Procédé de fabrication et de traitement de fils de caoutchouc et matières analogues non destinés à l'industrie textile, appareil pour la mise en #uvre de ce procédé et fil obtenu. La présente invention comprend un pro cédé de fabrication et de traitement de fils de caoutchouc et matières analogues non des tinés à l'industrie textile, un appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé et un fil obtenu selon ce procédé. \ En pratique, les fils de caoutchouc sont généralement fabriqués par l'une des trois méthodes suivantes: Premièrement, des fils peuvent être faits en découpant des feuilles de caoutchouc en fils de la largeur désirée;
Deuxièmement, une composition plastique à base de caoutchouc ou une colle formée par une solution de caoutchouc peut être expulsée par une filière, le solvant étant ensuite éli miné, laissant ainsi un fil de la forme et de la dimension désirées; Troisièmement, des fils de caoutchouc peuvent être produits à partir d'une disper sion aqueuse de caoutchouc, en expulsant ou en faisant couler cette dispersion aqueuse de caoutchouc à travers une tuyère et en étirant et coagulant la dispersion sous forme d'lzn fil dont la section aura une forme correspon dant à la forme de l'ouverture de la tuyère.
Le brevet américain no<B>1</B>545 257 du 7 juillet 1925, au nom de Hopkinson & Gib bons, porte sur un tel procédé de fabrication de fils de caoutchouc à partir de dispersions aqueuses de caoutchouc, dans lequel la dis persion est expulsée ou obligée de couler par une tuyère dans un bain de coagulant, tel que de l'acide acétique ou de l'alcool et le produit coagulé est retiré de ce bain sous forme d'un fil continu. Dans ce procédé, la dimension et la forme de la tuyère détermi nent, dans une grande mesure, la dimension et la forme de la section du fil fini.
La forme et la dimension de la section du fil peuvent être modifiées en faisant varier le contour et la dimension de l'orifice, en modi- fiant la profondeur des tuyères au-dessous de la surface du coagulant, en faisant varier le poids spécifique du. coagulant ou en mo difiant la vitesse d'étirement de la matière à travers l'orifice.
Une augmentation exces sive de la vitesse d'étirement de la matière à travers l'orifice tendra à diminuer le diamètre du fil pendant qu'il se forme dans le coagu lant, mais une telle variation de dimension peut être accompagnée par une modification indésirable de la forme de la section du fil.
Le procédé suivant l'invention est carac térisé en ce que l'on forme au moins un fil de caoutchouc ou matière analogue au plus partiellement vulcanisé, en ce que l'on étire ce fil, de manière à réduire ses dimensions en section transversale, et tout en empêchant ce fil de se raccourcir que l'on fait dispa raître au moins en partie les tensions pro duites, le tout en vue d'obtenir un fil dont les dimensions en section transversale res tent constantes et qui n'ait pas tendance à se rompre par suite de tensions internes.
L'appareil pour la mise en couvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour étirer au moins un fil de caoutchouc ou matière analogue, de manière à réduire ses dimensions en section trans versale, et en ce qu'il comporte des moyens pour faire disparaître, au moins en partie, les tensions produites, des moyens étant pré vus qui empêchent le fil de se raccourcir pendant ce temps.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, en vue perspective et avec parties arrachées, une forme d'exécution d'un appa reil permettant une mise en couvre du pro cédé selon l'invention dont on va décrire, à titre d'exemple également, plusieurs formes d'exécution.
Selon une première forme d'exécution du procédé, on forme un fil de caoutchouc ou matière analogue non vulcanisée que l'.on étire, de telle sorte que ses dimensions en section transversale soient plus petites que celles désirées; les tensions produites ont en suite partiellement supprimées sans qu'on laisse se raccourcir le fil et puis on laisse le fil se raccourcir.
Si on le désire, on peut former un fil non vulcanisé et l'étirer de telle sorte que ses dimensions en section transversale soient plus petites que celles désirées; les tensions produites sont ensuite partiellement suppri mées sans qu'on laisse se raccourcir le fil, et puis on laisse le fil se raccourcir de façon que sa section transversale prenne la dimen sion désirée et ensuite on fait disparaître les tensions résiduelles.
Les tensions résultant de l'étirage peu vent être supprimées totalement ou partielle ment en chauffant le fil à une température élevée, alors qu'il est encore tendu.
Le fil de caoutchouc ou matière analogue peut aussi être partiellement vulcanisé.
Le fil soumis au procédé selon la présente invention peut avoir une section de n'im porte quelle forme désirée, il peut être formé en découpant une feuille de caoutchouc par exemple, ou bien en expulsant, par une tuyère, une composition plastique de caout chouc ou d'une solution de caoutchouc ou d'une matière analogue. On peut aussi le former à partir d'une dispersion aqueuse de caoutchouc ou d'une matière analogue par passage de cette dispersion à travers une tuyère, la coagulation du filet de cette dis persion ,donnant le fil. On pourrait aussi former-le fil de toute autre manière.
Un milieu chauffant approprié, tel qu'un bain d'eau chaude, peut Hêtre employé pour supprimer par recuite, au moins en partie, les tensions dans le fil étiré, que l'on em pêche, pendant ce temps, de se raccourcir. Le fil peut ensuite être laissé se raccourcir jusqu'à ce que sa section transversale ait la dimension désirée définitivement; ou bien, si le fil a été étiré jusqu'à ce que sa section transversale ait la dimension désirée définiti vement, toutes les tensions peuvent être dimi nuées par recuite pendant que le fil est em pêché de se raccourcir. Dans ce dernier cas, la recuite et le séchage du fil peuvent avoir lieu <U>imm</U>édiatement l'un après l'autre.
Dans l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé représenté au dessin, des fils T formés, par exemple, comme il a été décrit plus haut, sont passés sur un rouleau 1 de guidage et autour d'un rouleau 2 d'immer sion se trouvant dans un récipient 3, ce der nier contenant de l'eau de préférence à une température élevée et ces fils passent ensuite autour d'un rouleau 4 étireur et sur une courroie transporteuse 5. La courroie 5 passe sur des poulies 6 et 7 et autour d'un rouleau fou 8 et elle fournit le fil à une autre cour roie transporteuse 9 passant autour de la poulie 10.
Dans cet appareil, la courroie transporteuse 9 est disposée pour transporter le fil à travers un milieu de séchage (non représenté), tel que par exemple un tunnel d'air chauffé. Les vitesses relatives des dif férentes parties de l'appareil seront indiquées dans ce qui suit.
Voici un exemple de la mise en oeuvre du procédé -selon l'invention, au moyen de l'appareil qui vient d'être décrit. Supposons par exemple que l'on désire fabriquer un fil de caoutchouc de section carrée de la gran deur 40 (c'est-à-dire de section équivalente à celle d'un carré de '/4o de pouce de côté). Supposons en outre que l'on a d'abord formé à cet effet un fil carré<B>de</B> la grandeur 20.
Pour produire le fil de la grandeur 40 à partir du fil de grandeur 20, la courroie 9 doit recevoir le fil à une vitesse périphé rique quatre fois plus grande que la vitesse périphérique du rouleau 1 sur lequel passe le fil de la dimension 20, vu que la surface de la section transversale du fil de la dimen sion 40 est égale au quart de celle du fil de la dimension 20 et la longueur du fil de la dimension 40 est par conséquent quatre fois plus grande. Le fil sera étiré au cours de son passage entre le rouleau de guidage 1 et le rouleau étireur 4.
Il peut être étiré soit entièrement entre le rouleau de guidage 1 et le rouleau d'immersion 2, soit entière ment dans le récipient entre le rouleau d'im mersion 2 et le rouleau étireur 4, ou encore par une combinaison des opérations d'étire ment entre les rouleaux 1 et 2 en dehors du bain 3 et entre les rouleaux 2 et 4 dans le bain. Le rouleau 4 tourne à une vitesse péri phérique supérieure à la vitesse de la sur face de la courroie 9. Le rouleau 2, comme décrit ci-dessus, tourne à une vitesse péri phérique se trouvant entre les vitesses du rouleau 1 et du rouleau 4 et elle peut être réglée de manière à maintenir le fil soit non étiré entre les rouleaux 1 et 2, soit étiré à la.
valeur désirée, comme décrit ci-dessus. Le rouleau 4 tourne à une vitesse plus grande que celle de la courroie 9 et étire le fil à une plus petite dimension que celle désirée pour le fil terminé. La courroie transpor teuse 5 marche à la même vitesse ou à une vitesse légèrement plus grande que la cour roie 9.
L'eau chaude se trouvant dans le récipient 3 supprime une partie des tensions à l'inté rieur du fil de caoutchouc, par recuite; les tensions restantes sont alors amoindries par la contraction du caoutchouc pendant la partie de son parcours du rouleau 4 à la courroie 9, par suite de la vitesse plus faible de la courroie 9 par rapport à la vitesse du rouleau 4. Les vitesses relatives du rouleau 4, de la courroie 5 et de la courioie 9 sont réglées de telle sorte que le fil est déposé sur la courroie 9 sans tension et sans ,relâ. chement superflu. Dans ce but, des moyens d'entraînement des rouleaux et courroies à. vitesse variable (non représentés au dessin) sont prévus.
En pratique, il est commode d'entraîner les rouleaux 10 et 7 à partir d'un arbre commun qui, à son tour, est entraîné par un moteur agissant par l'intermédiaire de moyens de commande à vitesse variable. Le rouleau 6 est entraîné par le rouleau 7 par l'intermédiaire de la courroie 5. Le rou leau 4 est entraîné par le rouleau 6 par des moyens de liaison appropriés comprenant une deuxième série de moyens de commande à vitesse variable.
On voit par le chemin suivi par le fil en passant de la courroie 5 à la courroie 9. si le fil est convenablement fourni à la cour roie 9. Si le rouleau 4 tourne trop lente ment, le fil aura tendance à être tendu et à être soulevé de la courroie 9 et, par con séquent, sera fourni sous tension à la cour roie 9. Si le rouleau 4 tourne trop rapide ment et que la courroie 5 se déplace à une plus grande vitesse que la courroie 9, le fil deviendra de plus en plus lâche en passant de la courroie 5 à la courroie 9 et, par con séquent, tombera sur la courroie 9 en for mant des boucles.
Si le rouleau 4 tourne trop rapidement et que la vitesse de la cour roie 5 est égale à la vitesse de la courroie 9, le fil en passant du rouleau 4 à la cour roie 5 deviendra alors lâche et s'accumulera et s'enchevêtrera au bas de la partie non supportée de son parcours.
Le rouleau 2 peut tourner à une vitesse périphérique seulement très légèrement plus grande que celle du rouleau 1 ou bien peut tourner à n'importe quelle vitesse voisine de celle du rouleau 4, selon qu'il est estimé préférable, dans les conditions d'opération, d'étirer le fil avant son passage dans l'eau chaude ou de l'étirer pendant son passage dans l'eau chaude ou encore de l'étirer pro gressivement par une succession d'opérations d'étirement. Il est préférable que la tem pérature de l'eau dans le récipient soit aussi près que possible de son point d'ébullition, de manière à recuire rapidement et effecti vement le i. sans lui nuire.
Cela permet aussi de faire tourner le rouleau 4 à des vitesses plus faibles qu'il ne serait né cessaire si un bain à température moins éle vée était utilisé.
Au lieu d'employer un bain à l'eau, le fil peut être soumis à une recuite en le fai sant passer alors qu'il est étiré et sans qu'on le laisse se raccourcir à travers n'importe quel récipient approprié contenant un autre fluide, soit liquide, soit gazeux, à la tempé rature désirée, ou bien en soumettant ce fil pendant un court laps de temps, à l'action d'un liquide solvant ou d'un agent gonflant pour le caoutchouc ou à des vapeurs de ceux-ci.
Il est évident que soit la courroie 5, soit la courroie 9, soit encore ces deux courroies peuvent être supprimées et remplacées par d'autres moyens appropriés pour prendre ou recevoir le fil; par exemple, le fil peut pas ser du rouleau 4 sur un rouleau de guidage tournant à une vitesse appropriée et être délivré de ce rouleau et enroulé sur une bo bine ou un tambour pratiquement sans ten sion. Ou bien, la courroie 5 transporteuse peut être employée pour fournir le fil à n'importe quel appareil désiré, comme par exemple un appareil d'enroulement, de sé chage, de traitement (vulcanisation), etc.
L'étirage au cours du procédé décrit peut être exécuté en plusieurs phases successives avec ou sans recuite intermédiaire sur un appareil analogue à celui décrit ci-dessus. Par exemple, une suite de rouleaux tournant à des vitesses périphériques allant progressi vement en croissant, peut être intercalée entre le rouleau 1 et le rouleau 4. Le fil pour être étiré peut être fourni sous tension à cette série de rouleaux, soit avant, soit pendant le traitement avec de l'eau chaude, soit encore avant et pendant ce traitement. Le fil est ensuite fourni aux courroies 5 et 9 sous tension.
Cet étirage progressif est particulièrement désirable dans le cas de fil plat, de manière à donner une meilleure com mande du rapport entre la largeur du fil étiré et son épaisseur, afin d'empêcher un aplatissement relatif de la section transver sale du fil.
Le procédé qui vient d'être décrit permet une grande variation dans les dimensions de la section du fil d'une forme donnée, obtenu à partir d'un seul film formé préalablement, la forme de la section du fil produit étant pratiquement la même que celle de la sec tion du fil d'origine, et le rapport des di mensions des sections transversales respec tives étant pratiquement le même.
Lorsque l'on forme le fil à étirer au moyen d'une filière d'expulsion, ou d'une tuyère, le procédé décrit permet de produire diverses dimensions de fil dont la section a une forme donnée en employant un petit nombre de plus grandes filières ou tuyères produisant du fil dont la section a la même forme. Jusqu'à présent, dans le cas le plus favorable, une seule tuyère n'était capable de produire qu'un nombre limité seulement de dimensions de fil de section ayant la, même forme, le calibre pariant dans des li mites relativement étroites.
On a trouvé que, dans la préparation de fils à partir de dis persions aqueuses de caoutchouc par exem ple, en faisant passer ces dispersions à tra vers une tuyère et en coagulant le caout chouc sous forme d'un fil, des fils dont la section a des formes plus nettement définies sont produits en étirant ces fils à partir des tuyères à de faibles vitesses plutôt qu'à des vitesses élevées. Le procédé décrit permet d'employer des vitesses d'étirage faibles afin d'obtenir une commande parfaite de la forme de la section transversale du fil, tout en ne devant employer que relativement peu de dimensions différentes de tuyères de chaque forme pour obtenir des fils de cette forme d'un grand nombre de dimensions diffé rentes.
On peut, dans le procédé décrit, éle ver la vitesse d'étirage du fil aussi haut qu'il est compatible avec une parfaite commande de la forme de la section.
Lorsque le fil à étirer est formé d'une manière continue en faisant couler une dis persion aqueuse à travers une tuyère, dans un milieu coagulant, le fil coagulé peut être fourni directement de l'appareil de forma tion du fil à un appareil d'étirage tel que celui. décrit ci-dessus, et les deux appareils fonctionneront dans ce cas simultanément, de telle sorte que la production du fil fini de n'importe quelle dimension désirée, à partir de cette dispersion, peut être exécutée d'une manière continue comme une opération uni taire.
Il est préférable que le fil à étirer soit non vulcanisé ou seulement partiellement vulcanisé. De préférence, le fil sera, après l'opération d'étirage, et pendant ou après la suppression des tensions dans le fil, complè tement vulcanisé, ce qui peut se faire de n'importe quelle manière. Par exemple, on peut former pour l'étirage un fil contenant des ingrédients vulcanisants destinés à agir à la température du milieu de recuite. Dans ce cas, l'étirage et la recuite peuvent être accompagnés par une vulcanisation simulta née du fil.
Le bain de recuite ou autre mi lieu peut lui-même contenir un ou plusieurs ingrédients vulcanisants destinés à pénétrer dans le fil et à provoquer une vulcanisation de ce dernier, en même temps ou après le procédé de recuite. La vulcanisation peut avoir lieu pendant que le fil est encore sous tension.
Le fil formé pour l'étirage peut être com posé de caoutchouc, de succédanés du caout chouc, de matières synthétiques ressemblant au caoutchouc, ou bien de matières natu relles analogues au caoutchouc, telles que le balata, la gutta-percha et autres produits semblables. Les dispersions aqueuses à partir desquelles on peut former le fil à étirer peu vent être naturelles comme des latex ou des dispersions aqueuses artificielles de -matières analogues à du caoutchouc.
Selon le procédé décrit, on fait dispa raître au moins en partie toute tension pro duite dans le fil de caoutchouc étiré, pen dant que l'on empêche ce fil de se raccourcir, pour la raison suivante: si les tensions ne sont pas éliminées. le fil sera dans une con dition instable; il sera sujet à se rompre et ses dimensions en section transversale pour ront ne pas rester fixes; le fil sera toujours sujet à subir une contraction. Si, comme il a été décrit, les tensions sont éliminées pen dant que le fil est étiré, alors les dimensions du fil en section transversale resteront con stantes après le traitement et le fil ne sera pas sujet à se rompre après vulcanisation.
Il est entendu que le fil obtenu comme décrit cidessus n'est pas destiné à l'indus trie textile.