Brevet FR2012676A1 — publié le 19700320

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux procédés et appareils de manutention d'un fil en mouvement et elle concerne plus particulièrement un procédé et un appareil de frisage uniforme d'un fil thermoplastique ainsi qu'un dispositif pour maintenir une tension 5 uniforme dans un fil en mouvement au cours d'une opération de texturisation ou de manutention de ce fil. La technique de texturisation d'un fil thermoplastique en vue de lui conférer de l'élasticité et un volume relatif important par le procédé de frisage sur arête est déjà bien connue et elle consiste à couder 10 continuellement un tronçon chauffé du fil afin d'introduire des contraintes latentes ou un frisage et produire ainsi un fil élastique. Après cela, on peut chauffer le fil frisé afin de développer plus complètement les contraintes et obtenir ainsi un fil textile ayant un volume relatif élevé. Pour une opération de frisage sur arête, un appareil typique 15 comprend en général un dispositif de chauffage destiné à élever la température du fil au-dessus de son point de transition vitreuse, un organe de frisage qui peut être une lame, un fil métallique ou une tringle et qui vient en contact de frottement avec le fil chauffé et le replie afin d'introduire le frisage et des dispositifs appropriés de guidage et de 20 progression du fil destinés à dérouler continuà 1ement un brin du fil à partir d'une source d'alimentation qui peut être une bobine ou une cannette chargée de fil et à le diriger continuellement suivant le trajet voulu qui passe dans la zone du dispositif de chauffage et autour de 1'organe de frisage pour aboutir finalement à un dispositif de reprise. 25 Pour faciliter l'application d'un frisage uniforme au fil, il est avantageux de maintenir le fil en mouvement sous une tension uniforme dans la zone de contact avec l'organe de frisage, ce qui a pour effet d'introduire des contraintes latentes plus uniformes dans le fil, à la suite de son contact de frottement avec l'organe de frisage. En raison de 30 la nature même d'un fil thermoplastique qui tend à se contracter au chauffage, il est également recommandé ds maintenir le fil sous une tension relativement faible pendant le chauffage qui précède son contact avec l'organe de frisage, de sorte que le fil pourra se contracter librement sans aucune entrave. Pour satisfaire à ces exigences, on a proposé divers 35 appareils. Dans le brevet des E.U.A. n° 3.028.654, on décrit un appareil de frisage sur arête qui utilise des rouleaux menés pour faire avancer positivement le fil jusque dans la zone de chauffage à une première vitesse BAD ORIGINAL 69 23451 2012676 linéaire et ensuite pour retirer positivement le fil chauffé de la lame de frisage à une vitesse plus réduite afin de compenser la contraction moyenne du fil pendant le chauffage. Un tel dispositif d'avancement et d'enlèvement posxtxfs ne permet pas cependant de compenser la contraction irrégulière du 5 fil au cours de son chauffage, cette contraction irrégulière étant due aux pressions et contraintes non uniformes que le fil subit du fait de la position relative de chaque tronçon successif sur la bobine ou cannette de distribution. Cette contraction irrégulière du fil pendant le chauffage développe des tensions variables sur l'organe de frisage et réduit ainsi 10 l'application des contraintes et du frisage dans le fil par l'action dudit organe. Dans le brevet des E.'U.A. n° 3.017.684, on a décrit un appareil de frisage sur arête dans lequel on règle la tension du fil en mouvement, sur le côté de décharge de la lame de frisage, par l'incorporation d'un 15 détecteur de tension sur le côté de sortie de la lame, détecteur qui agit de manière à freiner de façon variable la rotation de deux rouleaux de pincement qui viennent en contact avec le fil et qui sont disposés sur le côté d'entré de la zone de chauffage précédant la lame de frisage, de sorte qu'on peut faire varier la résistance de frottement s'exerçant sur le fil 20 pour régler ânsi la tension dans le fil qui arrive sur la lame. Cependant, un tel appareil ne maintient une tension uniforme sur le côté de sortie de la lame que si la tension imposée au fil par les rouleaux de pincement freinés demeure supérieure à toute élévation provisoire de tension qui peut se produire dans le fil en mouvement en amont des rouleaux. Toute tension 25 de pointe qui dépasse la tension imposée par les rouleaux de pincement va se propager le long du fil, à travers les rouleaux qui amplifient cette variation et enfin vers la zone de frisage de sorte qu'on obtient un frisage non uniforme du fil. Etant donné que la tension imposée sur le fil pendant son déroulement du paquet d'alimentation (qui peut être une cannette 30 ou une bobine) varie considérablement en amplitude selon la position de chaque tronçon de fil sur la surface du paquet initial et selon la façon dont le fil ect anlevé mécaniquement de son paquet, la tension du fil dans la zone de chauffage et dans la zone de frisage sur arête doit toujours être supérieure à la tension de pointe qui peut se développer au poste 35 d'alimentation du fil, si l'on veut maintenir une tension uniforme. Un tel expédient exige naturellement le développement d'une tension relativement élevée dans la zone de chauffage alors qu'on désire justement que cette CQFV 69 23451 3 2012676 tension soit faible en vue d'une détente et d'une contraction correcte du fil. Le procédé et l'appareil qui font l'objet de l'invention permettent le frisage uniforme d'un fil thermoplastique en mouvement en 5 éliminant les inconvénients de la technique antérieure. Dans ce but, selon l'invention, le procédé et l'appareil de frisage uniforme d'un fil thermoplastique en mouvement permettent de chauffer le fil sous une tension relativement faible en vue d'en autoriser la libre contraction et ensuite de soumettre ce fil à l'effet de frisage pendant qu'il demeure 10 sous une tension uniforme, de sorte que les contraintes et le frisage imposés au fil- seront toujours uniformes. L'invention a également pour objet un dispositif qui permet de maintenir une tension uniforme dans un fil en mouvement au cours d'une opération de texturisation ou autre manutention de ce fil. 15 La description qui va suivre faite en regard du dessin annexé fera mieux comprendre la mise en oeuvre de l'invention. Sur ce dessin : k figure 1 est une vue schématique en perspective d'un appareil de texturisation de fil permettant de friser de façon uniforme un fil 20 thermoplastique en mouvement, cet appareil incorporant les caractériâiques nouvelles de l'invention; et la figure 2 est une vue schématique en perspective et à plus grande échelle du dispositif de tension constante qui permet de maintenir une tension uniforme dans le fil en mouvement sur le côté desartie de 25 l'organe de frisage faisant partie de l'appareil de texturisation de la figure 1. Dans le mode de réalisation représenté, l'appareil de texturisation selon l'invention comprend un premier et un second dispositifs d'avancement de fil 10 et 12, installés à distance l'un de l'autre et 30 servant à faire avancer positivement un brin de fil le long d'un trajet désiré, une zone de chauffage 14 dans la trajet du fil entre les deux dispositifs d'avancement, dans laquelle le fil est chauffé, un mécanisme de frisage lô dans le trajet du fil entre la zone de chauffage 14 et le second dispositif d'avancement 12, mécanisme qui vient en contact de 35 frottement avec le fil chauffé en mouvement et replie continuellement le tronçon de fil dans le sens de la longueur de manière à introduire dans ce fil des contraintes latentes et un détecteur 20 installé sur le trajet COPV 69 23451 4 2012676 du fil, entre le mécanisme de frisage et le second dispositif d'avancement du fil, ce détecteur servant à détecter la tension dans le tronçon du fil situé entre le mécanisme de frisage et le second dispositif d'avancement et à régler la vitesse d'avancement du fil par ledit second dispositif dans 5 des conditions qui permettent le maintien d'une tension uniforme dans le fil qui quitte le mécanisme de frisage. Le premier dispositif d'avancement 10 comprend deux rouleaux de pincement 22, 23 qui viennent en contact avec le fil et qui sont entraînés positivement de manière à dérouler le fil 21 de son paquet 10 d'alimentation 24, pouvant être par exemple une cannette chargée de fil et à faire avancer continuellement et positivement ce fil sous une tension relativement faible jusqu'à la zone de chauffage 14 qui est en l'occurrence une plaque 26 chauffée électriquement et dans laquelle la température du fil est élevée du point de transition du premier ordre au point de transi— 15 tion du second ordre. Le fil chauffé 21 quitte la plaque de chauffage 26 et arrive en contact de frottement avec le mécanisme de frisage 16, qui est en 1'occurrence une lame 28 à arête vive; le fil est tiré sous une tension plus élevée sur cette arête vive de la lame par le second dispositif d'avancement 12 dans des conditions telles que ce fil est courbé 20 continuellement dans le sens de sa longueur et que des contraintes latentes sont ainsi introduites dans ce fil. On recueille ensuite continuellement le fil sur un dispositif collecteur du type à reprise libre, par exemple une broche de reprise 30 à anneau et curseur. C'est sur la figure 2 que le dispositif d'avancement 12 et 25 le détecteur 20, devant maintenir une tension uniforme dans le fil sur le côté sortie de la lame de frisage, sont représentés le plus clairement; le dispositif 12 comprend deux rouleaux de pincement tronconique 32 et 34. Ces rouleaux tronconiques 32 et 34, les rouleaux de pincement 22, 23 et la broche de reprise 30 sont en liaison d'entraînement par l'entremise de 30 mécanismes correspondants à poulies et courroies 36, 38, 40 (figure 1), avec l'arbre d'entraînement 41 d'un moteur électrique 42. On peut faire varier à volonté les vitesses de rotation de ces divers organes car il suffit uniquement de changer la dimension des poulies d'entraînement. Comme représenté, le rouleau tronconique de droite 32 est positivement 35 entraîné par le mécanisme 36 à poulie et courroie alors que le rouleau de gauche 34 est supporté sur un arbre 35 et est entraîné en rotation par le frottement de surface avec le rouleau entraîné 32. les rouleaux tronconiques -A0 ORIGINE 69 234S1 5 2012676 peuvent être fabriqués en des matériaux variés, capables d'assurer une progression positive du fil 21 selon le trajet prescrit. De préférence, le rouleau 32 peut avoir une surface dure et lisse, par exemple en acier inoxydable, aluminium ou matériau analogue, alors que la surface du rouleau 5 34 peut être en une matière moins dure, par exemple en caoutchouc, pour . assurer un serrage positif du fil entre les rouleaux. Le détecteur 20 comprend un bras de guidage articulé 50, interposé dans le trajet du fil sur le côté d'entrée des rouleaux tronconiques 32, 34, en vue de détecter la tension dans le tronçon du fil qui arrive 10 dans la zone de pincement entre les rouleaux et de régler la vitesse de progression du fil en modifiant la position du trajet le long de la surface des rouleaux tronconiques. Le bras 50 est supporté à pivot dans le sens de sa longueur sur un arbre 52 et présente un oeillet 53 formant un guide-fil à une extrémité, cet oeillet étant disposé de manière à guider 15 le fil 21 tangentiellement sur la partie périphérique éloignée de la surface du rouleau tronconique 34, de manière que ce fil passe autour d'une partie notable de la surface du rouleau 34, avant son admission dans la zone de pincement entre les rouleaux, en vue de.garantir un serrage positif du fil par ces rouleaux. Comme on peut le voir sur la figure 2, une variation de 20 la position du trajet le long de l'axe des rouleaux tronconiques (comme il est indiqué par les trajets en lignes brisées P' et P") augmente ou diminue la vitesse d'avancement du fil sur son trajet. A l'autre extrémité du bras de guidage 50, un contrepoids 56 est suspendu à l'aide d'un ressort 54 et produit un couple constant qui 25 sollicite le bras 50 en pivotement dextrorsum (en observant la figure 2) autour de l'arbre 52. Le ressort 54 joue le rôle d'un élément de compensation pour isoler la masse du contrepoids 56 et éviter un déplacement soudain de ce contrepoids pendant le pivotement du fil. Bien que le dispositif de solliltatiai du bras pivotant soit représenté sous forme d'un contrepoids 30 et d'un ressort associé, on pourrait utiliser tout aussi facilement d'autres agencements de nature à créer un couple constant dans le bras, comme par exemple un moteur à couple constant ou un autre organe élastique, ayant une constante de flexibilité relativement basse et travaillant sur un intervalle de déformations relativement réduit. Pour éviter un "sur-35 réglage" ou "un dépassement de réglage", dès que l'action correctrice a été détectée et que le mouvement du bras 50 a été amorcé, un dispositif d'amortissement,tel qu'un amortisseur pneumatique à piston 58 peut être 69 23451 é 2012676 incorporé et cet amortisseur est alors fixé au bras pour ralentir le mouvement de ce dernier. En fonctionnement, on déroule axialement le fil thermoplastique 21 de la cannette 24 et on le fait avancer positivement par les rouleaux 5 de pincement 22, 23 le long de la surface de la plaque chauffante 26, le fil étant sous une tension relativement faib'le et parfaitement libre de se contracter au cours du chauffage. Du fait que le fil est positivement amené dans la zone de chauffage par l'utilisation de rouleaux de pincement entraînés, les variations irrégulières de tension qui se produisent dans 10 le fil en mouvement en amont des rouleaux, en particulier pendant le déroulement du fil de son paquet, sont isolées de la zone de chauffage et on évite ainsi une élévation brutale et indésirable de la tension du fil aussi bien dans la zone de chauffage que sur la lame de frisage. Le fil chauffé qui quitte la plaque chauffante est entraîné par les rouleaux 15 tronconiques entraînés 32, 34 sur le bord de la lame de frisage 28, ce qui fait que le fil est continuellement courbé dans le sens de sa longueur et que des tensions latentes sont ainsi introduites dans ce fil. Le tronçon du fil qui quitte la lame de frisage se dirige vers le haut, passe à travers l'oeillet de guidage 53 ménagé dans le bras articulé et ensuite 20 autour de la surface des rouleaux tronconiques de pincement 32, 34. Pendant les périodes où la tension du fil sur le côté de sortie de la lame subit une augmentation provisoire, le bras de guidage 50 pivote sinistrorsum à 1'encontre de l'effort de rappel du contrepoids 56, et le trajet du fil sur la surface des rouleaux coniques est ainsi déplacé vers l'extrémité 25 de plus petit diamètre desdits rouleaux, ce qui a pour effet de réduire la vitesse d'enlèvement du fil de la lame et d'abaisser donc la tension du fil à une valeur préalablement choisie. De la même manière, une baisse provisoire de la tension du fil sur le côté de sortie de la lame provoque le pivotement dextrorsum du bras de guidage, si bien que le trajet du fil 30 se déplace en direction de l'extrémité de plus grand diamètre des rouleaux tronconiques et que par conséquent la vitesse d'enlèvement est augmentée et la tension choisie est maintenue. Pour assurer le maximum de sensibilité du bras de guidage 50 vis-à-vis des faibles variations de tension du fil, il est avantageux que 35 le trajet du fil entre la lame 28 et l'oeillet de guidage 53 soit sensiblement perpendiculaire au bras et à son axe de pivotement; d'autre part, on préfère que le tronçon du fil, entre l'oeillet 53 et la surface du copy] 69 23451 7 2012676 rouleau tronconique 34, soit maintenu sensiblement parallèle à l'axe de pivotement du bras de guidage 50» en vue d'assurer un mouvement optimal du fil sur la surface des rouleaux. Bien que l'appareil de frisage selon l'invention ait été décrit 5 comme comportant une plaque chauffante et une lame pour respectivement" chauffer et friser le fil en mouvement, on peut parfaitement utiliser d'autres dispositifs pour obtenir les mêmes résultats et sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'élément chauffant peut être un rouleau ou un tube chauffé et l'organe avec lequel le fil établit un contact super-10 ficiel de frottement pour en effectuer le frisage peut être une tige, un fil métallique, un ajutage à air ou encore une partie du fil en mouvement lui-même. D'autre part, la tension du fil sur le côté de sortie de la lame peut être détectée et réglée par d'autres éléments, par exemple à l'aide d'un transducteur électromécanique ou un transducteur "mêcanique-fluidique", 15 en combinaison avec un moteur à vitesse variable accouplé aux rouleaux ou cabestans de déroulement. Il ressort de ce qui précède que l'invention en assurant une tension uniforme permanente sur le côté de sortie de la lame de frisage, permet d'introduire des contraintes sensiblement uniformes dans le fil et 20 d'obtenir ainsi un fil à frisage uniforme. Du fait que des éléments sont également prévus pour amener positivement le fil dans la zone de chauffage, de manière à maintenir ce fil sous une tension reletlvement faible dans cette zone, on est assuré que le fil peut se contracter librement et cette particularité facilite encore l'introduction d'un frisage uniforme. 25 II va de soi que l'on peut apporter des modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits et qui sont représentés sur le dessin, sans sortir pour autant du cadre de cette invention. copy 69 23451 8 2012676 REVENDICATIONS 1. Procédé de frisage uniforme d'un fil thermoplastique en mouvement, caractérisé en ce que : a) on déroule continuellement le fil d'une source d'alimentation; 5 b) on amène positivement le fil dans une zone de chauffage afin d'isoler les tensions auxquelles le fil a été soumis pendant son déroulement de la source d'alimentation et de le maintenir sous une tension relativement faible dans la zone de chauffage pour en faciliter ainsi la contraction lors du chauffage; 10 c) on chauffe le fil dans cette zone entre ses points de transition du premier ordre et du second ordre; et d) on tire le fil chauffé sur une surface qui établit avec le fil un contact de frottement de manière à plier continuellement le fil dans le sens de sa longueur et à introduire des contraintes latentes dans 15 ce fil, tout en réglant la vitesse d'enlèvement du fil de ladite surface de contact de manière à maintenir une tension uniforme dans le fil quittant cette surface. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on règle la vitesse d'enlèvement du fil en détectant la tension dans le tron- 20 çon du fil qui quitte la surface de contact et en faisant varier la vitesse d'enlèvement du fil en réponse aux variations de tension dans ce tronçon. 3. Appareil de frisage uniforme d'un fil en mouvement selon le procédé des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend : a) un premier et un second dispositifs d'avancement du fil 25 placés à distance l'un de l'autre et servant à faire avancé positivement un fil le long d'un trajet déterminé; b) une zone de chauffage dans le trajet du fil entre les premier et second dispositifs d'avancement pour chauffer le fil introduit dans cette zone par le premier dispositif d'avancement; 30 c) un organe installé sur le trajet du fil entre la zone de chauffage et le second dispositif d'avancement pour venir en contact de frottement avec le fil chauffé en mouvement et plier continuellement ce fil dans le sens de sa longueur de manière à introduire des contraintes latentes dans ce fil; et 69 23451 2012676 d) un détecteur installé dans le trajet du fil entre ledit organe de frottement et le second dispositif d'avancement afin de détecter la tension dans le tronçon du fil, entre le dispositif et l'organe, et afin de régler la vitesse d'avancement du fil par l'entremise du second 5 dispositif d'avancement dans des conditions permettant de maintenir une tension uniforme du fil quittant l'organe de frottement, ce qui facilite l'introduction de contraintes uniformes dans ce fil. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe qui établit un contact de frottement avec le fil est une lame 10 présentant une arête relativement vive, le fil venant en contact avec cette arête qui est disposée de manière à plier le fil suivant un angle assez prononcé; en ce que le second dispositif d'avancement comprend deux rouleaux tronconiques de pincement qui sont entraînés et qui établissent un contact avec le fil sur une partie de leurs surfaces périphériques et 15 tirent le fil autour de l'arête de la lame; et en ce que le détecteur de tension et le régulateur associé comprennent un guide-fil prodie du dbtfe d*é(tfcrée des rouleaux tronconiques de pincement, ce guide étant mobile en réponse aux variations de tension dans le tronçon du fil entre l'àrête et les rouleaux tronconiques afin de modifier de façon correspondante la position 20 du trajet du fil sur la surface desdits rouleaux de manière à augmenter ou à diminuer la vitesse d'avancement du fil. 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dispositifs de détection et de réglage comprennent un organe allongé articulé dans le sens de sa longueur et présentant sur une extrémité un 25 dispositif pouvant venir en contact avec le fil, et un mécanisme qui pousse ledit organe pour le faire pivoter dans une première direction afin de supporter et diriger le fil dans la zone de pincement entre les rouleaux tronconiques, de sorte qu'une augmentation de la tension du fil provoque le pivotement de l'organe allongé et modifie ainsi l'emplace-30 ment du trajet du fil sur la surface des rouleaux tronconiques, pour provoquer ainsi une augmentation ou une diminution correspondante de la vitesse d'avancement du fil. 6. Appareil pour maintenir une tension uniforme dans un fil en mouvement , caractérisé en ce qu'il comprend : 35 - un dispositif pour faire avancer positivement le fil suivant un trajet désiré; et 69 23451 10 2012676 - un dispositif dans le trajet du fil sur le côté d'entrée de ce dispositif d'avancement pour détecter la tension du tronçon du fil arrivant vers ce dispositif d'avancement et pour régler la vitesse d'avancement du fil par ledit dispositif de manière à maintenir une tension 5 uniforme dans le fil sur le côté d'entrée du dispositif d'avancement. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'avancement du fil comprend deux rouleaux tronconiques de pincement qui viennent en contact avec le fil et un mécanisme qui fait tourner ces rouleaux de manière à faire avancer le fil entre eux; et en ce 10 que le détecteur et le régulateur comprennent un bras allongé articulé muni d'un guide-fil qui est éloigné du point d'articulation du bras, afin de diriger le fil en mouvement vers la zone de pincement entre les rouleaux tronconiques et un mécanisme pour pousser ce bras dans une première direc-tbn de pivotement de manière à supporter le fil en mouvement de façon que 15 l'accroissement de la tension du fil arrivant vers les rouleaux déplace le bras pour changer de façon correspondante le trajet du fil sur la surface des rouleaux tronconiques de manière à augmenter ou à diminuer sa vitesse d'avancement. '