Filé élastique La présente invention a pour objet un filé élas tique, caractérisé en ce qu'il comprend deux fils tordus ensemble, à savoir un fil de filaments continus, dit fil multifilament, de faible torsion, et un fil élasti que, ces deux fils étant disposés et proportionnés de telle sorte que, à l'état allongé du fil élastique, le fil élastique et le fil multifilament sont disposés en assemblage serré et que, à l'état contracté du fil élastique, le fil multifilament est enroulé autour du fil élastique sous forme de boucles lâches dont le diamètre moyen est nettement plus grand que le diamètre de la portion du fil élastique contenue à l'intérieur des boucles.
A l'état contracté du fil élastique, mais pour un état généralement linéaire du filé, le fil multifilament est de préférence enroulé autour du fil élastique sous forme de spires de dimensions variables, quoique supérieures au diamètre du fil élastique qu'elles entourent, et les filaments individuels du fil multi- filament s'écartant de leur état normal dans lequel ils sont étroitement serrés et parallèles. Un tel filé confère à un tissu une texture plaisante, dont le type varie suivant l'association du fil élastique et du fil multifilament dans le filé.
Un tel filé peut être fabriqué sur un appareil de retordage ordinaire, par un procédé dans lequel un fil multifilament, non tordu, est amené au point de retordage conjointement avec un fil élastique, de pré férence non tordu, à des vitesses telles, ainsi qu'il ressortira de ce qui suit, qu'on obtient une forme d'exécution du filé selon l'invention.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une forme d'exécution du filé selon l'invention, ainsi qu'un appareil utilisé pour son obtention.
La fig. 1 est une vue schématique d'un appareil de retordage qui peut être utilisé pour fabriquer ladite forme d'exécution du filé. La fig. 2 est une vue quelque peu schématique d'un tronçon de cette forme d'exécution du filé repré senté dans son état complètement ou presque com plètement allongé.
La fig. 3 représente une vue quelque peu schéma tique du tronçon de filé de la fig. 2 à l'état partielle ment contracté, c'est-à-dire encore suffisamment étiré pour l'empêcher de se froncer sur lui-même.
La fig. 4 est une vue semblable aux fig. 2 et 3 mais représentant le tronçon du filé de la fig. 2 dans un état de contraction plus poussé qu'à la fig. 3.
L'appareil représenté à la fig. 1 est semblable aux parties du métier à retordre classique dont on se sert pour recouvrir ou guiper un fil de caoutchouc. Un fil 10 de filaments continus dit fil multifilament, relativement inextensible, est conduit d'une bobine 11 à la ligne de contact de deux rouleaux rotatifs 12, 13. Un fil élastique 14, déroulé d'une bobine d'alimentation 15, qui est entrainée par un tambour 16 tournant au contact du fil élastique porté par la bobine 15, est amené à cette même ligne de contact des rouleaux 12, 13, le fil 14 s'allongeant élastique- ment entre la bobine 15 et les rouleaux 12, 13.
En quittant la ligne de contact des rouleaux 12, 13, les fils 14 et 10 traversent un guide-fil du type queue de cochon 17, puis un curseur 19 monté sur un anneau 20, pour s'enrouler sur une bobine 21 portée par une broche rotative 22. Entre la ligne de contact des rouleaux 12, 13 et la bobine 21, les fils 14 et 10 sont tordus ensemble pour former un fil élastique 23.
La fig. 2 montre, quelque peu schématiquement, l'état du filé élastique 23 (entièrement ou presque entièrement allongé) lorsqu'il s'enroule sur la bobine 21. Les fils 14 et 10 sont tordus ensemble en for mation à brins multiples, c'est-à-dire qu'aucun d'eux n'est enroulé autour de l'autre formant une âme, les deux fils suivant au contraire des trajets généra lement semblables l'un autour de l'autre.
Le pas de ce qu'on peu appeler l'hélice de torsadage , soit du fil 10, soit du fil 14 (puisque les deux fils sui vent des chemins généralement similaires), est rela tivement long, c'est-à-dire que le nombre de tours d'enroulement par unité de longueur des fils 10 et 14 du présent filé est relativement faible si on le com pare aux filés élastiques à guipage simple antérieurs.
Il faut toutefois, pour réaliser la texture désirée, un nombre minimum de spires par unité de longueur du fil multifilament. Un minimum de deux tours de tor- sadage par cm du fil multifilament 10 est nécessaire pour obtenir cette texture et, de préférence, on admet quatre tours de torsadage par cm de fil multifilament 10, de sorte que le fil 10 suit généralement un che min quelque peu hélicoïdal autour du fil élastique 14 à l'état contracté du filé 23.
La fig. 3 illustre schématiquement le filé élasti que 23 à l'état contracté, mais ayant encore con servé une grande fraction de son allongement total. Cette fig. 3 pourrait être considérée comme repré sentant une forme d'exécution du filé dont on a per mis la contraction jusqu'à la moitié environ de la longueur à laquelle les mesures du tableau I donné ci-après ont été faites. Dans cet état du filé 25, quand le fil 14 est contracté, le fil multifilament 10 est enroulé lâchement autour du fil 14 en spires dont un grand nombre ont un diamètre nettement supérieur au diamètre de la partie du fil 14 qu'elles envelop pent.
Ces spires individuelles n'ont pas uniformément le même diamètre sur toute la longueur du filé ; par exemple, dans le tronçon de la fig. 3, des spires alternées 53 sont placées relativement très près du fil 14, alors que des spires intermédiaires 54 sont beaucoup plus larges que le fil 14. En général, le fil 10 est enroulé autour du fil 14 à l'état gonflé ou pelucheux et quelque peu en forme d'hélice, les spires ainsi enroulées ayant en moyenne un diamètre sensiblement supérieur à celui de la partie du fil 14 contenu dans ces spires.
La grosseur des spires indi viduelles n'est pas uniforme sur toute la longueur du filé élastique ; par exemple, à la fig. 3, qui repré sente un tronçon de filé, une sur deux des spires d'enroulement, par exemple 53, est relativement très près du fil adjacent 14, alors que les spires inter médiaires 54 sont beaucoup plus larges que le fil 14. En général, le fil 10 est enroulé autour du fil 14 sous forme lâche ou pelucheuse, quelque peu héli coïdale, les spires individuelles ayant un diamètre nettement plus grand que le fil 14.
Cet excès du fil multifilament 10 peut être exprimé en fonction du rapport de la longueur moyenne (X) d'une spire dudit fil à la longueur théorique (Y) d'une des spires d'une hélice ayant un diamètre égal au diamètre moyen du fil élastique 14. On calcule Y par la formule bien connue de la lon gueur d'une spire d'hélice
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dans laquelle M et N sont respectivement le rayon et le pas de l'hélice.
La formule pour Y, basée sur la formule I est
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Cette longueur de spire théorique peut être calculée, pour tout état donné du fil élastique si, pour tout groupe donné de conditions, on connaît le nombre de spires, la longueur du fil multifilament et la lon gueur du fil élastique à l'état détendu, par unité de longueur du filé élastique, ainsi que le diamètre moyen du fil élastique détendu. La valeur h est l'inverse de la longueur de fil élastique détendu (exprimée en cm) par unité de longueur de filé, divi sée par le nombre de tours de torsadage ou d'assem blage du fil élastique avec le fil multifilament dans cette unité de longueur. La valeur R est le rayon nominal (exprimé en cm) du fil élastique détendu.
Pour obtenir tout filé donné, il est avantageux de combiner le fil multifilament 10 et le fil élastique 14, de telle manière que, lorsqu'on calcule Y comme dans l'équation II, par rapport au fil élastique détendu 14, le rapport X/Y soit au moins égal à 1,4 et de préférence inférieur à 2,5 (X étant exprimé en cm).
Dans toute forme d'exécution donnée, la valeur de Y variera quelque peu suivant que le filé élastique est étiré ou au contraire mis à même de se contracter, alors que X restera constant quel que soit son état d'allongement. Si une unité de longueur L,, du fil élastique 14 à l'état détendu occupe, à l'état étiré du filé, une longueur LI et si
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le rayon RI du fil élastique de longueur LI sera
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et
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Dans ces conditions, on obtient pour Y,
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On voit ainsi que, pour toute forme d'exécution donnée, la valeur Y varie avec le rapport A (pour centage d'allongement)
et le rapport X/Y varie simi- lairement. En différenciant le contenu du radical de l'équation VI et égalisant à zéro, on trouve le rap port maximum X/Y pour toute forme d'exécution donnée.
Le rapport maximum dans une forme d'exécu tion préférée est avantageusement au moins 1,7 et préférablement inférieur à 3.
Lorsque le filé élastique 23 se contracte, les fila ments individuels du fil multifilament 10, dans les spires et coudes individuels sur la longueur de ce fil 10, s'écartent de leur position normale de parallé lisme étroit, c'est-à-dire que le fil 10 se gonfle comme on le voit par les boucles 53 et 54 de la fig. 3.
A la fig. 4, le filé élastique 23 est représenté dans un état encore plus détendu qu'à la fig. 3. On voit qu'un plus grand nombre de boucles se sont formées plus à l'écart du fil 14 et qu'il s'est formé occasionnellement dans le fil 10 une boucle telle que 51 qui n'est pas traversée par le fil 14.
Le fil 10 est un multifilament composé de fila ments continus de faible torsion. On trouve sous forme de filaments continus la soie et la plupart des autres fibres artificielles telles que le nylon (fibre de polyamide), l'acétate, la viscose (rayonne), le Da cron (superpolyester orienté). Le fil 10 est un mul- tifilament, ce par quoi on entend qu'il comporte un nombre suffisant de filaments (en général au moins 7) pour gonfler et donner une texture au filé élasti que par les spires individuelles dudit fil, lorsque le fil élastique 14 se contracte.
Les fibres artificielles telles que celles citées ci-dessus sont généralement fabriquées sous forme de multifilament. Par exemple, les filés de nylon dont il a été fait usage dans les filés élastiques antérieurs à âme de caoutchouc exis tent dans le commerce sous forme de fils comportant de 7 à 68 filaments. Les fils multifilaments qui ser vent pour le guipage et le recouvrement des filés élastiques antérieurs, à âme de caoutchouc, c'est- à-dire ceux comportant de 7 à environ 70 filaments, ou dont le denier va de 20 à 210, peuvent aussi être utilisés pour la fabrication d'une forme d'exécution du filé selon l'invention.
Le fil 10 est aussi un fil à faible torsion, ce par quoi il faut entendre que sa torsion est insuffisante pour qu'il puisse empêcher la séparation ou l'écar tement désiré et précédemment décrit des filaments du fil lors de la contraction du fil 14. Un fil multi- filament complètement exempt de torsion serait bien entendu satisfaisant, mais, en général, les fils multi- filaments à base de fibres artificielles qu'on trouve actuellement dans le commerce ont une torsion dite de producteur de 0,2 à 1 tour par cm ; et on a constaté qu'une telle torsion ne fait pas obstacle au gonflement ou épanouissement désiré. Il s'ensuit que l'emploi de tels fils est actuellement préféré.
Sans aucun doute, une torsion légèrement plus élevée, soit au plus environ 2 tours par cm, ne ferait pas réelle ment obstacle au gonflement du fil et donnerait un fil de faible torsion. Lorsqu'il est question de la torsion du fil multifilament, il ne faut pas tenir compte de la torsion obtenue en tordant conjointe ment les fils 10 et 14. En effet, par rapport à l'axe du fil 10 tel qu'il est situé dans sa formation héli coïdale autour du fil 14, le fil 10 n'est pas tordu, bien que, si l'on étirait ce fil 10 en ligne droite par une force exercée sur ses extrémités, on constate rait qu'il possède le degré de torsion résultant de la torsion conjointe des fils 10 et 14.
Bien entendu, il importe que le fil multifilament 10 ne contienne pas de matière susceptible de faire obstacle au gonflement désiré qui résulte de la con traction du fil élastique 14, un tel obstacle pouvant par exemple être occasionné par une adhérence mutuelle des filaments individuels. Le fil élastique 14 est fait d'un élastomère se prêtant à son allongement par étirage, jusqu'à un multiple de la longueur qu'il possède à l'état détendu, et se contractant énergiquement lorsqu'il cesse d'être étiré. Le caoutchouc dont est fait ce fil peut être naturel ou synthétique.
Un fil de caoutchouc parti culièrement désirable, pour certaines applications, est celui à base d'élastomère de polyuréthane, en raison de sa forte résistance à l'abrasion et de ses autres propriétés, comme il sera décrit ci-après plus en détail. Des fils de caoutchouc classiques propres à jouer le rôle du fil 14 sont évidemment bien connus dans la technique des fils élastiques. Les fils en élastomère de polyuréthane, quelquefois préférés, sont à l'heure actuelle moins connus, mais on connaît de tels fils qui conviennent pour l'usage envisagé.
On fabrique des fils en élastomère qui sont capa bles d'être allongés à au moins cinq fois leur lon gueur initiale, et même d'atteindre 7 à 9 fois leur longueur initiale, sans se rompre. Ces fils ont géné ralement été fabriqués, jusqu'à ce jour, sous forme de fils monofilaments dont le diamètre moyen est de 0,04 cm à 0,125 cm.
On a découvert que, lorsque des fils en élastomère de polyuréthane sont utilisés pour le fil élastique 14, le filé élastique obtenu peut être chauffé sans que ses propriétés soient altérées. Par exemple, si l'on chauffe à 1490 C, pendant un temps n'excédant pas 10 minutes, un filé élastique dont le fil élastique est un fil de polyuréthane, et pendant que ce fil est maintenu à l'état étiré ou allongé représenté à la fig. 3, le filé élastique perd une grande partie de sa tendance, éventuellement indésirable, à froncer ou à former des replis sur lui-même.
De plus, après un tel traitement, le filé élastique cesse de pouvoir aisé ment se contracter à une longueur inférieure à celle qu'il possédait au moment du traitement.
Il serait possible, ainsi qu'il est désirable pour certaines applications, de soumettre le fil élastique 14 à une torsion préalable d'une façon semblable à celle dont l'âme de caoutchouc est soumise à une telle torsion préalable dans la fabrication d'un filé élastique à simple guipage ou autre recouvrement actuellement connu ; mais il est préférable que le fil élastique ne reçoive pas de torsion préalable. Une grande économie résulte de l'utilisation de fils élasti ques non tordus, dans la fabrication des formes d'exé cution préférées du filé faisant l'objet de l'invention.
Il est préférable que, sur une longueur donnée du filé élastique 23, le fil multifilament 10 et le fil élasti que 14 soient proportionnés de telle sorte que ledit filé possède ce qu'on appelle une rupture égale ou uniforme , c'est-à-dire que les deux fils 10 et 14 atteignent leur point de rupture exactement ou presque, au même degré d'allongement du filé 23. Pour certaines applications, il peut être désirable de modifier quelque peu les proportions du fil multi- filament 10 et du fil élastique 14.
C'est ainsi qu'il peut s'avérer comme désirable d'accroître légèrement la longueur du fil élastique 14, afin que près du point de rupture, le fil multifilament supporte une proportion un peu plus grande de la charge de rupture.
Le filé décrit ci-dessus réunit et combine de façon remarquable plusieurs propriétés qui sont recherchées dans le domaine des textiles. Ce filé est doué des caractéristiques de texture que possèdent les filés dits texturés , tels que les filés gonflés, de même qu'il participe aux caractéristiques mécaniques des fils en élastomère à guipage simple ou double.
Il ressemble aux fils d'élastomère à simple guipage connus jusqu'à ce jour, en ce sens qu'un fil d'élastomère est associé à un fil non étirable, mais il diffère du fil élastique à guipage simple par sa texture, par le fait qu'il utilise un fil à filaments continus de faible torsion, par le déséquilibre des formes de réalisation préfé rées à l'état non traité du filé, et par l'association lâche, et quelque peu irrégulière, du fil multifilament et du fil élastique, qui contribue à la texture nou velle du filé élastique.
Les exemples précis de filés donnés ci-après com pléteront l'illustration de l'invention. Ces exemples sont résumés dans le tableau ci-contre.
Si l'on considère les chiffres du tableau, on notera que ces chiffres résultent de mesures effectuées sur des longueurs de l'ordre d'un mètre, ou moins, ou sur des poids de l'ordre de quelques centaines de grammes, de sorte que de faibles erreurs de mesure sont susceptibles de s'être multipliées dans les valeurs qui ont été inscrites dans le tableau et qui repré sentent, dans certains exemples appropriés (tels que les articles 1(d), 1(e), 2 (c), 3 (a), et 3 (d), des moyennes d'au moins trois lectures. Ces valeurs sont néanmoins exactes, dans les limites des tolérances admises dans l'industrie des filés élastiques.
Dans le tableau en question, les exemples A, B, C, D, G et H sont des formes d'exécution préfé rées du filé selon l'invention. Le filé I est un filé élastique à guipage simple obtenu en conformité avec les enseignements de la technique antérieure, ce filé ayant été inclus dans ce tableau à des fins de com paraison pour une compréhension plus complète de la nature des formes d'exécution du filé selon l'inven tion. Les filés E et F sont des filés expérimentaux qui ont été inclus dans ledit tableau à des fins de comparaisons.
Chacun des fils élastiques des exemples ci-dessus est capable d'être allongé de 600 à 800 %. Il con vient de noter que, bien que le fil élastique des exemples A, F, G et H n'ait pas été tordu antérieu rement à la fabrication du filé élastique, les nombres de tours de torsion du fil élastique par mètre de filé élastique différent des nombres de tours de tor sion de l'ensemble du fil élastique et du fil multifila- ment, par mètre de filé élastique. Théoriquement, ces nombres de tours de torsion devraient être les mêmes.
Il semble que la différence soit due au fait qu'on a effectué les mesures en détordant le filé élastique et en détordant les éléments. Alors que le
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fil élastique semblait avoir été complètement détordu, il retenait en réalité un faible pourcentage de sa torsion en raison d'un durcissement de ce fil.
L'exemple A est une forme d'exécution à texture épaisse et préférée. L'exemple B diffère de l'exemple A en ce que, bien que possédant approximative ment la même longueur de fil élastique, le degré de torsion entre ce fil et le fil multifilament est légèrement plus élevé. L'addition de tours de tor- sadage diminue quelque peu l'effet de texture, ce qui a une répercussion sur les articles 3 (e), 3 (g) et 3 (i).
L'exemple -C diffère de A en ce que, bien que tous deux aient approximativement le même nombre de tours de torsadage, l'exemple C possède un fil élastique un peu plus long que celui de A. Le filé C possède une texture légèrement moins épaisse que celle de A, ce qui influe quelque peu sur les articles 3 (e), 3 (g) et 3 (i). Un point que les chiffres du tableau font peut-être moins ressortir est que le rapport de la longueur du fil multifilament [article 2 (c)] à la longueur du fil élastique [article 1 (d)<B>]</B>, est un peu plus grand dans l'exemple C que dans l'exemple A.
Un résultat quelquefois désiré, qui découle de ce fait, est que, à mesure que le fil C se rapproche du point de rupture par allongement, il tend à supporter une plus grande proportion de la charge de rupture qui s'exerce sur le fil multifila- ment que ne le ferait le fil A. ' Une comparaison des exemples C et D fait res sortir que, bien que tous deux aient approximative ment la même longueur du fil élastique, l'exemple D possède une torsion nettement plus grande que celle de C. La torsion des filés E et F a été progressi vement accrue, dans une mesure importante, par rap port à D.
Les filés des exemples C, D, E et F ont été fabriqués en adoptant approximativement les mêmes avances ou vitesses de déplacement pour les constituants du filé jusqu'au point de réunion de ces constituants, mais la torsion a été progressivement accrue pour ces divers exemples, les deux derniers exemples E et F illustrant le résultat d'un dépasse ment des limites, ces formes d'exécution expérimen tales ne possèdent pas les avantages propres aux for mes d'exécution précédentes.
Le filé de l'exemple G est plus gros que les filés des exemples A, B, C, D et H, le filé H étant parti culièrement fin, ainsi qu'il ressort de son poids 3 (a). Les articles 3 (g) et 3 (i) indiquent que cette forme d'exécution est la plus proche des limites inférieures qu'il est préférable de ne pas dépasser. La texture du filé H n'est pas aussi prononcée que celle de A, mais ce filé est de fabrication plus économique et donne, par tissage, une étoffe d'excellente qualité.
Les formes d'exécution A, B, C, D, G et H, quoi que différant nettement l'une de l'autre, ont toutes une texture satisfaisante, mais les formes d'exécution E et F n'ont pas de texture. La comparaison des articles 3 (g) et 3 (i) de ces exemples fait ressortir que, lorsque le rapport X/Y, basé sur le fil élastique com plètement détendu, tombe au-dessous de 1,4, le filé ne constitue pas une forme d'exécution intéressante du filé selon l'invention. Par ailleurs, lorsque c;. même rapport excède environ 2,50, l'association des deux fils, élastique et fil multifilament, est telle que le filé ne constitue pas non plus une forme d'exécu tion du filé selon l'invention.
Par conséquent, il est avantageux que, dans la fabrication de formes d'exécution du filé selon l'in vention au moyen de l'appareil de la fig. I, le fil multifilament 10 et le fil élastique 14 soient com binés de telle sorte que, en prenant comme base un fil élastique complètement détendu, le rapport X/Y soit compris entre environ 1,4 et environ 2,5.
La comparaison des chiffres de l'articles 3(i) se rapportant aux divers exemples du tableau fait res sortir que, lorsque le rapport maximum X/Y est inférieur à 1,7, le filé obtenu ne constitue pas une forme d'exécution intéressante, et qu'il en est de même lorsque ce rapport excède environ 3, l'asso ciation du fil élastique et du fil multifilament n'étant en effet pas celle qui assure la texture désirée.
Il importe, par conséquent, que dans la combinaison du fil élastique et du fil multifilament pour obtenir une forme d'exécution avantageuse du filé selon l'inven tion, le nécessaire soit fait pour que le rapport maxi mum de X/Y ne tombe pas au-dessous d'environ 1,' et ne s'élève pas au-dessus d'environ 3.
Une comparaison des exemples A, B, C, D, G et H avec l'exemple I fait ressortir qu'il existe dans les formes d'exécution préférées du filé conforme â l'invention un excès de fil multifilament, par spire [article 3(e)], sur la longueur nécessaire pour la production d'un filé élastique à un seul guipage cor rectement établi conformément à la technique anté rieure, cet accès de fil multifilament étant celui dans lequel, à l'état contracté du fil élastique, le fil multi- filament est disposé sous forme de spires assez lâches autour du fil élastique.
Il faut qu'il existe- un nombre suffisant de ces spires pour répartir le fil multifilament autour du filé élastique d'une manière assez régulière sur la longueur ; il faut au moins deux de ces spires de fil multifilament par cm de longueur de fil élastique et, en général, quatre spires au moins de fil multifilament par cm de longueur du fil élastique.