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pour : Procédé et appareil pour faire gonfler les fils à filaments continus formés de matières thermoplastiques, fils et filaments obtenus par ce procédé.
La présente invention se rapporte à la fabrica- tion de fils rendus volumineux par un traitement et elle concerne plus particulièrement les filaments synthétiques con- tinus formés à partir de résines thermoplastiques, présentant un aspect laineux et duveteux et capables de s'allonger, ainsi qu'à un procédé et à un appareil pour la production de ces fils.
On classe généralement les fils textiles synthétiques en deux types différents dont chacun possède ses propriétés et avantages propres. L'un de ces types, connu sous le nom de fils filés est obtenu par filage de fibres textiles
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synthétiques discontinues. Entre autres choses, les fils filés présentent l'inconvénient de présenter une résistance à la traction relativement faible. Toutefois, les fils filés présentent des avantages parmi lesquels on peut citer une plus grande capacité d'absorption de l'humidité, un plus grand pouvoir isolant, un toucher plus agréable, et un bril- lant atténué. L'autre type de fils textiles synthétiques est connu sous le nom de fils à filaments continus.
Bien que ces fils à filaments continus aient l'avantage d'une plus grande régularité et d'une résistance à la traction supé- rieure, ils présentent plusieurs propriétés indésirables parmi lesquelles un pouvoir isolant thermique faible, un manque de gonflant lequel est avantageux pour certaines applications et une opacité faible.
Jusqu'à présent, on a tenté très souvent de donner à des fils à filaments continus les propriétés avantageuses des fils filés. Dans ce sens, on a récemment mis au point un procédé dans lequel on traite un fil à filaments continus de telle façon que le fil résultant possède en combinaison certaines des propriétés caractéristiques des fils à fila- ments continus et certaines des propriétés caractéristiques des fils filés. Cette combinaison des propriétés intrinsè- ques de ces deux types de fils bien différents confère au fil ainsi traité une opacité ou pouvoir couvrant plus grand ainsi qu'une structure et un toucher particuliers. Le fil connu possèdant cette combinaison de propriétés est carac- térisé par le fait que ses filaments individuels forment des spires ou des boucles en des points situés irrégulièrement et au hasard sur leur longueur.
Le principe à la base de la production de ce fil gonflé est le déplacement des fi- laments produit par un fort courant d'air ou de gaz, dont l'effet est de produire des boucles de filaments à l'exté-
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rieur du corps du fil, On obtient ce déplacement des fila- ments en faisant passer un fil à filaments continus dans une zone 'resserrée au travers de laquelle on fait passer un courant gazeux à grande vitesse et en éloignant brusquement le fil du courant gazeux juste au moment où il sort de cette zone.
Bien que les boucles formées par les filaments donnent aux fils à filaments continus diverses caractéristi- ques et propriétés avantageuses, les propriétés physiques et chimiques de la matière constituant le fil ne sont pas fondamentalement modifiées par le traitement à l'air. On peut dire en bref que tout ce qui se produit est que la disposition des filaments est modifiée par l'agitation pro- voquée par le courant d'air de telle façon qu'il en résulte la formation de boucles comme indiqué plus haut. Lorsqu'on utilise ou lorsqu'on traite ce fil présentant des boucles, il est nécessaire de se rappeler qu'il s'accroche facile- ment en raison de la présence des boucles faisant saillie sur le fil.
Il.est vraisemblable que cette tendance de ce nouveau fil présentant des boucles à s'accrocher entraîne de grandes difficultés lorsqu'il s'agit de le travailler pour en faire des tissusou d'autres articles textiles. Bien qu'on puisse utiliser un agent d'apprêt 'approprié pour réduire cet inconvénient dans une certaine mesure, cette solution du problème majore évidemment le prix de revient du travail du fil. En outre, il est nécessaire d'éviter de soumettre le fil bouclé à des tensions élevées et il est recommandé de maintenir cette tension aussi constante que possible. Si on applique au fil une tension suffisante, les boucles disparaissent définitivement.On a constaté qu'il suffit d'exercer une tension relativement faible pour faire disparaître les boucles lorsque la torsion du fil est
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faible ou nulle.
Bien que les boucles restent de façon plus permanente lorsqu'elles sont maintenues par la tor- sion, les opérations de retordage sont coûteuses et de- mandent du temps ; en outre, le fil une fois retordu est moins volumineux et son pouvoir couvrant en est réduit.
De plus, les espaces latéraux entre les filaments à l'intérieur du fil présentant ces boucles en saillie ne sont pas aussi importants qu'il serait désirable, et l'allongement du fil est faible ou nul.
L'invention a pour objet un procédé simple, ra- pide et économique de fabrication industrielle d'un fil à filaments continus en matière thermoplastique, présen:. tant un aspect laineux ou duveteux, pouvant être allongé et ayant plusieurs des propriétés desfils filés tout en conservant un grand nombre des propriétés.des fils à fi- laments continus, comme par exemple, la ténacité.
L'inven- tion a encore pour objet un procédé permettant de donner plus de gonflant, c'est-à-dire un plus grand volume, et un plus grand allongement à un faisceau de filaments synthétiques thermoplastiques continus par déplacement et déformation des filaments au moyen d'un fort courant de gaz chaud et sec, le fil résultant étant plus ébouriffé sans cependant présenter les boucles caractéristiques des fils traités par déplacement au moyen d'un gaz compri- mé selon les procédés antérieurs.
Un autre objet de l'invention est un appareil efficace au moyen duquel on peut traiter rapidement et ,économiquement un fil à filaments thermoplastiques con-' tinus, d'une façon qui lui confère un gonflant supérieur, un crépé sensiblement permanent et d'autres propriétés avantageuses, le fil traité permettant de fabriquer un article textile plus épais et plus volumineux, pour un
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même poids de fil, lorsqu'il esttissé, tricoté ou utilisé comme fil du poil. L'invention a encore pour objet un fil gonflé perfectionné à filaments thermoplastiques continus, qui est très différent par son aspect des fils obtenus jusqu'à présent, caractérisé notamment par le fait que ses filaments ont été simultanément déplacés et déformés à chaud au moyen d'un courant gazeux à grande vitesse, et à l'état sec.
L'invention a encore pour objet un nouveau fil gonflé composé de filaments synthétiques thermoplastiques continus danslequel la section transversale des filaments a été mo- difiée, par rapport à la section ronde normale.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est une vue schématique montrant la position relative des organes essentiels, d'un appareil convenant à la'fabrication des nouveaux fils volumineux.
La figure 2 est une vue analogue, en perspec- tive, d'une variante de réalisation de cet appareil.
La figure 3 est une vue analogue schémati- que représentant une autre variante de cet appareil.
La figure 4 est une microphotographie d'un fil de "Nylon" traité par le procédé antérieur pour gonfler un fil à filaments continus en déplaçant les filaments par un courant d'air ; on voit sur cette microphotographie les boucles qui font saillie sur le fil.
La figure 5 est une microphotographie d'un fil de "Nylon" traité selon la présente invention et qui montre bien son caractère duveteux, crêpé et volumineux ;
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cette photographie montre également l'absence pratiquement complète de boucles et l'espacement latéral prononcé des filaments individuels.
La figure 6 est une vue à très grande échelle d'un filament individuel dont la section transversale a la forme d'un Y après traitement selon la présente inven- tion ; cette figure montre la torsionhélicoïdale inversée en des points répartis au hasard.
Dans l'appareil à gonfler un fil à fila- ments continus représenté schématiquement sur la figure 1, le fil thermoplastique 10 qui peut être en "Nylon" ou en une autre matière analogue, et qui est composé d'un fais- ceau de filaments continus lisses, se déroule d'une source de fil, par exemple de l'enroulement 11, et il passe au-dessus de l'une des extrémités de la bobine 12 ou d'un autre support de fil, par exemple un tube ou un cône. Le fil 10 passe à travers un dispositif tendeur 13, par exemple le tendeur à grille représenté sur la figure, qui est, de préférence, disposé directement au-dessus de l'enroulement 11.
De ce tendeur 13, le fil 10 se dirige vers le haut et passe dans un dispositif d'entraînement 14 qui fournit le fil à une vitesse déterminée et qui tourne à une certaine vitesse circonférentielle, dispositif comprenant une paire de cylin- dres entraînés. A partir du dispositif 14, le fil monte en biais et passe dans une tuyère à gaz 15 conçue pour le rece- voir. Cette tuyère est munie d'une branche latérale 16 in- clinée percée d'un passage central au travers duquel on fait passer le fil et elle présente également un passage axial longitudinal communiquant avec le passage de la branche 16.
Un compresseur 17 maintient un gaz compressible dans un réservoir 18 sous une pression prédéterminée, suffi- sante pour pouvoir fournir à la tuyère 15 le courant gazeux
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à grande vitesse nécessaire. Le réservoir 18 est relié par une conduite 20 à une zone ou chambre de chauffage 21 au travers de laquelle on fait passer le gaz comprimé se ren- dant à la tuyère 15. Sur la figure, la chambre 21 est munie d'un élément chauffant électrique 22 alimenté en courant par les conducteurs 23 munis d'une fiche 24 s'engageant dans une douille reliée à une source appropriée. Il va de soi qu'on peut utiliser d'autres moyens de chauffage tels que, par exemple, des plaques chauffantes;intérieures ou extérieures, ou des éléments analogues.
En outre, la cham- bre 21 peut être chauffée de l'extérieur, par exemple au moyen d'un brûleur à combustible gazeux ou liquide. Toute- fois, étant donné que les dispositifs de chauffage électri- ques peuvent être utilisés avec une plus grande commodité, on préfère évidemment cegenre de chauffage. Dans la cham- bre 21 le gaz comprimé est porté à une température élevée et la température du gaz quittant l'orifice de sortie de cette chambre est maintenue à une valeur constante au moyen d'un thermostat non représenté. Après avoir été chauffé, l'air comprimé est conduit à la tuyère 15 par une conduite isolée 25. Ordinairement, on ouvre la vanne 26 à l'entrée de la tuyère 15 avant de faire passer le fil dans la tuyère, car le mouvement ascendant du gaz dans le passage vertical de cette tuyère facilite l'introduction du fil.
Près de la partie centrale de la tuyère 15, le fil entre en contact avec le gaz et est entraîné par ce dernier.'* En se déplaçant avec¯le,gaz.chaud,.le fil de filaments ther-,,. moplastiques est porté à une température ::élevée, suffisante pour que, si on le tordait à cette température et si on le refroidissait à l'état tordu, la torsion devienne permanen- te. On voit donc qu'on doit veiller à maintenir un rapport approprié entre la pression d'air, ,la température, la vi-
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tesse, la dimension du fil et d'autres variables intervenant dans le processus. Le fil est entraîné à travers la partie supérieure de la tuyère 15 par le gaz qui la traverse à grande vitesse.
Comme on le voit sur la figure, le fil entre initialement en contact avec le courant de gaz sous un cer- tain angle par rapport à la direction d'écoulement du gaz, en particulier, sous un angle aigu par rapport à la direction ascendante du gaz. Toutefois, cette inclinaison particu- lière du fil au point où il rencontre le courant de gaz n'est pas essentielle pour la réalisation de l'invention. Par exem- ple, la tuyère peut être construite de façon que le fil la traverse longitudinalement en ligne droite, tandis que le gaz comprimé et chaud vient en contact avec le fil dans une direction formant un certain angle avec la direction du mou- vement du fil. En sortant de l'extrémité supérieure de la tuyère 15, le fil thermoplastique est entraîné aussitôt dans une direction formant un certain angle avec la direction d'écoulement du gaz.
Cet angle est de préférence sensible- ment égal à 90 , c'est-à-dire que la direction du fil fait un angle droit avec la direction d'écoulement du gaz, de sorte que le fil une fois chauffé est soustrait brutalement à l'influence du gaz. On provoque cet entraînement brusque du fil en dehors du courant gazeux en plaçant dans une posi- tion appropriée un guide-fil, tel qu'un guide en queue de cochon 27 ou un organe analogue, à une certaine distance horizontale de la tuyère, et en y faisant passer le fil. Un deuxième guide-fil, par exemple un guide en queue de cochon
28 est disposé au-dessus du guide 27. Un guide à va-et-vient
30 et un support d'envidage du fil 31, entraîné par contact par le tambour 32; complète un poste de l'appareil représen- té sur la figure 1.
Ainsi qu'on peut le voir, le fil passe dans les guides 27 et 28, puis dans le guide à va-et-vient
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qui dépose le fil sur le support 31 pour former un enrou- lement régulier 33 sans que cette opération augmente la torsion du fil. La vitesse périphérique-du tambour 32 est inférieure à la vitesse linéaire avec laquelle le fil est amené à la tuyère par le dispositif 14, dans le but de com- penser le gonflement du fil produit par le traitement. En d'autres termes, on s'arrange pour que la vitesse du fil à l'entrée dans la tuyère soit plus grande qu'à la sortie de cette dernière. Avant d'être mis sous forme d'enroulement, le fil est refroidi par son passage dans l'atmosphère.
L'appareil décrit ci-dessus produit un fil gonflé à filaments continus (voir figure 5) - qui peut être formé de divers polymères thermoplastiques - forte- ment crêpé, et extensible. Du fait que l'accroissement du volume et le crêpage du fil sont produits par une agitation et une séparation des filaments du faisceau sous l'action d'un air sec très chaud suivies dû refroidissement du fil dans cet état, l'accroissement du volume et le crêpage du fil sont très stables.
Bien que les figures 1,2 et 3 représen- tent un appareil pour le traitement d'un seul fil, il va de soi que l'appareil selon la présente invention peut compren- dre un grand nombre de postes de traitement identiques ré- partis sur toute sa longueur. Toutefois, on peut n'utiliser qu'une source de gaz comprimé et chauffé pour alimenter plu- sieurs tuyères. En outre, on peut combiner ou assembler des fils provenant de deux ou plusieurs sources différentes, pouvant être ou non formées d'une même matière thermoplas- tique, avoir ou non le même titre en deniers, la mène torsion ou d'autres propriétés, en les faisant passer ensem- ble dans la tuyère.
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Dans la variante de réalisation de la figure 2, sur laquelle on a omis de représenter les dispositifs assu- rant la compression et le chauffage du gaz sec, mais où cependant la conduite calorifugée qui amène le gaz chaud à la tuyère est partiellement représentée, le fil thermoplas- tique 10, qui peut être un fil de "Nylon" ou en matière équivalente, est composé d'un faisceau de filaments continus, lisses pouvant être étirés à froid, qui se déroule d'une source 11 par l'extrémité de la bobine ou autre support de fil 12. Le fil passe ensuite dans un guide à queue de co- chon 34 ou autre organe de guidage similaire. De ce guide, le fil descend et passe dans un organe d'entraînement 35 qui tourne à une certaine vitesse périphérique et qui, sur la figure, comprend deux rouleaux entraînés.
En quittant l'organe 35, le fil fait plusieurs tours autour d'une tige de freinage 36, puis passe autour de la poulie 37 et de la tige d'écartement 38. En service, la poulie 37 est entraînée à une vitesse circonférentielle déterminée, supérieure à la vitesse circonférentielle de l'organe d'entraînement 35, ce qui étire le fil d'une valeur déterminée. Par conséquent on peut étirer en continu, immédiatement avant de le soumettre au traitement à l'air chaud sec selon l'invention, un fil à filaments continus, par exemple un fil de "Nylon" qui n'a pas subi un étirage complet suffisant pour l'orienter ; par suite cette disposition permet un traitement complet du fil d'une manière plus économique.
La tuyère 15 est disposée de façon que son passage axial longitudinal, au travers duquel passe l'air comprimé sec, soit placé horizontalement, à une certaine dis- tance de la poulie 37, de façon que l'on puisse faire péné- trer le fil 10 de façon appropriée, dans une direction incli- née sur l'horizontale, par la branche 16 de la tuyère. Il va
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de soi que la position de la tuyère n'est pas critique et qu'elle est déterminée dans une grande mesure par la posi- tion des organes qui amènent le fil à la tuyère et de ceux qui l'entraînent à la sortie de cette dernière. Le gaz sec chaud qui s'écoule horizontalement en s'agitant et à grande vitesse à travers la tuyère, entraîne le fil dans cette der- nière et le chauffe comme on le désire.
De même que dans l'exemple précédent le fil thermoplastique entre initiale- ment en contact avec le courant de gaz chaud sous un certain angle par rapport à la direction d'écoulement de ce gaz. En quittant l'orifice de sortie de la tuyère 15, le fil est tiré aussit8t brusquement dans une direction formant un certain angle avec la direction d'écoulement du gaz. On peut assurer cette déviation brusque chilien le faisant sortir du courant gazeux en plaçant un guide-fil dans une position appropriée.
Etant donné qu'on doit veiller à maintenir à une valeur définie la vitesse de sortie du fil aumoment où il quitte la tuyère, c'est-à-dire maintenir la vitesse avec laquelle le fil est extrait de la tuyère à une vitesse plus faible que celle avec laquelle le fil y est amené afin de compenser l'accroissement de son volume, on peut utiliser un organe d'entrainement du fil 40 à rouleaux entraînés, tel que, par exemple, les deux rouleaux d'entraînement représentés sur le dessin, pour maintenir la vitesse de sortie à la valeur déterminée et guider de façon appropriée le fil sor- tant de la tuyère 15. Le fil est ensuite collecté de façon appropriée, par un procédé classique.
Dans l'appareil décrit, le fil passe dans un guide à queue de cochon 41 et il est embobiné par un dispositif de retordage à anneau 42, qui comprend une bobine 43, entraînée en rotation par une courroie 44 d'une manière classique, sur laquelle on enroule une certaine quantité de fil 45. Ce dispositif comprend
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également un anneau de filature classique 46 portant un cur- seur 47 qui tourne autour de labobine 43 pendant que le fil reçoit la torsion voulue et s'enroule sur la bobine.
La figure 3 montre une autre variante de mise en oeuvre et, comme précédemment on a omis de représen- ter les dispositifs assurant la compression et le chauffage du gazsec maison acependant fait figuré partiellement la conduite calorifugée 25 amenant le gaz chaud à la tuyère. Le fil à filaments continus thermoplastiques 10 se déroule d'une source de fil 11 par l'extrémité de la bobine ou d'un autre support de fil 12. Le fil passe ensuite dans un guide-fil à queue de cochon et il est amené à la branche latérale 16 de la tu- yère 15 à une vitesse déterminée par un dispositif d'entrai- nement 49 tel que les rouleaux d'entrainement représentés sur la figure. Bien qu'on ne l'ait pas prévu sur la figure, il va de soi qu'on peut étirer le fil pour l'orienter, comme dans l'exemple décrit ci-dessus, avant de la faire pénétrer dans la tuyère 15.
La tuyère 15 est disposée de telle sorte que son passage axial longitudinal, à travers lequel on fait passer l'air comprimé sec soit horizontal et à une certaine distance des cylindres 49, afin qu'on puisse faire pénétrer le fil 1,0 dans une direction inclinée sur l'horizontale dans la branche latérale de la tuyère. Le gaz sec et chaud qui s'écoule horizontalement et à grande vitesse à travers la tuyère entraîne le fil dans cette dernière et le porte à la température élevée désirée. De même que dans les exem- ples précédents, le fil entre initialement en contact avec le courant de gaz chaud sous un certain angle avec la direc- tion d'écoulement de ce gaz. En quittant la sortie de la tuyère 15, le fil est tiré dans une direction formant un certain angle avec la direction d'écoulement du gaz, dès
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sa sortie.
On peut assurer cette extraction brusque du fil hors du courant gazeux avec changement de direction en plaçant dans une position appropriée un guide, tel que le dispositif d'entraînement constitué, par les cylindres en- traînés 50, représentés sur le dessin, qui entraînent le fil à une vitesse déterminée inférieure à la vitesse avec laquelle il pénètre dans la tuyère.
Selon une variante de la présente inven- tion, on soumet de préférence le fil à filaments thermoplas- tiques à un traitement dans un milieu aqueux chaud à l'état détendu ou pratiquement détendu. Cette opération améliore encore le volume, le crêpage et l'extensibilité du fil.
Sur le dessin après avoir traversé la tuyère, le fil est dé- posé en zig-zag par un guide à va-et-vient sur une courroie sans fin perforée 52 qui passe dans une chambre 53 compre- nant des zones ou compartiments servant respectivement au traitement par la vapeur ou vaporisage ou séchage. Le compartiment de vaporisage comporte des moyens 54 qui pro- jettent de la vapeur vive sur le fil, de bas en haut, à travers la courroie, et le compartiment de séchage comporte des organes sécheurs 55, qui peuvent être constitués par une rangée de lampes de séchage, pour sécher le fil vapori- sé. Il va de soi qu'on peut utiliser d'autres dispositions pour soumettre le fil à l'action d'un agent aqueux et chaud à l'état détendu ou pratiquement sans tension.
Par exemple, dans un autre traitement continu, le fil peut être suspen- du dans de l'eau chaude qui circule dans un tube ou un organe analogue puis séché à l'état détendu au moyen de dispositifs appropriés, par exemple dans une chambre de séchage dans laquelle on projette sur le fil de l'air chaud ou un autre gaz de séchage approprié porté à une température
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élevée. De plus, on peut traiter le fil par la vapeur et le sécher en le transportant dans un courant de vapeur puis de gaz de séchage dans lequel il est maintenu suspendu. Après avoir permis au fil de se raccourcir complètement dans un milieu aqueux chaud, on séche le fil et on le recueille d'une manière usuelle.
Sur la figure, un guide en va-et-vient 56 dépose le fil sur une bobine 57 qui est entraînée par con- tact au moyen d'un rouleau 58 de façon à former un enroule- ment de fil 60. Dans la réalisation considérée, on voit que les filaments sont déformés à chaud et séparé? les uns des autres, de façon continue, par l'action de lair chaud qui s'écoule dans la tuyère et qu'on les laisse ensuite se dé- tendre, toujours de façon continue dans un milieu aqueux chaud. Comme il a été dit plus haut, l'avantage de cette réalisation est que le fil ainsi traité présente des qua- lités de volume, de crêpage et d'extensibilité encore meilleures..
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La demanderesse a constaté que, par le procédé et au moyen des appareils selon l'invention, on obtient rapi- dement à partir de fils à filaments continus en résines thermoplastiques, des fils nouveaux présentant une élasti- cité ou extensibilité supérieure, un aspect se rapprochant de celui des fils filés et de nombreuses propriétés de ces derniers. Le procédé efficace, rapide et économique per- mettant de produire ces nouveaux fils consiste, d'une façon générale, à soumettre le fil à filaments continus à l'ac- tion d'un courant de gaz chaud s'écoulant à grande vitesse afin d'altérer la disposition'initiale des filaments et de les déformer à chaud pour former un fil gonflé, volumineux, crêpé, ayant une très bonne stabilité.
Pour cela, on chauffe et on comprime un gaz sec compressible pour le porter à une température et à une pression déterminées, on envoie ce gaz comprimé dans une zone resserrée telle que la tuyère décri- te plus haut, de façoh à produire un courant de gaz qui s'écoule ou s'agite en traversant cette zone à grande vites- se.
On introduit ensuite dans le courant de gaz ainsi créé un fil à filaments thermoplastiques continus, le mouvement du gaz traversant cette,zone entraîne le fil, en raison de la température élevée du gaz, le fil est porté à une tempé- rature inférieure au point de fusion de la résine thermoplas- tique dont''''il est constitué, mais supérieure à la température minimale pour laquelle, si on imprimait une torsion au fil et si on le refroidissait à l'état tordu, la torsion reste-
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.'.t- . .,. x.u rait permanente. Immédiatement après sa sortie de'la zone resserrée on modifie brusquement la direction du fil en tirant ce dernier pour,l'extraire du courant gazeux suivante une direction formant un angle -de préférence égal à 90"- avec la direction de l'écoulement du gaz.
On introduit le
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fil dans la zone resserrée à une certaine vitesse et, lors- que les filaments ont été perturbés par le courant gazeux - et déformés à chaud,on le recueille à une autre vitesse infé- rieure à la première. Ce réglage des vitesses l'une par rapport à l'autre permet de laisser du mou dans le fil en mouvement au moment où il est soumis à l'action du gaz. On refroidit le fil avant de le tendre ou de le recueillir sous forme d'un enroulement, afin de stabiliser la structure gonflée et crépée du fil, ordinairement en faisant.passer le fil dans l'atmosphère sur une distance relativement cour- te.
Dans certains cas, il peut être préférable de refroidir le fil gonflé en le faisant passer sur une surface de re- froidissement qui peut être, par exemple, une plaque ou une tige de métal, capable d'extraire la chaleur du fil, ou en utilisant un ventilateur ou un appareil analogue pour souf- fler de l'air sur le fil avant de le soumettre à une ten- sion. On peut soumettre le fil à une opération supplémentaire qui augmente encore le gonflement du fil, qui consiste à le soumettre à l'état détendu à un agent aqueux chaud et à le sécher ensuite.
Le procédé selon l'invention peut être appliqué à une grande variété de fils de filaments continus, la condition étant que les fils soient formés d'une résine thermoplasti- que capable de former des fibres. Les fils peuvent être formés à l'aide de ces résines par les procédés connus com- prenant l'extrusion d'une masse fondue, le filage par voie humide ou par voie sèche.
On peut citer, comme exemple de polymères synthétiques capables de former des fibres et qui sont des résines thermoplastiques : le polyéthylène ; le polypropylène : le polyuréthane ; les copolymères de l'acétate et du chlorure de vinyle ; les copolymères du chlorure de vinylidène et d'une proportion de composés mono-
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léfiniques copolymérisables tels que, par exemple, le chlorure de vinyle ; les homopolymères de l'acrylonitrile ; les copolymères de l'acrylonitrile et d'une faible propor- tion d'au moins un composé monooléfinique copolymérisable avec lui et des mélanges de polymères contenant principale- ment de l'acrylonitrile ; copolymères du chlorure de vinyle et de l'acrylonitrile;
les polyesters linéaires d'acides aromatiques dicarboxyliques et de composés di hydrogénés tels que le téréphtalate de polyéthylène ; les polycarbonamides linéaires telles que, par exemple, la poly- hexaméthylène adipamide, la polyhexaméthylène sébaçamide ; les acides monoaminomonocarboxyliques polymérisés ou leurs dérivés formant des amides, tels que l'acide 6-amino caproi- que polymérisé, et d'autres polymères formant des fibres thermoplastiques. On peut également utiliser des mélanges de ces polymères synthétiques. Le procédé selon l'invention peut en particulier être appliqué au traitement des fils de polyamides désignés aux Etats-Unis sous le nom général de Nylon, tels que le Nylon 66, le Nylon 4, le Nylon 6, le Nylon 610, le Nylon 11 et autres.
Bien que le présent procédé soit utilisable pour le traitement des fils dont les filaments ont une section transversale normale tels que ceux qui sont produits au moyen d'une filière présentant des orifices de forme circu- laire, on peut obtenir des effets nouveaux et inhabituels en soumettant au déplacement par l'air chaud des fils ayant une section transversale non circulaire.
Par exemple, si l'on soumet au traitement selon l'invention un fil constitué par un grand nombre de filaments continus formés d'un noyau et de plusieurs nervures formant partie intégrante du noyau, rayonnant à partir de la surface de ce dernier, et
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disposées longitudinalement sur ce dernier, par exemple un fil ayant une section en X ou en Y, le fil résultant à un meilleur pouvoir couvrant, une plus grande élasticité et un meilleur aspect crêpé. Le nombre des nervures des filaments peut être égal à 2, 3, 4 ou plus et les fils de filaments à nervures peuvent être fabriqués selon les mé- thodes classiques, par exemple en utilisant, pour le filage, une filière capable de produire des filaments ayant le nom- bre désiré de nervures.
L'examen d'un fil à filaments à section en Y, légèrement tordu, et traité par le procédé selon l'invention montre que les nervures des filaments sont tordues en hélice la torsion étant inversée en des points quelconques le: long des filaments individuels. Cette torsion hélicoïdale et inversée des filaments individuels est repré- sentée par la figure 6 du dessin. On a constaté que les fils gonflés à section transversale non circulaire sont excellents pour la fabrication de couvertures qui résistent davantage à l'emmêlage ou collage des fibres.
On peut traiter un fil tordu aussi bien qu'un fil non tordu. Toutefois, il est préférable de prendre comme matière première un fil à torsion faible ou nulle, c'est-à-dire avec la torsion donnée par le producteur de fils. Il n'est pas nécessaire de soumettre le fil à un prétordage, et pour des raisons de prix de revient, on omet, de préférence, cette opération. Le titre en deniers du fil thermoplastique peut varier dans des limites très larges de même que le titre des filaments individuels, les titres usuels des fils normaux fournis par l'industrie étant parfaitement appropriés au traitement. On peut combiner des fils de compositions et de titres différents avant de les traiter selon l'invention.
En outre, le fil peut avoir subi ou non une opération d'o- rientation moléculaire. Toutefois, il est préférable que le
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fil soit orienté avant de passer dans la filière parcourue par le courant d'air chaud. Comme indiqué plus haut, une réalisation de la présente invention comprend la phase d'étirage d'orientation, prévue juste avant le traitement à l'air chaud. En respectant cet ordre des opérations, on peut obtenir avantageusement un fil gonflé en apportant seulement une légère modification aux machines d'étirage existantes.
Comme indiqué plus haut, le fil est amené à la tuyère à une vitesse bien supérieure à celle avec laquelle on l'ex- trait de cette filière et on l'enroule. Bien qu'il soit pos- sible de faire varier l'excès de vitesse du fil à l'entrée, on obtient les meilleurs résultats dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention en amenant le fil à la tuyère à une vitesse linéaire dépassant de 35 à 75 % la vitesse de sortie, selon la valeur de certaines variables telles que le poids du fil traité et le pourcentage d'accroissement du volume apporté par le traitement selon l'invention.
La pression du gaz nécessaire pour gonfler le fil par le procédé selon l'invention dépend d'un grand nombre de variables. En règle générale, on peut dire qu'en raison du prix de revient de la compression du gaz, il est indiqué de travailler à la pression minimum compatible avec l'obtention des caractéristiques désirées du fil. Par exemple, il est nécessaire de travailler à des pressions plus élevées lors- qu'on opère à des vitesses de fil plus élevées et qu'on traite des fils de titres plus forts. A titre indicatif, la pression requise pour l'utilisation de tuyères connues ost d'environ 2,8 à 5,6 k/cm2 au-dessus de la pression atmosphé- riqüe ou davantage.
La température à laquelle il est nécessaire de porter le gaz dépend de nombreux facteurs dont : le type de fil, la
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vitesse du fil et le type de tuyère. La température du gaz doit être inférieure à la température à laquelle le fil fondrait pendant le traitement et elle doit de préférence être inférieure à la température à laquelle les filaments adjacents adhéreraient entre eux pendant le traitement.
Toutefois, la température doit être suffisante pour que le fil soit déformé ou tordu par l'action de la grande vitesse du gaz, sans qu'il se produise de rupture inopportune des filaments. Comme indiqué plus haut, la.température voulue est celle à laquelle, si le fil était tordu à cette tempé- rature et refroidi à l'état tordu, la torsion serait perma- nente. Evidemment, cette température varie selon la nature du polymère thermoplastique dont le fil est constitué. La durée pendant laquelle le fil est en contact avec le gaz chaud comprimé est une caractéristique importante. Pour une vitesse de fil donnée, il est nécessaire que le gaz soit porté à une température plus élevée lorsque la distance sur laquelle le fil est entrainé par le gaz chaud à l'inté- rieur de la tuyère est plus faible.
En outre, si l'on tra- vaille avec de plus grandes vitesses de fil il est évidem- ment nécessaire de porter le gaz à une température plus élevée.
En utilisant l'appareil et le procédé décrits plus haut, on produit un fil à filaments continus, gonflé, crêpé, extensible tel que celui représenté sur la figure 5,proprié- tés qui ont une stabilité excellente, Le gonflement désigne le volume relatif occupé par un poids donné de fil. Par conséquent, un fil plus gonflé, tel que les fils produits selon l'invention, a un pouvoir couvrant et isolant accrus en raison de l'accroissement des espaces latéraux interfila- ments à l'intérieur du fil, de sorte que ce fil peut être transformé en un tissu plus volumineux. Il est surprenant de
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constater que la largeur moyenne des espaces interfilaments est d'une manière générale uniforme du centre à l'extérieur du fil.
Le volume ou gonflement du fil est très stable, c'est-à-dire que le fil est capable de résister à une pres- sion radiale tendant à le comprimer sans rester comprimé de façon permanente et qu'ireprend son volume initial lors- qu'on supprime cette pression. "Crépage" signifie que les fi- laments forment de nombreuses ondulations, frisures ou autres les pliant vers l'intérieur et l'extérieur suivant un trajet sinueux dans le sens de la longueur et qui peuvent se trouver dans un ou plusieurs plans. Les ondulations des filaments formées selon la présente invention, ont des sommets ronds par opposition aux ondulations aiguës ou anguleuses. Les ondulations formées par le procédé selon l'invention consti- tuent une déformation dont la permanence est surprenante.
En d'autres termes, les ondulations sont capables de conserver leur forme sinueuse et courbe et en général, il n'est pas pos- sible de les supprimer à moins de soumettre le fil à des contraintes extraordinaires, par exemple à une tension lon- gitudinale lorsqu'il est porté à une température élevée.
"Extensibilité" signifie que les fils produits par le procédé selon l'invention sont élastiques et capables d'admettre une légère contrainte longitudinale et d'être facilement allongés d'une façon importante sans subir un allongement permanent.
Par exemple, on peut allonger le fil de 20 à 25 % ou davantage (rapporté à sa longueur initiale non tendue) et il reprend immédiatement sa longueur initiale lorsqu'on supprime la tension, de la même manière que ceux désignés couramment sous le nom de "fils mousse".
La détente en milieu chaud et aqueux, par exemple dans l'eau chaude ou la vapeur, lorsque le fil est soumis à une torsion faible ou nulle, entraîne simultanément plusieurs
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modifications qui constituent un complément important à la présente invention, aussi bien pour les filaments indivi- duels que pour le fil qui en est constitué.Au cours de ce traitement, le fil et les filaments se raccourcissent, de sorte que le fil augmente de diamètre. Les ondulations et les déformations qui résultent de la modification provoquée par l'air chaud s'écoulant à grande vitesse, se développe en amplitude et en fréquence sous l'effet de ce traitement.
En même temps, le fil est rendu plus extensible: Dans la réalisation décrite plus haut, on opère cette détente, après la modification par le gaz chaud comprimé en soumet- tant le fil à l'action de la vapeur, alors qu'il est déposé sans tension sur une courroie transporteuse. On peut utiliser d'autres procédés pour soumettre le fil gonflé à l'action dtun agent aqueux chaud pendant qu'il est complètement, ou pratiquenent complètement détendu ; par exemple, en le plon- geant dans de l'eau à haute température, par exemple à 95 sous forme d'écheveau.
L'exemple donné ci-après montrera bien comment on peut mettre en oeuvre le procédé pour produire des fils et fila- ments perfectionnés selon l'invention.
EXEMPLE
Les filaments utilisés comme matière de départ sont fabriqués par filage d'une masse en fusion de polyhexaméthy- lène adipamide, avec une section transversale en Y. On enroule sur une bobine, en vue du traitement, un fil composé de 70 de ces filaments dont chacun a été étiré à froid et titre environ 15 deniers avec une torsion de 12 tours par mètre. On utilise pour le traitement, un appareil analogue à celui de la figure 1.
On utilise comme source d'air comprimé un réservoir et un compresseur d'air. On fait passer l'air comprimé sur un
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enroulement chauffé électriquement, de façon à porter sa température à 232 . On fait ensuite passer l'air dans le canal longitudinal d'une tuyère telle que celle décrite plus haut. La pression de l'air à l'entrée de la tuyère est de 4,2 k/cm2 au-dessus de la pression atmosphérique, le débit d'air étant d'environ 76,4 dm3/mn. On déroule le fil de la bobine en le faisant passer entre deux rouleaux en- traînés positivement, la vitesse de déroulement étant d'en- viron 56 m par minute. Des rouleaux d'entraînement, le fil est amené à la branche latérale de la tuyère, l'air traver- sant la tuyère facilitant l'enfilage du fil.
On fait passer le fil dans un guide-fil en queue de cochon placé à une distance horizontale de l'orifice de sortie de la tuyère telle que la direction du trajet du fil est modifiée d'envi- ron 90 au moment où le fil sort de la tuyère. On enroule le fil sur une deuxième bobine entraînée par contact avec un tambour tournant. La vitesse linéaire d'enroulement du fil est de 37,5 m/mn environ, c'est-à-dire que la vitesse du fil à l'entrée de la tuyère est supérieure d'environ 45 %.
Avec le fil ainsi traité, on fabrique un tissu tricoté.
Le tissu obtenu est volumineux et duveteux et il présente un aspect très agréable. En outre, ce tissu a une résistance à la traction très supérieure à celle d'un tissu comparable fabriqué à partir d'un fil de "Nylon" filé en fibres discon- tinues et en outre, il possède un pouvoir isolant de la chaleur , élevé, et une élasticité remarquablement stable. Le tissu peut être lavé et séché à plusieurs reprises sans rien perdre de son gonflant.
Un examen minutieux des filaments individuels révèle que les nervures en saillie sur le noyau des filaments et sur toute la longueur de ces derniers ont une allure hélicoïdale
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qui s'inverse en des points quelconques sur la longueur pour passer de gauche à droite.
Si l'on soumet le fil à l'action de la vapeur à l'état complètement détendu, et si on le sèche ensuite, le fil se contracte fortement tandis que son diamètre s'accroît proportionnellement. On constate que le fil ainsi traité est gonflé régulièrement et qu'il est en même temps élastique, ses ondulations son très développées et l'écar- tement latéral des filaments esttrès régulier et très prononcé.
Il résulte de ce qui précède que les avantages de la présente invention sont nombreux. Le procédé produit des fils avantageusement gonflés et il peut être appliqué d'une façon très large pour produire ces fils en partant d'une grande diversité de filaments en résines thermoplasti- ques. L'invention concerne un procédé et un appareil simples, rapides et économiques, permettant de produire industrielle- ment un fil à filaments thermoplastiques traités uniformé- ment et possédant un gonflant et une élasticité supérieurs.
Les propriétés intrinsèques du fil sont de nature à conférer à des tissus tissés, non tissés ou tricotés, de nombreuses propriétés, nouvelles et avantageuses. Les fils composés de filaments à section transversale non circulaire et traités selon la présente invention ont une élasticité accrue et un pouvoir couvrant amélioré qui permet d'en fabriquer des couvertures, des tapis, et autres objets.
On peut apporter aux modes de réalisation décrits de nombreuses Modifications sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Par exemple, on peut conférer au fil des effets nouveaux en faisant varier les vitesses du courant gazeux et du fil de façon régulière ou irrégulière. On
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peut traiter selon l'invention un fil de filaments thermo- plactique aveo un fil non thermoplastique tel que par exem- ple un fil de cellulose régénérée pour combiner lee deux fils.