Appareil pour rendre élastique un fil monofilamentaire thermoplastique La présente invention a pour objet un appareil pour rendre élastique un fil monofilamentaire ther moplastique.
On sait que, en faisant passer dans des condi tions .appropriées un fil thermoplastique sous ten sion le long d'un trajet linéaire, présentant un angle aigu, on communique à ce fil une tendance perma nente à s'enrouler en serpentin. Conformément à une pratique courante, on :réalise l'angle aigu du trajet du fil en faisant passer celui-ci par-dessus une arête rectiligne, constituée, par exemple, par une lame de rasoir ordinaire ; des appareils présentant une arête rectiligne pour .rendre élastiques des fils, sont déjà connus.
Ces. appareils sont particulièrement avantageux pour les fils à monofilament, car ils permettent de produire des fils élastifiés , qui sont sensiblement exempts de toute contrainte de torsion, à l'exception des contraintes locales, et qui peuvent être utilisés facilement, sans être câblés avec d'autres fils, pour tricoter des articles de bonneterie sur une machine à chariot unique.
Tous les phénomènes. intervenant dans ces appa reils d'élastification utilisant une arête vive ne sont pas parfaitement connus; .cependant, on sait que, en faisant passer un fil monofilament sur une arête rectiligne, on produit dans ce fil des contraintes transversales différentielles ;
on sait aussi que la ten dance du fil à s'enrouler en serpentin et sa nature élastique sont dues à une tendance à la suppression de ces contraintes. Le passage d'un fil à monofila- ment sur une arête rectiligne provoque également une déformation de la section transversale :du filament, avec un aplatissement d'un côté -de cette section ;
cet aplatissement atteint dans certains cas un tel degré que la section du filament prend 1a forme d'un crois sant. On considérait dans le passé que cette défor mation de la section transversale du fil était néces saire pour obtenir un :degré élevé d'élastifieatio-n.
On s'est aperçu maintenant que cette déforma tion de la section -transversale d'un fil à monofila- ment n'est pas nécessaire pour donner au fil une excellente élasticité, et que, en évitant cette défor- mation, on obtient un fil à monofnlament élastifié présentant plusieurs .avantages inattendus. A cet effet, l'appareil selon l'invention,
qui comprend un dispo sitif d'alimentation en fil, un dispositif de recueil du fil, une lame pourvue d'une arête vive d'engagement du fil, et un moyen de guidage pour guider le fil se déplaçant du dispositif d'alimentation au dispositif de recueil, le long d'un trajet à forte courbure par dessus ladite arête, est caractérisé en ce que ladite arête présente une partie d'engagement du fil qui,
vue en projection sur un plan parallèle au plan de la lame, est de forme générale semi-circulaire, de façon à empêcher une déformation notable de la sec tion transversale circulaire du fil, lors de son pas sage dans la ,partie à forte courbure de son trajet.
Les fils traités dans cet appareil possèdent plu sieurs avantages, qui permettent d'obtenir avec ces fils un tissu plus uniforme et d'une plus belle appa rence.
Tout d'abord, ces fils peuvent être passés à travers un guide ou organe analogue, sans qu'il en résulte une accumulation .de torsion dans le fil. Quand on faisait passer les fils à monofilament élasti- fiés dans les anciens appameil s à travers un guide ou un organe analogue,
le côté plat du filament empê chait le fil de tourner librement à l'intérieur de l'oeil- leton du guide, de sorte qu'il se produisait .une accu mulation de torsion à l'entrée du guide, jusqu'au moment où le couple résultant atteignait une valeur suffisante pour faire disparaître une grande partie ou la totalité de la torsion ; il en résultait une distri- bution inégale de la torsion à la sortie du guide.
Ceci constitue un grave inconvénient dans :de nombreuses applications. Par exemple, pour le tricotage des bas de dames, la répartition inégale de la torsion provo que tout le long du bas, à certains intervalles, des bandes parfaitement visibles. Avec les fils à section transversale sensiblement ronde, .aucune accumula tion de torsion ne se produit quand le fil passe à travers un guide ou un organe analogue,
et la répar tition de latorsion dans le fil reste sensiblement uni forme. Un autre inconvénient des fils élastifiés dans les anciens appareils est que les tissus fabriqués avec ceux-ci présentent fréquemment un lustre indésirable, au moins dans certaines zones.
On -a constaté que ce lustre indésirable provient de la déformation de la section transversale du fil, et qu'il est d'autant plus accentué que la section transversale du fil a été plus déformée pas le passage du fil sur l'arête vive.
Puisque le degré de déformation de .la section trans versale, dans les anciens appareils, dépend d'un cer- tain nombre de variables qu'on ne peut pas com mander avec précision, il n'a pas été possible de fabriquer des tissus présentant un lustre uniforme. Les fils à monofil.ament à section transversale cir culaire permettent de produire des tissus ayant une apparence mate et uniforme.
Pour obtenir les avantages précédents, il n'est pas nécessaire que le fil ait une section transversale exactement circulaire ; il suffit que cette section cir- culaire. ne soit pas notablement déformée, c'est à-dire que la partie aplatie, au point d'avoir un rayon de courbure notablement supérieur au rayon de courbure moyen de la surface périphérique du fil,
ne dépasse pas environ 15 Vo de cette surface, et que le diamètre minimum du fil soit au moins égal à 80 % environ de son diamètre maximum. Si l'on commande la configuration de la section trans versale du fil,
de manière qu'elle se conforme au moins à ces limites, le fil est sensiblement exempt des inconvénients propres aux fils élastifiés dans les anciens appareils.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention, ainsi qu'une variante.
La fig. 1 est une vue schématique en perspective de ladite forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en plan agrandie d'un détail de l'appareil.
La fig. 3 est une vue de profil <B>de</B> détail, montrant la partie du haut de la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe transversale suivant la ligne IV IV de la fig. 2.
La fig. 5 est une coupe transversale semblable d'une variante de ce détail. La fig. 6 est une coupe transversale de plusieurs monofilaments élastifiés par passage dans un appa reil ancien.
La fig. 7 est une coupe transversale de plusieurs monofilaments élastifiés par passage dans ladite forme d'exécution de l'appareil de l'invention.
L'appareil représenté en fi-. 1 comprend un dis positif 10 d'alimentation en fil monofilamentaire thermoplastique, dispositif qui est monté sur un sup port non représenté. Le fil 12, partant du bobinage d'alimentation 10, traverse un oéilleton de guidage 14, passe autour d'un dispositif 16 régulateur de ten sion, et arrive ensuite sur un ensemble à lame 18.
Le dispositif 16 régulateur de tension joue un double rôle: d'abord, il supprime les fluctuations de tension résultant du tirage du fil en dehors du bobinage 10 ; ensuite, il fournit le fil à l'ensemble 18 avec une ten sion appropriée, tandis que le guide 14 permet de retirer le fil par un bout du bobinage 10. A partir de l'ensemble 18, que l'on décrira avec plus de détails ultérieurement, le fil est tiré sur une fraction de trajet 20 pour passer ensuite à travers un guide 22 et arriver entre deux rouleaux entraînés 24. Le fil passe ensuite à travers un guide 25 et arrive à un dispositif courant de recueil 26, à anneau et à broche.
L'ensemble à lame 18 comprend une bande de chauffage 28, incurvée suivant un rayon d'environ 10 cm, de manière à présenter au fil une surface légè rement courbe. Cette bande de chauffage 28 peut être chauffée en y faisant passer un courant électri que ; elle est connectée, à cet effet, au moyen de deux conducteurs électriques 30 et 32,à un trans formateur réglable 34, qui est alimenté en énergie par une source non représentée, par l'intermédiaire de conducteurs 36 et 38.
Une lame métallique sensi blement plane 42 est montée sur la bande de chauf fage 28 au moyen d'une monture 40. Une arête 44 de la lame 42 s'étend au-delà du bord arrière de la bande de chauffage 28, jusqu'à une courte distance de celui-ci, et comporte une encoche 46. Le fil 12 passe au contact de la face inférieure de la bande de chauffage 28, puis traverse l'encoche 46 de l'arête de la lame 42, de telle sorte que le fil est forcé de suivre un trajet anguleux, le fond de l'encoche 46 se trouvant .au sommet de l'angle, de ce trajet.
L'encoche 46 pénètre dans la .lame 42 sur une distance au moins égale au rayon du fil ; sa largeur est égale approximativement au diamètre du fil. Le fond 48 de l'encoche est concave et sensiblement semi-circulaire dans le plan de la lame, avec un rayon moyen de courbure approximativement égal au rayon du fil ;
il est en outre incurvé d'une manière convexe dans des plans perpendiculaires au plan de la lame. Comme on le voit sur la fig. 3, le rayon de la courbure convexe de la surface du fond 48 de l'encoche est le plus faible .au centre et tend vers l'infini aux points où cette surface se raccorde aux surfaces latérales planes.
La lame 42 comporte aussi deux rainures opposées conoïdes 50 et 52, qui se conforment sensiblement à la périphérie<B>du</B> fil et qui constituent pour celui-ci des guides vers l'encoche 46 et à partir de l'encoche. Les :rainures 50 et 52, non seulement permettent de donner à la surface du fond 48 de l'encoche 46 un rayon de courbure convexe minimum approprié, mais constituent aussi des surfa ces d'appui additionnelles qui forcent le fil à con server sa section transversale circulaire.
Pour faire fonctionner l'appareil décrit, on fait passer à travers celui-ci une certaine longueur de fil 12, comme on l'a expliqué précédemment, jusqu'aux rouleaux 24, et l'on actionne momentanément ces rouleaux pour faire passer ce fil sur le dispositif de recueil 26. On règle le transformateur réglable 34, de manière à fournir à la bande de chauffage 28 une énergie suffisante pour la maintenir à la tempé rature désirée, puis on fait tourner le dispositif de recueil 26 et les rouleaux 24.
L'appareil n'exige ensuite normalement aucune surveillance, sauf quand un fil se casse ou quand le bobinage d'alimentation est épuisé.
On voit à la fig. 5 une portion d'une lame 54 comportant une encoche 56 destinée au passage d'un fil 58. Cette lame 54 est une variante de la lame 42 représentée sur la fig. 1. Elle en diffère par le fait qu'elle est suffisamment mince pour que le fond 60 de l'encoche possède le rayon minimum approprié de courbure convexe, sans qu'on soit obligé d'avoir ,
re- cours à des rainures d'entrée et de sortie. La lame 54 présente un avantage du fait que le fond 60 de l'encoche 56 peut subir un certain degré d'usure, sans que le rayon de courbure de la partie anguleuse du trajet du fil soit modifié d'une manière apprécia ble ; cependant, cette lame présente un inconvénient, car les surfaces d'appui, qui forcent le fil à conserver une section transversale circulaire ne sont pas aussi grandes que dans la variante précédente.
On voit sur da fig. 6, en coupe transversale, plu sieurs monofilaments, élastifiés par passage sur une arête vive d'un appareil ancien. On voit ,qu'un côté de chaque filament est sérieusement aplati, par exemple en 62 et 64, à tel point qu'une fraction attei- gnant presque 30 % de la surface périphérique du fil,
présenté une courbure concave, au lieu de la courbure convexe normale, et que le diamètre mini mum des filaments déformés est, au moins dans quelques cas, inférieur à 60 % de leur diamètre maximum.
La fig. 7 représente en coupe des fils élastifiés dans l'appareil décrit. On voit que la section trans- versale des fils de la fig. 7 est sensiblement circu laire, que leur périphérie n'est aplatie d'une manière appréciable en aucun point et que leur diamètre minimum est sensiblement égal à leur diamètre maxi mum.
L'appareil de l'invention peut être utilisé pour élastifier tout monofilament thermoplastique pouvant être élastifié par les anciens appareils. La lame à encoche peut -être formée par une matière quelconque, possédant une résistance à l'usure suffisante.
Les métaux ou alliages, tels que l'acier inoxydable ou d'acier à haute teneur en car bone, donnent généralement satisfaction; ceci est vrai, en particulier, si le métal possède dans sa struc- ture interne des grains .assez fins pour présenter, au sommet de la partie anguleuse du trajet du fil, une surface lisse d'engagement du fil.
La lame peut aussi être constituée par une pierre précieuse, telle qu'un diamant ou un saphir; de tels organes ont l'avantage de pouvoir être utilisés pendant des périodes exces- sivement longues, sans subir une usure nécessitant leur remplacement.
Si l'on utilise, pour former la lame, une matière s'usant rapidement, les surfaces latérales de d'encoche .sont -rapidement usées à tel point qu'elles ne forcent plus le fil à conserver une section transversale circulaire ;
dans ce cas, à moins d'utiliser une lame comme celle représentée sur la fig. 5, le rayon minimum de courbure du fond de l'encoche peut augmenter, nu point que la lame ne peut plus produire un fil d'une élasticité satisfai sante.
L'encoche de la lame a, de préférence, une pro fondeur égale,au moins au rayon du fil, de manière que celui-ci ne puisse se déformer, au moins sur une moitié de sa périphérie. La largeur de l'encoche, aux deux points où le fond arrondi se raccorde aux faces latérales opposées, est de préférence égale approxi mativement au diamètre du fil à traiter ;
pour pro duire un fil possédant les avantages mentionnés, il faut en général que la largeur de d'encoche à cet endroit soit comprise entre 80 fl/o et 120 % du dia- mètre <RTI
ID="0003.0146"> du fil et, de préférence, entre 90 % et 110 0/0 de ce diamètre. Le rayon de courbure du fond de l'encoche, dans le plan de la lame,
ne s'écarte de préférence pas de plus de 20 % du rayon de cour- bure moyen de la périphérie du fil ;
pour obtenir les meilleurs résultats, ce rayon de courbure du fond de l'encoche doit être compris entre 90 fl/o et 110 % du rayon de courbure moyen de la périphérie du fil. Par exemple, si le diamètre du fil à .traiter est égal à 0,04 mm,
le rayon moyen de courbure concave du fond de l'encoche, dans le plan de la lame, est compris de préférence entre 0,018 mm et 0,022 mm.
Le .rayon minimum de courbure convexe du fond arrondi de l'encoche, dans des plans perpendiculai res au plan de la lame, peut varier entre de larges limites, mais doit être en général aussi faible que possible, sans que le fil soit sectionné .à son passage à travers l'encoche.
Le plus petit rayon de courbure possible dépend lui-même de la nature du fil, des dimensions du monofilament, de la texture de la matière constituant la lame, et enfin de la tension du fil. En :règle générale, plus le grain de la texture de la matière constituant la lame est fin, et plus la tension du fil est faible, plus faible est également le rayon minimum et optimum de la courbure convexe du fond -de l'encoche.
D'autre part, on peut traiter d'une manière satisfaisante des fils de nylon avec un rayon de courbure plus réduit que les fils de tout autre type et dans. des conditions compara bles, on peut utiliser, avec des fils de nylon ,
une encoche ayant un rayon de courbure convexe mini- mum qui est plus petit de 20 % que celui corres- pondant aux autres types de fil. Tous les facteurs étant favorables,
il est parfois possible de donner .au fond de l'encoche un rayon minimum de courbure convexe compris à peu près entre 2 microns et 4 microns ;
cependant, -dans :des conditions moins favo rables, un rayon<U>minim</U>um de courbure compris entre 5 microns et 8 microns peut être nécessaire .pour obtenir des résultats satisfaisants. Le rayon minimum de courbure convexe le plus grand que l'on puisse utiliser d'.une manière satisfaisante pour le fond de l'encoche dépend de la grosseur du fil à traites. Le rayon minimum de courbure
convexe ne doit pas être en général supérieur à quatre fois le diamètre du fil, et il est de préférence inférieur à ce diamètre. Avec un monofilament de 15 :deniers, le rayon mini- mum de courbure convexe, au fond de l'encoche, ne doit pas dépasser environ 150 miorons, et l'on obtient des meilleurs résultats s'il est inférieur à 30 microns.
La lame peut avoir .une épaisseur désirée quel conque ; en utilisant des rainures d'entrée, comme celles représentées sur les fig. 1 à 4 du dessin, on peut donner à la lame une épaisseur notablement supérieure à deux fois le rayon minimum désiré de courbure convexe au fond de l'encoche.
Une lame de rasoir ordinaire constitue, par exemple, facilement un flan satisfaisant, à partir duquel on peut fabri quer la lame ; on peut aussi utiliser de la tôle (comme celle utilisée pour les cales d'épaisseur) possédant l'épaisseur désirée.
Pour fabriquer une lame telle que celle représentée sur la fi-, 5, on peut utiliser une telle tôle ayant une épaisseur comprise à peu près entre 0,012 mm et 0,05 mm ; on élimine .ainsi la nécessité des rainures d'entrée.
Il est facile de former dans l'arête de la lame une encoche ayant la forme désirée, en arrondissant d'abord un bord d'une pièce de tôle pour cales d'épaisseur, ou d'un autre métal mince, ayant une épaisseur correspondant au diamètre du fil à traiter, et en utilisant ensuite le bord ainsi arrondi comme une lime pour usiner l'en coche et, le cas échéant, les rainures d'entrée.
Si la lame est constituée par un diamant, un saphir ou une matière .analogue, il faut évidemment avoir re- cours, en général, à un tailleur de diamant qualifié.
L'angle d'approche et l'angle de départ du fil, par rapport à la lame, peuvent avoir des valeurs courantes ; l'angle compris entre le brin d e fil se rapprochant de l'arête et le brin de fil s'en éloignant peut varier à peu près de 1200 à 10 , et peut même être inférieur à cette dernière valeur si l'angle de meulage de la lame le permet. En règle générale,
le degré d'élastification obtenu est d'autant plus élevé que l'angle compris entre le brin de fil se rappro chant et le brin de fil s'éloignant de l'arête est plus petit; cependant, dans quelques cas, il peut être avan tageux d'utiliser un angle d'approche relativement grand, par exemple de 301, à 1000, de manière que le fil puisse être chauffé plus facilement jusqu'à une température appropriée à l'instant où il entre en con tact avec l'arête de la lame.
La tension du fil passant autour de la lame et la température du fil, à l'instant où celui-ci vient en contact avec l'arête de la lame, peuvent aussi avoir des valeurs courantes ;
elles dépendent du type du fil à traiter et des conditions d'élastification. La température du fil peut varier depuis la température ambiante jusqu'à la température de collage du fil, et la tension du fil peut varier à peu près de 0,05 à 2,5 g par denier. La vitesse linéaire du fil autour de la lame peut aussi être courante ; elle peut aller jusqu'à 900 mètres à la minute dans certains cas.