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.La présente invention concerne des fils perfection- nés, rendus élastiques sans torsion, et les procédés et dis- positifs permettant de produire ces fils.
On sait qu'en faisant passer dans des conditions appropriées un fil thermoplastique sous tension le long d'un trajet linéaire, présentant un angle aigu, on communique à ce fil une tendance permanente à s'enrouler en serpentin. Con- formément à une pratique courante, on réalise l'angle aigu du trajet du fil, en-faisant passer celui-ci par-dessus une arête rectiligne, constituée par exemple par une lame de ra- soir ordinaire; des procédés, utilisant ainsi une arête rec- tiligne pour rendre élastique des fils, sont déjà connus.
Ces procédés sont particulièrement avantageux pour les fils à monofilament, car ils permettent de produire des fils "élastifiés", qui sont sensiblement exempts de toute contrainte de torsion, à l'exception des contraintes locales, et qui peuvent être utilisés facilement, sans être câblés a- vec d'autres fils, pour tricoter des articles de bonnette- rie sur une machine à chariot unique.
Tous les phénomènes intervenant dans cesprocédés d'âlastification, utilisant une arête vive, ne sont pas par- faitement connus; cependant, on sait qu'en faisant passer un fil monofilament sur une arête rectiligne, on produit dans ce fil des contraintes transversales différentielles; on sait aussi que la tendance du fil à s'enrouler en serpentin et sa nature élastique proviennent:. de la suppression de ces con- traintes.
Le passage d'un fil à monofilament sur une arête rectiligne provoque -'paiement une déformation de la section transversale du filament, avec un aplatissement d'un côté de
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cette section; cet aplatissement atteint dans certains cas un tel degré que la section du filament prend la forme d'un croissant. On considérait dans le passé que cetue déformation de la section transversale du fil constitue une caractéris- tique inhérente au procédé et nécessaire pour obtenir un de-
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gré élevé d'élastification.
On s'est aperçu maintenant quon peut éviter cet- te déformation de la section transversale d'un fil à monofi-
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lament, dans un tel procéda c lastifieatio'n, et que cette déformation n'est pas nécessaire pour donner au fil une ex- cellente élasticité; on s'est aperçu d'autre part qu'un fil à monofilament, élastifié par le passage sur une arête et possédant une section transversale cylindrique, présente plu- sieurs avantages inattendus. Conformément à la présente in- vention, on fait passer un fil à monofilament sous tension d'un mouvement continu le long d'un trajet linéaire présen- tant un angle aigu; on renferme le fil, au moins partielle- ment, pendant son passage à travers la partie du trajet à angle aigu, de manière qu'il soit forcé de conserver une sec- tion transversale cylindrique.
Le dispositif utilisé pour renfermer le fil, pendant son passage à travers la partie à angle aigu de son trajet, comprend de préférence un organe comportant un orifice pour recevoir le fil, un côté de cet o- rifice réalisant une surface d'engagement du fil, qui est arrondie dans plusieurs plans et qui se trouve au sommet de l'angle aigu. La courbure de la surface d'engagement du fil, dans un certain plan, est telle que le fil est forcé de con- server une section transversale circulaire, tandis que la courbure de cette surface, dans des plans perpendiculaires à ce premier plan, est choisie pour que le fil subisse des contraintes appropriées dans le but de réaliser son élastifica tion.
Le fil obtenu conformément à l'invention possède
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plusieurs avantages, qui permettent d'obtenir avec ce fil un tissu plus uniforme et .d'une plus belle apparence. Tout d'a- bord, les nouveaux fils peuvent être passés à travers un gui- de ou organe analogue, sans qu'il en résulte une accumula- tion de torsion dans le fil.
Quand on faisait passer les an- ciens fils élastifiés à monofilament à travers un guide ou un organe analogue, le côté plat du filament empêchait le fil de tourner librement à l'intérieur de l'oeilleton du guide, de sorte qu'il se produisait une accumulation de torsion à l'entrée du guide, jusqu'au moment où le .couple résultant at- teignait une valeur suffisante pour faire disparaître une grane de partie ou la totalité de la torsion; il en résultait une distribution inégale de la torsion à la sortie du guide. Ce- ci constitue un grave inconvénient dans de nombreuses applica- tions, par exemple, quand on utilise les anciens fils élasti- fiés à monofilament pour le tricotage des bas de dames, la répartition inégale de la torsion provoque tout le long du bas à certains intervalles, des bandes parfaitement visibles.
'Avec les nouveaux fils conformes à l'invention, qui ont unesec -tion transversale sensiblement ronde, aucune accumulation de torsion ne se produit ouand le fil passe à travers un gui- de ou un organe analogue, et la répartition de la torsion dans le fil reste sensiblement uniforme. Un autre inconvénient des anciens fils est que les tissus fabriqués avec ceux-ci présentent fréquemment un lustre indésirable, au moins dans certaines zones. On a constaté que ce lustre indésirable pro- vient de la. déformation de la section transversale du fil, et qu'il est d'autant plus accentué que la section transversale du fil a été plus déformée par le passage du fil sur l'arê- te vive.
Puisque le degré de déformation de la section trans- versale, dans les anciens procédés, dépend d'un certain nom- bre de variables qu'on ne peut nas commander avec précision
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il n'a pas été possible de fabriquer des tissus-présentant un lustre uniforme. Les fils à monofflament de la présente invention, avec leur section transversale circulaire, permet- tent de produire des tissus ayant une apparence mate, et uni- forme.
Pour obtenir les avantages précédents, il n'est pas nécessaire que le fil ait une section transversale exacte- ment circulaire ; suffit que cette section soit sensible- ment circulaire. Par "section sensiblement circulaire", il faut comprendre que la partie aplatie, aa point d'avoir un rayon de courbure notablement supérieur au'rayon de courbure moyen de la surface périphérique du fil, ne dépasse pas en- viron 15% de cette surface, et que le diamètre minimum du fil est au moins égal à 80% environ; de son diamètre maximum. Si on commande la configuration de la section transversale du fil, de manière qu'elle se conforme au moins à ces limites, le fil est sensiblement exempt des inconvénients/propres aux anciens fils du même genre.
@ On va décrire maintenant l'invention en se référant au dessin annexé, sur lequel
La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif susceptible de fabriquer les fils perfection- nés de l'invention; la figure 2 est une vue supérieure en plan agrandie de la partie par laauelle la lame utilisée dans le disposi- tif de la figure 1 engage le fil; la figure 3 est une vue de profil de cette partie de la lame, telle qu'elle apparaît quand on la regarde par le dessus de la figure ; la figure 4 est une coupe transversale d'une partie de la lame, suivant la ligne IV-1V de la figure 2 ;
la figure 5 est une coupe transversale d'une partie
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d'une autre lame susceptible d'être utilisée dans le disposi- tif de la figure 1; la figure 6 est une coupe transversale de plusieurs monofilaments éla.stifiés par passage sur une arête vive et obtenus par les anciens procédés ; la figure 7 est une coupe transversale de plu- sieurs monofilaments conformes à l'invention.
Si on se réfère en particulier aux figures 1 à 4 du dessin, on y voit un dispositif 10 d'alimentation en fil, oui est monté sur un support approprié non représenté. Une certaine longueur de fil 12, partant du bobinage d'alimenta- tion 10, traverse un oeilleton de guidage 14, passe autour d'un dispositif 16 de réglage de tension, et arrive ensuite sur un assemblage à lame, désigné dans son ensemble par le nombre de référence 18. Le dispositif 16 de réglage de ten- sion joue un double rôle; d'abord, il supprime les fluctua- tions de tension résultant du tirage du fil en dehors du bo- binage 10; ensuite, il fournit le fil à l'assemblage le avec .une 'tension appropriée, tandis que le guide 14 permet de re- tirer le fil par un bout du bobinage 10.
A partir de l'assem- blage 18, que l'on décrira avec plus de détails ultérieure- ment, le fil est tiré sur une fraction de trajet 20 ayant un rayon de courbure relativement grand ; il passe ensuite à tra- vers un guide 22 pour arriver entre deux rouleaux entraînés 24. Le fil passe ensuite à travers un guide 25 et arrive à un dispositif courant de recueil 26, représenté ici comme con- stitué par un dispositif à anneau et à broche.
L'assemblage à lame, désigné dans son ensemble par le nombre de référence 18, comprend une bande arrondie de chau -fage 28, qui a été incurvée suivant un rayon d'environ 10 cm, de manière à présenter au fil une surface légèrement cour- be. Cette bande de chauffage 28 peut être chauffée en y fai-
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sant passer un cirant électrique ; elle est connectée à cet @ effet,au moyen de deux conducteurs électriques 30 et 32, à. un transformateur réglable 34, qui est alimenté en énergie par une source appropriée quelconque (non représentée), par l'in- termédiaire des conducteurs 36 et 38.
Une lame 42, représen- tée ici sous la forme d'une plaque métallique sensiblement plane, est montée sur la bande de chauffage 28 .au moyen d'une monture 40. Un , bord 44 de la lame 42 s'étend au delà¯du bord arrière de la.bande de chauffage 28, jusqu'à une courte dis- tance de celui-ci , et comporte une encoche 46. Le fil 12 passe au contact de .la face inférieure de la bande de chauf- fage 28, puis traverse l'encoche 46 du bord de la lame 42, de telle sorte que le fil' est forcé de suivre un trajet angu- leux, le fon d de l'encoche 46 se trouvant au sommet de l'an- gle de ce trajet.
L'encoche 46 s'étend dans la lame 42 sur une distan- ce au moins égale au rayon du fil ; salargeur est égale approx imativement au diamètre du fil. La limite arrière de l'enco- che, désignée par le nombre de référence 48, est concave et sensiblement semi-circulaire dans le plan de la lame, avec un rayon moyen de courbure approximativement égal au rayon du fil ; elle est en outre incurvée d'une manière convexe dans des plans perpendiculaires au plan de la lame. Comme on le voit sur la figure 3, le rayon de la courbure convexe de la surface limite arrière 48 de l'encoche est le plus faible au centre et tend vers l'infini aux points où cette surface se raccorde aux surfaces latérales planes.
La plaque 42 com- porte aussi deux rainures opposées conoides 50 et 52, qui se conforment sensiblement à la périphér@edu fil et qui consti- tuent pour celui-ci des guides, vers le fond de l'encoche 46 et à partir de ce fond. Les rainures 50 et 52, non seulement permettent de donner à la surface limite arrière 48 de l'en-
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coche 46 un rayon de courbure convexe minimum approprié, mais constituent aussi des surfaces additionnelles de retenue, qui forcent le fil à conserver sa section transversale circulaire.
Pour faire fonctionner le dispositif, on fait passer à travers celui-ci une certaine longueur de fil 12 comme on l'a expliqué précédemment, jusqutaux rouleaux 24, et on ac- tionne momentanément ces rouleaux pour faire passer ce fil sur le dispositif de recueil 26. On règle le transformateur réglable 34, de manière à fournir à la bande de chauffage 28 une énergie suffisante pour la maintenir à la température désirée, puis on fait tourner le dispositif de recueil 26 et Les rouleaux 24. Le dispositif n'exige ensuite normalement aucune surveillance, sauf quand un fil se casse ou quand le bobinage d'alimentation est épuisé.
Si on considère la figure 5,' on y voit une portion d'une plaque 54, comportant une encoche 56 destinée au passa- ge d'un fil 58. Cette lame 54 est sensiblement analogue à la lame 42 représentée sur la figure 1, mais elle en diffère . cependant par le fait qu'elle est suffisamment mince pour que le fond 60 de l'encoche fournisse le rayon minimum ap- proprié de courbure convexe, sans qu'on soit obligé d'avoir recours à des rainures d'entrée.
Une lame, telle que celle représentée sur la figure 5, présente un avantage du fait que le fond 60 de l'encoche 56 peut subir un certain degré d'usu- re, sans que le rayon de courbure de la partie anguleuse du trajet du fil soit modifié d'une manière appréciable ; cepen- dant, cette lame présente un inconvénient, car les, surfaces de retenue, qui forcent le fil à conserver une section trans- versale circulaire, ne sont pas aussi grandes que dans le mo- oe de réalisation précédent.
Un voit sur la figure b, en coupe transversale, plu- sieurs monofilaments, qui ont été clastifiés par passage sur une arête vive conformément aux anciens nrocédns; Un a obte.
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nu cette figure en calquant une photomicrographie de la
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coupe de fil de "NiLOd" de 15 deniers à monmf ilament ; ces fils avaient été élastifiés en les tirant, pendant qu'ils é- taient à une température élevée, par-dessus une arête recti- ligne ; la section transversale de ces fils est absolument caractéristique des fils élastifiés, conformément aux an- ciens procédés, par passage sur une arête.
On voit qu'un c8- té de chaque filament est sérieusement aplati, par exemple en 62 et 04, à tel point qu'une fraction, atteignant presque 30% de la surface périphérique du fil, présente une courbure concave, au lieu de la courbure convexe normale, et que le di- amètre minimum des filaments déformés est, au moins dans quelques cas, inférieur à 60% de leur diamètre maximum.
La figure 7 représente en coupedes fils élastifiés conformément à la présente invention; cette figure a été ob- tenue également en calquant une photomicrographie de fils élastifiés de 15 deniers à monofilament. On voit que la sec- tion transversale des fils de la figure 7 est sensiblement circulaire, que leur périphérie n'est. aplatie d'une manière appréciable en aucun point et que leur diamètre minimum est sensiblement égal à leur diamètre maximum.
-Le nouveau procédé et le nouveau dispositif de l'in- vention peuvent être utilisés pour élastifier un mono fila- ment thermoplastique d'un type quelconque, pouvant être élastifié par les anciens procédés. On peut citer comme mono- filaments appropriés le fil monofilament de 7 deniers en "NYLON", du type 6, du type 66 ou d'un autre type quelconque, le fil monofilament de 15 deniers en "NULON", le fil monofi- la.ment de 20 deniers en "NYLON", et les filaments de polyes- ter de 15 deniers ou de 20 deniers, tels que ceux préparés à partir d'un produit résultant de la réaction de l'acide
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téréphtalique avec l'éthylène-glycol etsvendus dans le commer- ce sous la marque "DACRON". Dans certaines conditions,
l'in- vention peut aussi être appliquée à l'élastification de fila- ments acryliques, tels que ceux qui sont préparés à partir du produit résultant de là polymérisation de l'acrylonitrile ou de la copolymérisations de l'acrylonitrile avec une partie minime d'un autre monomère polymérique, et qui sont vendus sous les marques de fabriquer "ACRILAN" et "ORLON"; l'inven- tion peut être appliquée aussi à l'élastification des esters de cellulose, tels que le monoacétate de cellulose et le tri- acétate de cellulose'.
La laine à encoche peut être formée par une matière appropriée quelconque, qui possède une résistance à l'usure suffisante pour être utilisée d'une manière satisfaisante en contact, pendant un certain temps, avec le fil en mouvement.
Les métaux ou alliages, tels que l'acier inoxydable ou l'acier à haute teneur en carbone, donnent généralement satisfaction; ceci est vrai en particulier, si le métal possède dans sa structure interne des grains assez fins pour réaliser, au sommet de la partie anguleuse du trajet du fil, une surface lisse d'engagement du fil. La lamé peut aussi être constituée par une pierre précieuse, telle qu'un diamant ou un saphir ; de tels organes ont l'avantage de pouvoir être utilisés pendant des périodes excessivement longues, sans subir une usure né- cessitant leur remplacement.
Si on utilise, pour former la lame, une matière s'usant rapidement, les surfaces latérales de l'encoche sont rapidement usées à tel point qu'elles ne forcent plus le fil à conserver une section transversale cir- culaire ; dans ce cas, à moins d'utiliser une lame comme celle représentée sur la figure 5, le rayon minimum de courbure du fond de l'encoche peut augmenter, au point que la lame ne peut plus produire un fil d'une élasticité satisfaisante.
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L'encoche de la lame doit avoir une longueur ou profondeur égale au moins au rayon du fil, de manière que celui-ci ne puisse se déformer, au moins sur une moitié de sa périphérie. La largeur de l'encoche, aux points opposés où le fond arrondi se raccorde aux faces latérales opposées, doit être égale approximativement au diamètre du fil à trai- ter ; pour produire un fil possédant les avantages caractéris- tiques de l'invention, il faut en général que la largeur de l'encoche à cet endroit soit comprise entre 80% et 120% du diamètre du fil, et de préférence, entre 90% et 110% de ce diamètre.
Le rayon de courbure du fond de l'encoche, dans le plan de la lame, ne doit pas s'écarter de plus de 20% du ray-. on de courbure moyen de la périphérie du fil; pour obtenir les meilleurs résultats, ce rayon de courbure du fond de l'enco- che doit être compris entre 90% et 110} du rayon de courbu- re moyen de la périphérie du fil. Par exemple,. si le diamè- tre du fil à traiter est égal à 0,04 mm, le rayon moyen de courbure concave du fond de l'encoche, dans le plan de la lame, est compris de préférence entre 0,018 mm et 0,022 mm.
Le rayon minimum de courbure convexe du fond arrondi de l'encoche, dans des plans perpendiculaires au plan de la lame, peut varier entre de larges limites, mais doit être en général aussi faible que possible, sans que le fil soit sectionné à son passage à travers l'encoche. Le plus petit rayon de courbure possible dépend lui-même de la nature du fil, des dimensions du monofilament,de la texture de la ma- tière constituant la lame, et enfin de la tension du fil. En règle générale, plus le grain de la texture de la matière con stituant la lame est fin, et plus la tension du fil est fai- ble, plus famille est également le rayon minimum et optimum de la courbure convexe du fond de l'encoche.
D'autre part, on
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peut utiliser d'une manière satisfaisante des fils de "NYLON" avec un rayon de courbure plus réduit que les fils d'un au- . tre type quelconque, et dans des conditions comparables, on peut utiliser, avec des fils de "NYLON", une encoche ayant un rayon de courbure convexe minimum qui est plus petit que 20% que celui correspondant à d'autres types de 'fil quelcon- ques. Tous les facteurs étant favorables, il est parfois possible de donner au fond de l'encoche, un rayon minimum de courbure convexe compris à peu près entre 2 microns et 4 microns, cependant, dans des conditions moins favorables, un rayon minimum de courbure compris entre 5 microns et 8 mi- crons peut être nécessaire pour obtenir des résultats satis- faisants.
Le rayon minimum de courbure convexe le plus grand que l'on puisse utiliser d'une manière satisfaisante pour le fond de l'encoche dépend de la grosseur du fil à traiter. Le rayon minimum de courbure convexe ne doit pas être en général supérieur à quatre fois le diamètre du fil, et il est de pré- férence inférieur à ce diamètre. Avec un monofilament de 15 deniers le rayon minimum de courbure convexe, au fond de l'en- coche, ne doit pas dépasser environ 150 microns, et on ob- tient les meilleurs résultats s'il est inférieur à 30 microns.
La lame peut avoir une épaisseur désirée quelconque, en utilisant des rainures d'entrée, comme celles représentées sur les figures 1 à 4 du dessin, on peut donner à la lame une épaisseur notablement supérieure à deux fois le rayon mini- mum désiré de courbure convexe au fond de l'encoche. Une la- me de rasoir ordinaire constitue par exemple facilement un flan satisfaisant, à partir duquel on peut fabriquer la lame; on peut aussi u@iliser de la tôle (comme celle utilisée pour les cales d'épaisseur) possédant l'épaisseur désirée.
Pour fabriquer une lame telle que celle représentée sur la figuré 5, on peut utiliser une telle tôle ayant une épaisseur comprise
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à peu près entre 0,012 mm et 0,03 mm; on élimine ainsi la nécessité des rainures d'entrée.
Il est facile de former dans le bord de la lame une encoche ayant la forme désirée, en ar- renaissant d'abord un bord d'une pièce de tôle pour cales d'é- paisseur, ou d'un autre métal mince, ayant une épaisseur cor- resnondaut au diamètre du fil à traiter, et en utilisant en- suite le bord ainsi arrondi comme une lime pour usiner l'en- coche et, le cas échéant, les rainures d'entrée. Si la lame est constituée par un diamant, un saphir ou une matière ana- logue, il faut évidemment; avoir recours en général à un tail- leur de diamant qualifié.
L'angle d'approche et l'angle de départ du fil, par rapport à la lame, peuvent avoir des valeurs courantes; l'an- gle Compris entre la portion de fil,se rapprochant de l'ar- te et la portion de fil s'en éloignant, peut varier à peu près de 120 à 10 , et peut même être inférieure à cette der- nière valeur si l'angle de rectification de la lame le permet.
En règle générale, le degré d'élastification obtenu est d'au- tant plus élevé que l'angle compris entre la portion de fil se rapprochant et la portion de fil s'éloignant de l'arête est plus petit; cependant, dans quelque cas, il peut être a- vantageux d'utiliser un angle d'approche relativement grand, par exemple de 30 à 100 , de manière que le fil puisse être chauffé plus facilement jusqu'à une température appropriée à l'instant où il entre en contact avec l'arête de la lame.
La tension du fil passant autour de la lame et la température du fil, à l'instant où celui-ci vient en contact avec l'arête de la lame, peuvent aussi avoir des valeurs cou- rantes; elles dépendent du type du fil à traiter et du procé- dé particulier utilisé pour l'élastification. Dans des con- ditions appropriées, la température du fil peut varier depuis la température ambiante jusqu'à la température de collage du
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fil, et la tension du fil peut varier à peu près de 0,05 à ,5 g par denier. La vitesse linéaire du fil autour de la lame peut aussi être courante; elle peut varier d'une valeur nulle jusqu'à 900 mètres à la minute dans certains cas.
A l'exception de sa section ronde et des avantages qui en découlent, le fil conforme à l'invention est générale- ment analogue aux fils élastifiés par les anciens procédés.
Immédiatement apèès son passage autour de la lame, le fil est généralement caractérisé par une apparence de boucles lâches, quand il n'est pas tendu ; le fil n'est pas tordu, et -s'il. n'a subi aucune contrainte de torsion d'une manière quelcon- que, ses boucles se forment en général de telle manière que 50% d'entre elles environ sont orientées dans une direction et que l'autre moitié des boucles est orientée dans la direc- tion opposée, les points de renversement de direction étant répartis au hasard le long du fil. Au contraire, si le fil a subi des contraintes de torsion voulues, les boucles se forment de manière à s'étendre toutes dans la même direction.
'Somme dans les autres types de fils élastifiés, les contrain- tes créées dans le fil, en le faisant passer autour de la lame, sont d'une nature en grande partie "latente" et doivent être supprimées thermiquement pour que le fil acquiert toute sa nature élastique. Les procédés employés pour supprimer par la chaleur les contraintes latentes dans les fils élastifiés, soit avant, soit après la formation d'un tissu avec ces fils, sont maintenant bien connus; on n'a donc pas jugé utile de les décrire en détail ici.
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RE VE- NDICÀ!2IONS.
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