wire, as soon as it has left the cutting edge of the blade, because it has been observed that, under conditions close to optimum conditions, the tension of the wire; before it reaches the heater, is too low to be able to be measured accurately.
The allowable limits of the tension of the wire, after its contact with the cutting edge, vary depending on a number of factors, including in particular the temperature of the wire and the type of wire used; however, as a general rule, the allowable margin ranges from 0.05 g per denier to about 1 g per denier, with the preferred margin ranging from about 0.1 to 0.4 g per denier. . The optimum tension does not vary only with the temperature of the yarn and the composition thereof; also seems to vary slightly with yarns having substantially the same composition, but supplied by different manufacturers; it even varies for different lots of yarn from the same manufacturer.
It was possible to determine by carefully controlled tests that the optimum tension for a DU PONT de NEMOURS type 200 wire, and for a temperature between 104 C and
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1820 C on the cutting edge, was generally between 0.15 and 0.28 g per denier.
The linear speed of the wire on the blade can also vary between very wide limits, depending on the temperature of the heating element, the distance the wire is in contact with the heating element, the distance between it and the cutting edge of the blade, and finally the type of wire pass over the blade. It is important that the speed of the wire be such that the latter accumulates sufficient heat to be brought to the proper temperature when it comes into contact with the cutting edge, and it appears that the speed of the wire necessary to obtain this result varies with the previous factors.
In other words, since the wire is in contact for a given distance with the heating element and the latter is at a given temperature, a significantly longer contact period is required to heat a wire. 70 to 100 denier than to heat a 7 to 15 denier yarn; therefore, use a lower speed with the thicker wire.
Likewise, if the cutting edge is too far from the heating element the wire tends to cool between the heating element and the cutting edge; it is understood that a thinner wire cools more quickly than a larger wire, so that in the first case a higher linear speed of the wire must be used. It should also be noted that in some cases the average temperature of the heating element may be higher than the melting temperature of the wire; 'in these cases the linear speed of the wire must be high enough to avoid melting the wire. .
As a general rule, it can be said that the usable margin for the linear speed of the wire on the heating element and on the cutting edge ranges from 0.30 m to 600 m per minute or even more, the presently preferred margin. extending from
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60 m to 120 m per minute.
'Although the distance between the cutting edge and the heating element may vary within reasonably wide limits and may be as much as 5 cm or more, it is generally preferred that the cutting edge be placed as close to the edge as possible. the heating element, without touching it. If the cutting edge is placed as close as possible to the heating element, it suffices to heat the wire substantially to the temperature at which it is desired that the wire be in contact with the cutting edge; if, on the contrary, the heating element is far from the cutting edge, it is necessary to heat the wire sufficiently above the temperature at which it is desired to bring it into contact with the cutting edge, so as to compensate for the cooling of the wire as it passes from the heating element to the cutting edge.
It is generally undesirable to heat the wire above its optimum cutting edge contact temperature, as nearly all wires are weakened to some extent by heat and the temperature control is then more difficult. - cile.
The distance the wire contacts the heating element should be as long as possible to obtain the best results, meaning, however, that too much tension in the wire results. It will be understood that the greater the contact distance between the wire and the heating element, the greater the contact area and the greater the tension required to move the wire; it has been found, under certain conditions, that the wire can be kept in contact with a heating element over a length which may reach a value of between 30 cm and 50 cm, or even greater, without introducing excessive tension.
We currently prefer-
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However, in most cases a heating element with which the wire is in contact over a distance of between -2.5 cm and 25 cm, as this contact length is suitable for the thinnest wires. that is, below 100 denier), when the thread speed is less than a value between 120 m and 300 m per minute. When the yarn speed exceeds the range between K20 m and 300 m per minute, or when the yarns are of high denier, it is generally preferable to keep the yarn in contact with the heating element. over a greater distance; Under these conditions, a heating element with a width of between 25 cm and 27.5 cm or more is often advantageous.
A minimum distance from the contact between the wire and the heating element cannot be specified, since an almost infinitesimal distance can be satisfactory when using a low speed of the wire, and good results have been obtained using only as the element. heating the edge of the blade.
There is generally no advantage, however, in attempting to use a heating element such that the wire is kept in contact with it for a distance of less than 6 mm, and, as already indicated, one should use. greater contact distances of the wire when the speed of the latter is increased.
Yet another factor must be considered in the production of a latent elasticized yarn; this factor is the temperature of the heating element.
It will be understood that the margin of use of this variant depends on the type of wire used, on the linear speed thereof, and on the distance over which the wire is in contact with the heating element. If we use a moderately high speed for the wire, and equal for example to a value between - between 30 m and 300 m per minute, and if
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the contact of the wire with the heating plate is -limited to a short distance, equal for example to 2.5 cm or even less, it is possible to obtain satisfactory results with a heating element brought to a medium temperature note significantly higher than the melting point of the yarn.
For example, satisfactory results have been obtained under these conditions with yarns of "NYLON" and a heating element brought to a temperature of 260 ° C., or even above this value. If, on the contrary, the wire is kept in contact with the heating element over a relatively long distance, for example between 7.5 cm and 22.5 cm, satisfactory results can be obtained in in the case of a "NYLON" wire, by bringing the heating element to a temperature not exceeding about 82 C.
The optimum temperature of the heating element obviously depends on the type of wire used, as well as on other factors previously considered; however, even with yarns of the same composition, the optimum temperature of the heating element appears to depend on the dimensions of the filaments constituting the yarn.
In the case, for example, where the wire is in contact with the heating element over a distance of about 7.5 cm, and the wire speed is 36 m per minute, .. it has been found that temperature of about 1600 ° C to 1820 ° C was optimum to produce 13 denier monofilament "NYLON" yarn (type 66, half mat); a temperature between 1650 C and 1930 C for the heating element on the other hand appears optimum when treating a 30 denier 10 filament "NYLON" yarn.
In other words, since the optimum temperature of the heating element varies slightly depending on many factors, it is generally advantageous to perform a series of tests in order to determine this optimum temperature under the particular conditions considered. .
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The temperature of the heating element was emphasized, because the exact temperature of the wire as it passes the cutting edge is difficult to measure under normal conditions; However, it seems that the really important consideration is the temperature of the wire, where it is in contact with the cutting edge of the blade. For all yarns of a given constitution and chemical composition, there is a well-defined processing temperature margin for each yarn at this location, and some of the values given above for the element temperature heating are only made necessary or possible depending on other variables.
Although the exact lower limit of wire temperature, for any given type of wire, varies slightly, it can generally be said that this lower limit is the temperature sufficient to remove, at least in large part, the stresses. normally present in the yarn, or in other words sufficient to release the yarn from much of its residual shrinkage. As the wire passes over the heater, it is generally subjected to so little tension that it contracts easily; a temperature, which produces sufficient contraction in the yarn that its residual shrinkage does not exceed about 1% to 5%, ins-.
-such of its contact with the cutting edge, is generally sufficient to achieve satisfactory conditions.
For "NYLON" yarns, the lower limit of the temperature to be used varies from 820 ° C, for type 6 15 denier monofilament, up to about 115 ° C for very difficult "NYLON" yarns. elasticize. For other types of yarn, the lower limit of the temperature varies approximately from 88 C to 148 C. The upper limit of the temperature of the yarn, when the latter comes
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in contact with the cutting edge, is generally the temperature at which the wire begins to tend to stick to the surfaces with which it is in contact; This temperature is referred to as the "sticking temperature" of the wire in commercial and scientific publications.
The optimum temperature of the thermoplastic yarn, when it comes in contact with the cutting edge, varies with a number of factors, and in particular with the size and chemical composition of the filaments; it is usually determined by an empirical method for each particular yarn. It has been found, for example, by actual operation, that the optimum temperature of the PONT DE NEMOURS "NYLON" yarn, of the 200 15 denier monofilament type, is approximately between 1600 C and 171 C, while for "NYLON" yarn type 200 and 70 denier with 34 filaments this optimum temperature is approximately between 1710 C and 1880 C.
A simple test, which allows an optimum temperature to be estimated fairly correctly for most types of yarn, is to measure the tension in a certain length of the yarn as the temperature of the yarn increases. By increasing the temperature of the yarn, a point is reached where the tension developed in the yarn drops rapidly; this point is generally a temperature close to the optimum temperature of passage of this particular type of wire on the cutting edge of the blade. ,
It is not absolutely necessary to cool the end of the thermoplastic wire after it comes into contact with the cutting edge.
However, it is generally better to cool the wire than / to keep it at a high temperature; in most cases a better product is obtained by quickly lowering the temperature of the wire by a value between 55 C and 110 C, or even by an even greater value: - As a general rule, the temperature should be reduced -
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yarn until it is at least between 11 ° C and 44 ° C below the minimum temperature at which the yarn can be passed satisfactorily over the acute angle portion of its path. In the case of "NYLON" for example, the temperature of the wire must be lowered to at least 71 C.
A practical method of cooling the wire is to subject it to the action of the atmosphere immediately after contact with the cutting edge of the blade, so as to cool its end by currents of air. Another method, generally more satisfactory, is to pass the wire in contact with a cold metal surface, for example on the side of the blade, when the latter is arranged so as not to be worn. at a high temperature by the heater.
Technicians can easily imagine other ways to cool the end of the wire after it comes into contact with the cutting edge.
The radius of curvature of the portion of the path, which immediately follows the point where the wire passes over the cutting edge, and in which the wire is subjected to cooling, must be relatively large compared to that of the curved and acutely angled part of the path. It is believed that the lack of "liveliness" of the latently elasticized yarn results, at least in part, from its passage from the high curvature portion of the path to a portion thereof having a relatively large radius of curvature. . As a general rule, the radius of curvature of the path portion, immediately following the acute angled portion, should not be less than about 600 microns and should preferably be at least 25 mm.
The length of this portion of the trsjet need not be great, and adequate cooling of the yarn can generally be achieved over a length equal to the same.
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less than 3mm, although a length of 25mm or greater is generally preferable.
To transform the yarn with latent elasticity into a real and total elasticity yarn, it is necessary to release "in position" the stresses which have been created in the yarn by its passage in the hot state along its angular path; as already indicated, there is an advantage in not relaxing these stresses until after the weaving or knitting of the yarn. However, releasing the stresses in the yarn after it has been made into a fabric requires special care, as it is very difficult to be sure that the yarns are under a tension low enough to ensure that the yarns are under tension. that the stresses be relaxed "in position" at least to an appreciable degree, rather than internally removed or fixed by? heat.
In other words, the conditions must be such that the release of the latent stresses allows the yarn to take or tend to assume a convoluted pattern or a linear and irregular pattern.
If the fabric is heated rapidly, for example by immersing it in a hot water bath, the stresses in the yarn are largely removed internally, since the thickness of the fabric and the presence of adjacent loops prevent the yarn from loosening. wire to take the linear configuration and, bypassed, which is necessary to give it the maximum elasticity. On the contrary, it has been found that gradually raising the temperature of the fabric results in "in-position" stress relief rather than internal suppression.
For this reason, the preferred method is to gradually raise the temperature of the fabric, for example by placing it in a cold water bath, and then slowly heating the bath to an elevated temperature.
It was also found that the agitation of the fabric during
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the heating operation promotes the in-position release of the internal stresses, probably because the yarns of the fabric are generally almost free from any tension, at least along a part of their length, during part of the cycle of the fabric. agitation.
The preferred method of developing a high degree of elasticity in a woven or knitted fabric, using the latent elasticity yarn of the invention, is to introduce the fabric into a bath at a temperature not exceeding about 38 ° C. and preferably 27 C. The temperature of the bath is then raised, while stirring it, so as to bring it to a final temperature of at least 60 C and preferably greater than 82 C.
If desired, the bath can be heated to its boiling point, i.e. up to 100 ° C or even above, since the elastic nature of the fabric, when it has been developed, does not disappear under these conditions as long as the temperature is kept below the "stick" temperature of the yarns constituting the fabric. The heating of the bath should be gradual; the rate of temperature increase should not exceed 1.6 C to 2.2 C per minute, until the bath is approximately 60 C, and then not exceed 2.8 C at 3.3 C per minute. The temperature of the bath can be raised much more slowly if desired;
as a rule, the more progressive the heating, the higher the degree of elasticity obtained. The bath should be stirred before or at the start of heating; it is advantageous to agitate the bath as violently as possible, without obviously damaging the knitted or woven fabric. The bath should be stirred continuously for at least the early stages of heating, or at least until the bath is approximately 60 ° C; in most cases it is advantageous to
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continue for the duration of the heating and for at least 5 minutes after the temperature of the bath has reached the highest value to which it should be brought.
The particular device used to produce the agitation does not appear to matter, provided the agitation is sufficiently violent. The fabric can be stirred mechanically, on the contrary it can be subjected to the action of jets of steam, of compressed air, or even to sonic or supersonic vibrations. In most cases, satisfactory agitation can be obtained by means of a standard washing wheel machine, of the vertical agitator type or horizontal cylinder type in the case of small knitted articles, also satisfactory results can be obtained by using a hosiery dyeing machine.
The agitation should be such that the fabric is completely folded at least two or three times per minute, even when the temperature rise is excessively gradual; with a reasonably rapid rise in temperature, that is, from 1.1 C to 2.8 C per minute, the fabric should be folded at least ten to twenty times per minute;
it is for this. reason that one generally obtains better results with a hosiery dyeing machine, if one doubles the speed of rotation that is to say if one increases it for example up to twelve revolutions at 'per minute for' an eleven kilo machine. In the case of small knitted articles, it is also generally advantageous to place them loose in a bag, so as to avoid their deterioration during the heating operation with agitation.
If one wants to develop the total elasticity of the yarn with latent elasticity, before transforming it into fabric the agitation and the gradual rise in temperature pe are not necessary, since it is easy to place the
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yarn in a substantially tension-free state and in this relaxed state "in position" the stresses of the yarn outweigh the internal stress relief, so that an excellent elasticized yarn is obtained, even though the elevation of the yarn. temperature is very fast. In this case, the heating can be carried out by passing a single wire of potential elasticity through a heated fluid or in contact with a heated surface, so that it can loop freely when its temperature is. increased.
High temperature is not necessary; Generally obtains satisfactory results by heating the wire to a temperature of only 49 ° C, although a temperature of about 60 ° C to 204 ° C is generally preferable. Care must be taken to ensure that the wire is subjected to as low a tension as possible when it is heated; the yarn tension is allowed to increase above by a value of approximately 0.004 to 0.01 g per denier, good elasticization is not obtained. If the thread tension is correct, the thread almost immediately assumes an extremely contoured linear pattern, so that it is not necessary to continue heating for more than 1 to 2 seconds.
In a variant of the preceding process, skeins are formed with the yarn and immersed in a hot liquid or they are passed through a heated chamber so as to give the yarn its full elasticity. When the yarn has been fully elasticized, by either method, prior to making it into fabric, there is no special operation to be performed on the woven or knitted fabric; however, it is generally advantageous to weave or knit the yarn loosely, so that it can loop or wind freely, providing the desired effect, after releasing the tension necessary for weaving.