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Perfectionnements aux matières filamentaires frisées"
La présente invention est relative à la production de fils et filasses volumineux frisés, en particulier de fils à filaments continus,
Il est bien connu de préparer des filaments frisés en retordant des filaments thermoplastiques, en fixant la torsion par chauffage et ensuite en détordant les filaments. La torsion peut être une torsion vraie ou une fausse torsion, le procédé étant utilisable d'une manière continue. D'autres procédés suppo-
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sent l'utilisation dune botte à friser ou d'un dispositif pour déformer les filaments, par exemple des dents de pignons qui s'engrènent,avec application de chaleur aux filaments thermo- plastiques de façon à les fixer tandis qu'ils sont à l'état déformé.
On peut également employer des procédés de frisage avec des filaments non thermoplastiques, par exemple par l'appli- cation d'une résine ou polymère thermoplastique aux filaments avant déformation de ceux-ci, cette déformation étant fixée par chauffage. Il est également bien connu de rendre des fils volu- mineux par divers procédés, par exemple par chauffage d'un mélan- ge de fibres pouvant se contracter à chaud et de fibres ne se contractant pas. Un autre procédé consiste à faire passer les filaments à travers une zone turbulente de manière à entrelacer les filaments en un fil volumineux. La présente invention pro- cure un fil ou une filasse simultanément frisé et volumineux.
Suivant la présente invention, un procédé de produc- tion d'un fil ou filasse volumineux, frisé, comprend l'alimenta- tion d'une série de filaments plastifiés dans une zone d'un flui- de turbulent alimenté de façon continue à cette zone et dans la- quelle une torsion est impartie aux filaments, avec ensuite le passage du fluide portant les filaments à travers un étranglement, ce qui provoque ainsi le frisage et l'entremêlement des filaments, et ensuite la réduction du degré deplastification
Les filaments formant les fils ou filasses, que l'on peut traiter par le procédé de la présente invention, sont de préférence thermoplastiques et il s'agit , par exemple, d'un acétate de cellulose, notamment le diacétate et le triacétate, des polyamides, le polyéthylène, le polypropylène, le polyacrylo- nitrile et des polyesters.
Les filaments peuvent également être non thermoplastiques, et il peut s'agir par exemple de rayonne de viscose. Il peut s'agir aussi de filaments composés, par exemple de filaments à deux composants.
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Comme signalé précédemment, les filaments sont plastifiés avant d'être alimentés dans la zone de torsion et à travers l'étran- glement. La forme que prend la plastification dépendra de la nature des filaments utilisés. C'est ainsi que des filaments ther- moplastiques peuvent être chauffés avant d'être envoyés dans la zone de torsion, par exemple par de la vapeur, par contact avec un rouleau chauffé ou par un chauffage à infrarouge. Le chauffage élève de préférence la température des filaments jusqu'au-dessus du point de transition de second ordre et en dessous du point de fusion.
Une autre méthode suppose le traitement des filaments ' par un agent gonflant pour la matière filamentaire; l'agent pou vant par exemple prendre la forme d'un solvant partiel pour la matière appliquée au filament ou bien il peut s'agir d'un solvant de filage résiduaire. C'est ainsi que si les filaments sont for- més de triacétate de cellulose, ils peuvent avantageusement être plastifiés en y retenant une certaine quantité de chlorure de méthylène ou d'un autre solvant, que l'on utilise dans leur fila- ge; ceci convient lorsque l'opération de frisage et de création du volume suit immédiatement le filage à sec. A titre d'autre exemple préféré d'une action de plastification, on fait passer des filaments de polyamides à travers une chambre remplie de vapeur, immédiatement avant l'entrée dans la zone de torsion.
Durant le,passage à travers la zone dorsion et l'étranglement, les filaments sont frisés et entremêlés, et la plastification est réduite. C'est ainsi que, par exemple, lorsque la plastification est provoquée par l'application de chaleur, la température des filaments est abaissée durant le passage à travers l'appareil ; lorsque la plastification est provoquée par une ac- tion de solvant, le solvant sera séparé dans une certaine mesure mais non nécessairement totalement durant le traitement.
Les filaments sont de préférence alimentés à l'appareil sous forme d'un faisceau avec peu de torsion ou avec une torsion zéro, pour aider à l'entremêlement et pour donner un produit
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plus volumineux. La vitesse à laquelle les filaments sont alimen- tés à l'appareil influence le degré de volume du produit. Les filaments sont de préférence alimentés dans l'appareil à une vitesse plus faible que celle à laquelle ils seraient tirés dans l'appareil par le fluide en l'absence d'une contrainte quelcon- que.
Le fluide utilisé dans le procédé de l'invention est de préférence gazeux et il s'agit par exemple d'air. Cependant, on peut utiliser n'importe quel autre gaz ou liquide, par exem- ple de l'eau, n'affectant pas les filaments que l'on traite.
Un appareil convenable pour l'utilisation suivant la présente invention comprend une chambre présentant une entrée pour les filaments, une seconde entrée pour un fluide destiné à porter les filaments à travers l'appareil , et une sortie pour les filaments et pour le fuide, la seconde entrée se reliant à un espace annulaire compris dans l'appareil , de sorte que le fluide, lorsqu'il traverse l'appareil , rencontre les filaments suivant un courant turbulent, environnant, dirigé vers l'intérieur impartissant une torsion aux filaments et tirant ceux-ci à travers l'appareil, et un étranglement prévu à la sortie ou en- tre la seconde entrée pour le fluide et la sortie .
L'étranglement prend de préférence la forme d'une pièce aplatie intérieurement d'un tube ou à l'extrémité de celui- ci, et il peut être réglable pour permettre un contrôle supplé- mentaire sur le degré de frisage et de création de volume. Ceci peut être réalisé de façon convenable en utilisant un tube flex- ble comme partie de l'appareil et en formant étranglement, par exemple en employant un dispositif de serrage fileté, autour du tube.
Le degré de frisage et de volume peut être modifié suivant une large gamme en modifiant la vitesse d'alimentation du fluide utilisé, à travers l'appareil , la vitesse des fila-
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petits à travers cet appareil , la dimension/1'étranglement le degré de plastification ou le degré de torsion. On comprendra que la torsion est de la nature d'une fausse torsion qui n'est que temporaire, le produit ayant en moyenne la même torsion que la matière d'alimentation, habituellement une torsion de zéro.
Comme signalé, les filaments peuvent être sous la forme de fils ou d'une filasse. En découpant des filasses de filaments ondulés de cette manière, on peut produire économi- quement des fibres discontinues frisées. De plus, des produits , par exemple des étoffes non tissées, comprenant de telles fi- bres discontinues frisées,ont des propriétés améliorées sous certains rapports, comparativement à des produits similaires comportant des fibres frisées de façon habituelle.
Des filasses traitées peuvent être, par exemple, de 5.000 deniers à plusieurs centaines de milliers de deniers, de sorte que la conception correcte de l'appareil ,pour impartir aux filaments une torsion aussi élevée que possible dans la zone de torsion, est importante,
Dans un tel appareil, le fluide suit un parcours hélicoïdal immédiatement avant l'entrée dans la zone.
Un exemple d'appareil suivant l'invention pour trai- ter des fils est illustré par les figures 1 à 3 des dessins an- nexés.
La figure 1 est une vue en élévation ,partiellement en coupe, de l'appareil.
Les figures 2 et 3 sont des vues empan partielle- ment en coupe, de parties de l'appareil représenté par la figure
1.
L'appareil représenté par les figures 1 à 3 comprend un tube 1 présentant une embouchure 2 et une extrémité chanfrei- née 3 , ce tube étant à montage glissant dans un support 4. Ce tube est bloqué en place dans le support 4 par une vis sans tête 5. Une extrémité du support 4 est filetée extérieurement
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et est entourée par une pièce d'extrémité cylindrique 6, taraudée de façon correspondante, qui coopère avec le support et le tube .
1 en saillie par rapport à ce support, pour définir une chambre annulaire 7, un tube d'extrémité 8 étant attaché à cette pièce 6. L'embouchure 9 du tube d'extrémité 8 est chanfreinée d'une façon semblable à l'extrémité chanfreinée 3 du tube 1. La pièce d'extrémité 6 présente un trou fileté 10 dans lequel s'adapte un conduit d'entrée d'air 11 , fileté de façon correspondante, comme représenté par la figure 1. Sur le tube d'extrémité 8 de la pièce 6 , est monté un tube flexible 12 qui se termine par un étranglement 13 créé par un dispositif de serrage réglable 14, représenté schématiquement sur la figure 1. Le tube flexible peut avantageusement être transparent.
Dans le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus suivant le procédé de l'invention, des filaments continus à trai- ter sont introduits dans l'embouchure 2 du tube 1 et traversent l'appareil pour sortir éventuellement sous forme d'un fil frisé et volumineux, par l'extrémité ouverte du tube flexible au-delà de l'étranglement 13. On introduit de l'air ou un autre gaz par le tube 11 sous pression et cet air ou autre gaz traverse la chambre annulaire 7 pour impartir une torsion aux filaments, lorsque cet air ou autre gaz rencontre ceux-ci suivant une cir- culation turbulente, enveloppante, dirigée vers l'intérieur.
L'aspect du fil sortant du tube flexible peut être modifié sui- vant une large gamme en modifiant la dimension de l'étranglement,
Un exemple d'appareil suivant la présente invention pour le traitement de filasses est illustré par la figure 4 qui est une vue en élévation ,partiellement en coupe, d'un appareil de frisage de filaments.
Suivant la figure 4, un élément formant corps creux
101 entoure un élément formant noyau , comprenant une tige cylin- trique creuse 102 et un flasque 103 , formé d'une pièce avec cette tige et qui s'adapte sur une extrémité du corps 101.
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L'extrémité de la tige 102, la plus éloignée du flasque 103, pré- sente des aubes hélicoïdales externes 104 ,dont le diamètre est tel que ces aubes sont à montage glissant dans le corps 101.
Entre les aubes 104 et le flasque 103, une chambre annulaire 105 est formée dans le corps 101. Une entrée 106 prévue dans la pa- roi du corps 101 communique avec la chambre 105 pour admettre un fluide à l'appareil.
Sur l'extrémité du corps 101, opposée au flasque 103, est prévu un conduit de sortie 107 qui est coaxial à la tige 102. Une extrémité d'un tube flexible 108 est adaptée sur ce con- duit de sortie 107. A l'autre extrémité du tube 108, un étrangle- ment est formé par compression du tube entre deux éléments 109 qui sont reliés ensemble de manière telle que les dimensions de l'étranglement peuvent être modifiées par rotation d'une pièce filetée (non représentée).
On peut former d'autres étranglements dans le tube, par exemple à mi-distance de sa longueur, si on le désire.
Pour utiliser l'appareil, une filasse de filaments plastifiés en étant passée par exemple à travers une chambre à vapeur, est alimentée dans l'appareil dans le sens de la flèche A, tandis qu'un fluide ,habituellement de l'air , est aliemnté sous pression par l'entrée 106 dans la chambre 105, où il suit un parcours hélicoïdal en passant par les aubes 104 pour rencon- trer la filasse dans le conduit 107. La filasse est alors tordue par le fluide et la torsion est conservée par la filasse tandis qu'elle passe dans le tube 108 jusqu'à ce qu'elle rencontre l'étranglement. A ce point, l'effet de venturi de l'étranglement pousse les filaments de la filasse à se séparer.
Dans une variante de l'appareil représenté par la figure 4, l'extrémité , la plus voisine de la chambre 105, de la partie de l'alésage du corps 101, qui entoure les aubes 104, est agrandie de manière que cet alésage soit de section décrois-
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santé en direction du conduit 107, et les aubes sont également agrandies au point que leurs périphéries forment un tronc de cône, s'adaptant convenablement dans l'alésage conique ci-dessus. Avec un tel appareil, un mouvement de torsion accru peut être imparti à la filasse traversant l'appareil.
La filassfrisée est recueillie de façon habituelle dans un compartiment voisin de l'extrémité du tube, de manière à éviter de soumettre cette filasse à une tension quelconque jusqu'à ce que les frisures soient tout à fait fixées dans les filaments. On peut aider à la récolte de la filasse en plaçant une hotte perforée au-dessus des compartiments.
Le procédé de l'invention est encore illustré par les exemples suivants. Dans les exemples 1 et 2, on a utilisé l'appa- reil des figures 1 à 3 pour friser un fil, tandis que , dans les exemples 3 à 6, on a employé un appareil suivant la figure 4 pour friser une filasse.
EXEMPLE 1
Une solution de 21% en poids de triacétate de cellulose dans un solvant contenant 90 parties en volume de chlorure de mé- thylène et 10 parties en volume d'alcool éthylique a été filée à sec à travers une filière comportant 30 trous d'un diamètre de 63 microns pour donner un fil de 400 deniers. Ce fil est amené directement après le filage autour d'un godet tournant à une vi- tesse périphérique de 110 mètres par minute et ensuite, à cette vitesse, le fil est envoyé dans l'appareil illustré par les fi- gures 1 à 3. La longeur totale de l'appareil est d'environ 55 cm, les 45 derniers cm étant constitués par le tube lqui est un tube en chlorure de polyvinyle et qui a un diamètre approximatif de 1,25 cm.
On admet de l'air à 2kg/cm2 par le tube latéral 11 pour emporter les filaments à travers l'appareil. L'étranglement
13 prend la forme d'une fente étroite d'une largeur d'environ
1,6 mm à l'extrémité de sortie du tube 12. Le fil émergeant
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de l'appareil mréf;pnt-e >Yn tsnissena ....<-A-<-T-''- - ,-
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individuels sont frisés. Le fil volumineux a un denier moyen d'environ 550.
EXEMPLE 2
Un fil de Nylon-6 de 3000 deniers et comportant 204 filaments est envoyé dans l'appareil représenté par les figures 1 à 3, après avoir été chauffé par passage à travers une chemise à vapeur d'une longueur de 45 cm, remplie de vapeur à 100 C La pression d'air utilisée est de 2 kg/cm2 et la vitesse des fila- ments pénétrant dans l'appareil est de 40 mètres/minute. Le pro- duit est un fil volumineux de 3750 deniers en moyenne, compor- tant des filaments frisés individuellement,
Dans les deux exemples précédents,lorsqu'on enlevait l'étranglement 13, il n'y avait pas de création de volume appré- , ciable dans le produit.
EXEMPLE 3
On utilise un appareil de la figure 4 avec une tige 102 ayant un diamètre d'environ 1,25 cm et comportant 4 aubes séparées 104 ayant chacune un angle d'hélice de 45 . Le tube 108 a un diamètre interne d'environ 2,5 cm et il a une longueur d'en- viron 290 cm. Ce tube est étranglé en deux points , et ce à son extrémité et en un point situé à 120 cm de son extrémité, et ce jusqu'à environ 3,2 mm. Une filasse de 22.000 deniers de filaments de triacétate de cellulose, ayant une section transversale en forme de C, est alimentée dans l'appareil à l'allure de 33 mètres par minute, après avoir été chauffée par passage à travers un compartiment à vapeur d'une longueur de 30 cm et alimenté ; en va- peur à 1,7 kg/cm2. On alimente également de l'air à 3,4 kg/cm2 dans l'appareil par l'entrée 106.
Les filaments de la filasse sortant du tube. sont frisés individuellement et ils présentent environ 3 frisures par cm. On comprendra que la frisure est une frisure du type hélicoi- dale , de sorte que la frisure est en fait mesurée par le nombre de tours par cm.
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La filasse est découpée pour former des fibres discontinues d'une longueur de 6,3 cm, qui sont fixées à chaud sous forme relâchée dans un autoclave alimenté en vapeur à 1 kg/cm2. Une pièce de remplissage, formée de façon courante par les fibres discontinues a, d'après ce que l'on a trouvé, une densité apparente de 11,7 kg/m3. Cette valeur peut être comparée à une densité apparente de 16,05 kg/m3 pour une pièce de remplissage réalisée en utili- sant un procédé identique et en partant de'fibres discontinues obtenues en employant une filasse frisée dans un procédé courant à botte de frisage.
EXEMPLE 4
On a répété le procédé de l'exemple 3 , sauf que l'ap- pareil utilisé comporte une tige de forme conique 102, au lieu d'une tige droite , le diamètre interne étant de 7 mm. En outre, la filasse est alimentée dans l'appareil à une vitesse accrue de 85 mètres par minute.
La filasse frisée produite est découpée en fibres discontinues d'une longueur de 5 cm et on a trouvé qu'une pièce de remplissage formée des fibres discontinues a une densité appa- rente de l'ordre de 10,4 à 11,2 kg/m3.
EXEMPLE 5
On a répété le procédé de l'exemple 3, en utilisant une filasse de 20.000 deniers de filaments modacryliques. La vi- tesse de passage des filaments à travers l'appareil est de 90 mètres par minute et les pressions de la vapeur dans le compar- timent à vapeur et de l'air alimenté à l'entrée 106 sont respec- tivement de 1 kg/cm2 et de 2,4 kg/cm2.
On a trouvé que les filaments de la filasse frisée ont une frisure hélicoïdale d'environ 3 frisures par cm.
EXEMPLE 6
Une filasse de 20.000 deniers de filaments de Nylon-6 de 15 deniers, est alimentée dans l'appareil à une vitesse de
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30 mètres par minute, La pression de vapeur utilisée est de 1,7 kg/cm2 et la pression d'air est de 1 kg/cm2, l'alésage de la tige 102 étant de 8 mm au point où la filasse rencontre le cou- rant d'air.
Les filaments frisés produits sont -découpée pour for mer des fibres discontinues de 5 cm et une pièce de remplissage.--. réalisée en utilisant ces fibres a une densité apparente de 13 kg/m3, comparativement à une densité apparente de 22 kg/m3 pour une matière similaire réalisée en utilisant des filaments de Nylon-6 frisés dans une botte à friser.