Appareil pour la fabrication et le traitement de fils de caoutchouc et matières analogues. La présente invention a pour objet un ap pareil pour la. fabrication et le traitement de fils de caoutchouc et matières analogues.
Le fil destiné à. être travaillé par cet appareil pourrait être fabriqué par l'une des trois méthodes suivantes: Yremi@rement, ce fil peut être obtenu en découpant des feuilles de caoutchouc en fils de la largeur désirée; Deuxièmement, ce fil peut être obtenu en expulsant une composition plastique à base de caoutchouc, ou une colle formée par une solution de caoutchouc, par une filière. le solvant étant ensuite éliminé; Troisièmement, ce fil peut être produit à partir d'une dispersion aqueuse de caoutchouc, en expulsant ou en faisant couler cette dis persion aqueuse de caoutchouc à travers une tuyère et en étirant et coagulant la. disper sion sous forme d'un fil dont la section aura une forme correspondant à la forme de l'ou verture 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 pro duit coagulé est retiré de ce bain sous forme d'un fil continu. Dans ce procédé, la dimen sion et la forme de la tuyère déterminent, 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 modifiant la profondeur des tuyères au-dessous de la sur face du coagulant, en faisant varier le poids spécifique du coagulant ou en modifiant la vitesse d'étirement de la matière à travers l'orifice. Une augmentation excessive 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 coagulant, mais une telle variation de dimension peut être accompagnée par une modification indé sirable de la forme de la section du fil.
L'appareil suivant l'invention est carac térisé en ce qu'il comporte des moyens pour étirer au moins un fil de caoutchouc ou matière analogue, au plus partiellement vul canisé, de manière à réduire ses dimensions en section transversale, et en ce qu'il com porte des moyens pour faire disparaître, au moins en partie, les tensions produites pen dant cet étirage, des moyens étant prévus qui empêchent le fil de se raccourcir pendant que les moyens pour faire disparaître les tensions agissent sur ce fil, le tout étant disposé en vue d'obtenir un fil dont les di-' mensions en section transversale restent constantes, et qui n'ait pas tendance à se rompre par suite de tensions internes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, en vue perpective et avec parties arrachées, une forme d'exécution de l'appa reil suivant l'invention.
Dans une première forme d'exécution de l'appareil, le fil de caoutchouc ou matière analogue non vulcanisée est formé et ensuite étiré de telle sorte que ses dimensions en section transversale soient plus petites que celles désirées; les tensions produites sont ensuite partiellement supprimées pendant que les organes prévus à cet effet empêchent ce fil de se raccourcir, l'appareil étant agencé de façon qu'il laisse le fil se raccourcir en suite.
Dans une autre forme d'exécution, du fil non vulcanisé est formé et ensuite étiré de telle sorte que ses dimensions en section transversale soient plus petites que celles dé sirées; les tensions produites sont ensuite par tiellement supprimées sans que le fil puisse se raccourcir, cet appareil étant agencé de façon qu'il laisse ensuite le fil se raccourcir de façon que sa section transversale prenne la dimension désirée. L'appareil comprend des moyens additionnels pour faire ensuite disparaître les tensions résiduelles pendant que le fil est empêché de se raccourcir.
Les tensions résultant de l'étirage peu vent être supprimées totalement ou partiel lement dans l'appareil au moyen d'un dispo sitif de chauffage chauffant le fil à une température élevée, alors qu'il est encore étendu.
Le fil de caoutchouc ou matière analogue peut aussi être partiellement vulcanisé.
Le fil 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. L'appareil pourrait, par exemple, comporter des organes pour for mer le fil à partir d'une dispersion aqueuse de - caoutchouc ou d'une matière analogue. Ces organes pourraient comporter une tuyère de dimensions données à travers laquelle on fait couler cette dispersion, la coagulation du filet de cette dispersion donnant le fil. On pourrait aussi former le fil de toute au tre manière.
L'appareil peut par exemple comporter un bain d'eau chaude, pour supprimer par recuite, au moins en partie, les tensions dans le fil étiré, maintenu sous tension, qui est empêché, 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 défini tivement, toutes les tensions peuvent ,être diminuées par recuite pendant que le fil est empêché de se raccourcir. Dans ce dernier cas, la recuite et le séchage du fil peuvent avoir lieu immédiatement l'un après l'autre.
Dans l'appareil représenté au dessin, des fils T formés, par exemple, comme il a été décrit plus haut, sont fournis sous tension à un rouleau 1 de guidage et passent ensuite autour d'un rouleau 2 d'immersion se trou- vant dans un récipient 3, ce dernier contenant de l'eau de préférence à une température éle vée et ces fils passent ensuite autour d'un rouleau 4 étireur et sur une courroie trans porteuse 5. La courroie 5 passe sur des pou lies 6 et 7 et autour d'un rouleau fou 8 et elle fournit le fil à une autre courroie trans porteuse 9 passant autour de la poulie 10.
Dans cet appareil, la courroie transporteuse 9 est disposée pour transporter le fil à tra vers un milieu de séchage (non représenté), tel que par exemple un tunnel d'air chauffé. Les vitesses relatives des différentes parties de l'appareil seront indiquées dans ce qui suit.
Supposons par exemple que l'on désire fa briquer un fil de caoutchouc de section carrée de la grandeur 40, c'est-à-dire de section équi valente 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 de 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 périphérique quatre fois plus grande que la vitesse péri phérique du rouleau 1 sur lequel passe le fil de la dimension 20, vu que la surface de la section transversale du fil de la dimension 40 est égale au quart de celle du fil de la dimension 20 et la longueur du fil de la di znension 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 entièrement dans le récipient entre le rouleau d'immersion et le rouleau étireur 4, ou encore par une combinaisons des opérations d'étirement 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 périphérique supérieure à la vitesse de la surface de la courroie 9.
Le rouleau 2, comme décrit ci- dessus, tourne à, une vitesse périphérique se trouvant entre les vitesses du rouleau 1 et du rouleau 4 et elle peut être réglée de ma nière 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 uerminé. La courroie transporteuse 5 marche à la même vitesse ou à une vitesse légère ment plus grande que la courroie 9.
L'eau chaude se trouvant dans le récipient 3 supprime une partie des tensions à l'inté rieur du fil de cautchouc, par recuite; les tensions restantes sont alors amoindries par la contraction du caoutchouc pendant la par tie de son parcours du rouleau 4 à la cour roie 9, par suite de la vitesse plus faible de la courroie 9 par rapport à la vitesse du rou leau 4. Les vitesses relatives du rouleau 4, de la courroie 5 et de la courroie 9 sont ré glées de telle sorte que le fil est déposé sur la courroie 9 sans tension et sans relâchement superflu. Dans ce but, des moyens d'entraî nement des rouleaux et courroies à vitesse variable (non représentés au dessin) sont pré vus.
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'intermé diaire de la courroie 5. Le rouleau 4 est entraîné par le rouleau 6 par des moyens de liaison appropriés comprenant une deuxième série de moyens de commande à vitesse va riable.
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 courroie 9. Si le rouleau 4 tourne trop lentement, le fil aura tendance à être tendu et à être sou levé de la, courroie 9 et, par conséquent, sera fourni sous tension à la courroie 9. Si le rou leau 4 tourne trop rapidement et que la cour roie 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 conséquent, tombera sur la courroie 9 en formant des boucles.
Si le rou leau 4 tourne trop rapidement et que la vi- tesse de la courroie 5 est égale à la vitesse de la courroie 9, le fil, en passant du rouleau 4 à la courroie 5, deviendra alors làche 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 tempé rature de l'eau dans le récipient soit aussi prés que possible de son point, d'ébullition, de manière à recuire rapidement et effective ment le caoutchouc sans lui nuire. Cela per met 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 faisant 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 température 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 caout chouc 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 passer du rouleau 4 sur un rouleau de guidage tour nant à une vitesse appropriée et être délivré de ce rouleau et enroulé sur une bobine ou un tambour pratiquement sans tension. Ou bien, la courroie 5 transporteuse peut être employée pour fournir le fil à n'importe quel appareil désiré, comme par exemple un ap pareil d'enroulement, de séchage, de traite ment (vulcanisation), etc. Dans une autre forme d'exécution de l'ap pareil, l'étirage peut être exécuté en plusieurs phases successives avec ou sans recuite in termédiaire.
Par exemple, cette forme d'exé cution peut présenter une suite de rouleaux d'étirage tournant à des . vitesses périphéri ques allant progressivement en croissant, in tercalée entre le rouleau de support d'amenée 1 et le rouleau 4 qui joue ici le rôle de rou leau de support. Le fil, pour "être étiré, peut être fourni sous tension à cette série de rou leaux, 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 dési rable dans le cas de fil plat, de manière à. donner une meilleure commande du rapport entre la largeur du fil étiré et son épaisseur, afin d'empêcher un aplatissement relatif de la section transversale du fil.
L'appareil décrit permet une grande va riation dans les dimensions de la section du fil d'une forme donnée, obtenu à partir d'un seul fil. formé préalablement, la forme de la section du fil produit étant pratiquement la même que celle de la section du fil d'origine, et le rapport des dimensions des sections transversales respectives étant pratiquement le même.
Lorsque l'appareil comporte des organes pour former le fil à étirer au moyen d'une filière d'expulsion, ou d'une tuyère, il per met de produire diverses dimensions de fil dont la section a une forme donnée en em ployant un petit nombre de plus grandes filières ou tuyères produisant du fil dont la section a la même forme. Jusqu'à présent, dans les appareils connus, 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 va riant dans des limites relativement étroites.
On a trouvé que, dans la préparation de fils à partir de dispersions aqueuses de caout chouc par exemple, en faisant passer ces dis persions à travers une tuyère et en coagu lant le caoutchouc sous forme d'un fil, des fils dont la section a des formes plus nette ment définies sont produits en étirant ces fils à partir des tuyères à de faibles vitesses plutôt qu'à des vitesses élevées. L'appareil décrit permet d'employer des vitesses d'éti rage faibles afin d'obtenir une commande parfaite de la forme de la section transversale du fil, tout en ne devant employer que rela tivement peu de dimensions différentes de tuyères de chaque forme pour obtenir des fils de cette forme d'un grand nombre de dimen sions différentes.
On peut, au moyen de l'ap pareil décrit, élever la vitesse d'étirage du fil aussi haut qu'il est compatible avec une parfaite commande de la forme de la section.
Il est préférable que le fil à étirer soit non vulcanisé ou seulement partiellement vul canisé. L'appareil peut comporter des moyens pour vulcaniser le fil. L'appareil peut alors être agencé de façon que ces moyens de vul canisation agissent pendant l'étirage du fil pendant qu'il est sous tension et après que ses dimensions en section transversale ont déjà été réduites, ces moyens de vulcanisation agissant dans ce cas soit pendant que le fil est soumis à une température. élevée, soit après qu'il ait été soumis à une température élevée. La température élevée peut être pro (luite ici par un bain de fluide ayant la tem pérature voulue. On peut aussi, par exem ple, 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 (le ce dernier, en même temps ou après le pro cédé 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 naturelles 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 peuvent être naturelles comme des latex ou des dispersions aqueuses artificielles de matières analogues à du caoutchouc.
On remarquera qu'au moyen de l'appareil décrit on fait disparaître au moins en partie toute tension produite dans le fil de caout chouc étiré, pendant que l'on empêche ce fil (le se raccourcir, pour la raison suivante: si les tensions ne sont pas éliminées, le fil sera dans une condition instable; il sera sujet à se rompre et ses dimensions en section trans versale pourront ne pas rester fixes; le fil sera toujours sujet à subir une contraction. Si, comme il a été décrit, les tensions sont éliminées pendant que le fil est étiré, alors les dimensions du fil en section transversale resteront constantes après le traitement et le fil ne sera pas sujet à se rompre après vul canisation.