Brevet FR2027488A1 — publié le 19700925

i 2027488 ta présente .invention se rapporte d'une" façon générale au traitement de fils et elle concerne plus particulièrement un dis- . positif de relaxation de: fils composés de matières polymères thermoplastiques. 5 lors de la production. de fils-filamentaires continus en une matière thermoplastique artificielle' ou* synthétique, on soumet ces fils a un procédé d'étirage ou- d'extension sous tension, après quoi il est habituellement indispensable de soumettre le-^il à une détente ou relaxation, partielle ou complète, soit pour développer 10 des propriétés physiques désirées, comme par exemple une moindre tendance au retrait du fil traité, soit poui- créer un autre effet, tel que le gonflement ou le frisage des filaments constituant le fil lorsque 'ces filaments possèdent une tendance inhérente au retrait pour prendre une forme frisée sous faible tension, éventuel-15 lement avec l'aide de la chaleur. - Jusqu'à maintenant on effectuait une telle relaxation soit par un procédé discontinu dans lequel on recueille provisoirement le fil en un paquet d'un type quelconque, de nature à permettre un certain degré de contraction, soit par un procédé- continu de trai-20 tement du fil en mouvement à l'aide d'un dispositif quelconque d'éjection de fluide chaud. Ces deux procédés, et surtout le dernier, présentent des inconvénients en ce que les propriétés du fil peuvent ne pas, être tout-à-fait parfaites, surtout lorsque les matières sont sujettes à l'effet de cristallisation par l'effet de la chaleur. 25 Selon la présente invention, un appareil de' détente d'un fil en mouvement composé d'une matière polymère thermoplastique comprend un moyen d'amenée du fil, un dispositif de tension par fluide, un moyen pour introduire un fluide gazeux sous pression dans le dispositif de tension par fluide et une zone de chauffàge com-30 portant des moyens pour• réduire la tension du fil pendant, son passage à travers la zone de chauffage.. ... Le fil peut être introduit dars le dispositif de tension à fluide directement à partir du rouleau d'étirage d'un métier à étirer, ou bien le fil peut être provisoirement mis en paquet sous 35 tension et ce paquet sert ensuite à alimenter le dispositif de tension à travers une porte de tension ou à travers ion ensemble d'un rouleau d'entraînement et d'un rouleau de pincement. 'On préfère d'ailleurs le procédé continu du premier type. 69 45719 2 2027488 Un dispositif de tension selon l'invention comprend un ajutage aspirateur ou éjeeteur qui peut prendre plusieùrs formes différentes. Suivant une forme de" construction, le ' dispositif comprend, un. passage ayant un..alésage étroit pour l'entrée du fil'et le fil 5 est aspiré dans ce passage par la dépression'créée à l'intérieur de .-celui-ci- grâce à l'admission d'un fluidè gazeux "non chauffé ou chauffé sous pression en un point situé en aval de celui d'entrée du;-fil,- le. fluide traversant le passage dans une direction sensiblement vers l'aval. On utilise du fluide sous'pression de nature 10; à établir la tension voulue pour dérouler le fil de sa source d'a-■ ■ limentation et l'amener dans le passage afin de le faire avancer à travers celui-ci jusqu'à la. zone de chauffage qui lui fait suite. - ' Suivant une autre forme de réalisation du dispositif de ten sion à fluide, le tube ou passage d'entrée du fil est relativement 15 court et est entouré par l'extrémité ouverte d'un tube un peu plus ■ ■grand..La jonction entre les deux tubes est enfermée dans une chambre qu'on alimente en fluide gazeux sous pression. Le fluide pénètre dans le grand tube à travers l'espace entre les deux tubes et, au cours de son passage à travers le plus grand tube/ ce fluide crée 20 une dépression dans le passage du fil, ce qui a pour effet d'aspi-^rer le fil dans ce passage, en le tendant et en le'faisant avancer . à travers le grand tube jusqu'à la zonë de chauftàgë. le fluide gazeux alimentant la chambre qui entoure la jonction dés deux tubes peut être non chauffé ou chauffé et, dans ce dernier cas, le flui— 25 de peut être.distribué sous une pression adéquate pour aspirer une .quantité suffisante d'air ambiant non chauffé dans le tube du fil, conjointement:, avec le fil, de sorte qie ce fil qui est sous tension avant d'entrer dans la zone de chauffage ou la terision est réduite, n'est pas soumis à l'action de la chaleur. Si l'on traite des 30 fils cristallisables par la chaleur, par exemple un téréphtalate de polyéthylène, on préfère que l'appareil selon l'invention fonctionne avec de l'air non chauffé ou bien avec dé l'air chauffé mais suivant la technique décrite en dernier lieu. Une forme préférée de la construction de la zone de chauffa-35 ge selon l'invention comprend une enceinte directement raccordée au passage de sortie du fil du dispositif tendeur ,"" la section transversale de cette enceinte étant supérieure à celle' du' passage, le fil étant introduit dans l'enceinte à 1'aide~ d'un tube'rôtatif dont la sortie est orientée radialement ou tangentiellement vers l'ex- 69 457!9 3 2027488 térieur, c'est-à-dire en s'éloignant de l'axe de l'enceinte. On chauffe l'enceinte par des moyens convenables, par exemple à l'aide d'une chemise à vapeur chaude ou à l'aide d'éléments chauffants électriques installés à l'extérieur. Par ce moyen, on aboutit à 5 une baisse de pression et de vitesse du fluide à mesure que celui-ci se détend dans l'enceinte, ce qui permet la détente du-fil et sa chute à travers l'atmosphère chaude de l'enceinte dans un état sensiblement exempt de tension. Lors du fonctionnement le plus efficace d'un appareil de ce genre, on préfère que le fil sorte du tube 10 rotatif à une vitesse suffisante pour être entraîné à travers l'intervalle ménagé entre l'extrémité du tube et une paroi de l'enceinte chauffée et que ce fil heurte la paroi de l'enceinte, de préférence tangentiellement, avant de poursuivre sa descente à travers l'atmosphère chauffée. Cet intervalle peut être relativement petit, 15 par exemple de 3 à 5 mm. Dans ces conditions, le fil suit un trajet plus stable et même 1111 trajet en hélice à travers la zone de chauffage et le procédé de détente se déroule d'une façon plus efficace. La partie de la paroi de l'enceinte avec laquelle le fil vient en contact doit être lisse et exempte d'irrégularités qui pourraient 20 accrocher le fil et on peut même soumettre cette paroi à un traitement spécial pour en réduire le degré de frottement ; par exemple, on peut revêtir cette partie de paroi d'une couche de polytétraflu-oréthylène. En remplacement d'un tube rotatif pour la sortie du fil, on peut utiliser un tube fixe qui dirige le fil suivant un angle-25 tangentiellement contre une paroi de l'enceinte, ou bien on peut employer un tube qui oscille en un mouvement de va-et-vient de sorte que le fil emprunte un trajet eri zig-zag dans la zone de chauffage. ■ Un appareil du "type précédemment décrit dans lequel le fil 30 en cours de détente est obligé de suivre un trajet sinueux à travers une enceinte chauffée, offre l'avantage particulier.de permettre l'exécution continue du traitement de détente sans interrompre le mouvement et en même temps de permettre une variation importante de la durée du traitement sans modifier la longueur de l'enceinte, 35 c'est-à-dire par le simple expédient d'un réglage de la longueur du trajet du fil dans l'enceinte chauffée. On effectue un tel réglage, par exemple, en modifiant la vitesse de rotation ou d'oscillation ou en changeant le rayon de rotation ou l'amplitude d'oscillation du tube de distribution du fil, ou encore en changeant le 69 45719 4 2027488 rapport entre la vitesse d'amenée du fil dans la zone de détente et la vitesse de soutirage du fil de cette zone. Ce dernier rapport est appelé "rapport de détente". Suivant une variante de construction de la zone de chauffa-5 ge, le fil qui sort du dispositif de tensiorT est admis dans un passage extérieurement chauffé dont la section peut être ou bien uniformément plus grande ou bien régulièrement croissante. Dans ce dernier cas, l'angle d'évasement ne doit pas normalement dépasser 10°. Dans un appareil de cette nature, la vitesse et la pression 10 du fluide d'entrée qui entraîne le fil, subissent une diminution rapide ou régulière de sorte que la tension du fil commence à disparaître et que ce fil est détendu sous,l'effet de la chaleur. On détermine la longueur de la zo ne de chauffage pour assurer une détente adéquate et cette dernière est également tributaire de la 15 température dans la zone de chauffage. L'enfilage du fil en mouvement dans Un dispositif de tension à fluide, dont la manipulation est assurée par un collecteur provisoire, par exemple un pistolet à succion,peut être facilité par la présence d'une fente longitudinale étroite dans le dispositif tendeur-et dans la zone de dé L'air constitue le fluide le" plus avantageux pour la mise en oeuvre* de l'invention, mais on peut employer d'autres gaz n'ayant pas de répercussion fâcheuse sur les polymères thermoplastiques. Au lieu de chauffer extérieurement la-zone de chauffage on 25 peut employer Tin écoulement lent (en équi-courant ou à contre-cou-rant) de gaz chaud, à condition que le fil en cours de détente ne soit pas perturbé par le gaz chaud. Dans ce dernier cas, la. vapeur d'eau et surtout la vapeur sèche peut être utilisée comme gaz de chauffage. 30 On peut recueillir le fil qui sort de la zone de chauffage à l'aide d'un dispositif coînmode quelconque qui ne permet pas à la tension de reprise de se propager en sens contraire, c'est-à-dire de revenir dans la zone de détente. Par exemple, on peut utiliser deux rouleaux pressés en contact étroit l'un contre l'autre et pré-35 sentant, de préférence, une surface recouverte d'une matière élastique, c'est-à-dire l'ensemble d'un rouleau d'avancement et d'un rouleau de pincement, et par ce moyen on peut contrôler le degré de détente en réglant les.vitesses relatives de cet ensemble de rouleaux et de celui des dispositifs d'amenée du fil dans la zone de 69 45719 5 2027488 détente. D'autres buts et avantages de l'invention rassortiront de la description qui va en être faite ci-après en se référant aux dessins annexés sur lesquels : 5 La figure 1 est une coupe d'une forme de réalisation préfé rée d'un appareil de détente,Ans lequel on utilise un écoulement ■. à contre-courant d'air chaud pour détendre un fil qui est amené par l'entremise d'un tube rotatif ; et La figure 2 est une coupe d'un appareil de détente dans le-10 quel la détente est effectuée dans une enceinte à divergence -uniforme. A la figure 1, un dispositif .de tension de fil comprend un tube d'entrée 2 du.fil ayant un alésage étroit, dont l'extrémité inférieure ouverte est espacée d'une faible distance à partir du 1 5 passage d'entrée 3 d'une enceinte environnante 4 qui reçoit du fluide sous pression en 5. Le passage de sortie 3 est accouplé par un raccord à rotule 6 à un tube rotatif dont l'extrémité inférieure est coudée en direction, d'une paroi d'un récipient cylindrique extérieur 8 ayant une section transversale beaucoup plus grande. Une 20 poulie 15 est montée à l'extrémité supérieure du tube 7 et permet de faire tourner ce tube à l'aide d'un mécanisme d'entraînement convenable (non représenté). Le récipient 8 est .ouvert à son extrémité inférieure et est fermé à son extrémité supérieure à l'exception d'une ouverture à travers laquelle s'étend le tube 7 et de deux pe-25 tites fentes 9 proches du point d'entrée du tube,rotatif 7. Une bagué creuse 10 est montée autour de l'extrémité inférieure du récipient 8 et sa. paroi interne -11 ^est construite en un métal fritté ou en un-autre matériau poreux possédant une résistance mécanique suffisante, un conduit 12 d'entrée de fluide chaud étant raccordé 30 à cette bague. A une certaine distance au-dessous de l'extrémité ouverte du récipient 8, est monté un rouleau d'enlèvement 13 contre lequel est solidement pressé un rouleau de pincement 14 revêtu de caoutchouc. - - _ . En fonctionnement-, un fil 1 est. déroulé d'une_ ^source d'ali-35 mentation (non représentée) et pénètre, dans le tube d'entrée 2 sous l'effet de la succion créée dans ce , tube. par passage du fluide comprimé provenant de l'entrée 4 et sortant, par le passage 3 après a-voir traversé le petit intervalle ménagé entre le tube 2 et le passage 3• Le fil qui est entraîné par le fluide à.travers le.tube ro 69 45719 6 2027488 tatif sort de celui-ei et vient heurter la paroi du récipient 8, la progression se faisant suivant des spires hélicoïdales, pratiquement uniformes à travers l'atmosphère de fluide chauffé dans l'enceinte 8, ce fluide étant admis à partir de la bague 10 sous 5 • forme d'un courant ascendant régulier qui traverse la paroi poreuse 11. la vitesse ascendante de. l'air est réglée -à-une faible valeur par la pression dans la bague 10 ; la dimension des fentes 9 peut également être réglable. Le fil détendu qui sort de_11 enceinte 8 pexit se refroidir par conveetion naturelle-lors de son pas-10 sage vers les'rouleaux 13 et 14» ou .bien par un courant induit d'air froid appliqué après les rouleaux 13, H, de préférence suivant un mode qui ne permet pas le développement de la tension dans le fil aussi longtemps que celui-ci est tiède ou chaud. Le fil détendu passe entre les rouleaux de pincement 13, 14 pour aboutir à 15 un mécanisme de reprise d'un type classique (non représenté), la tension de bobinage étant bloquée dans la fente de pincement. Sur. la figure 2, .une enveloppe cylindrique 15 porte les divers organes de l'appareil d'une façon aisément démontable. Un couvercle 16-emboîté dans l'extrémité supérieure de l'enveloppe 15 et 20 retenu en place par des vis 17, présente symétriquement un certain nombre dè trous 18 pour l'entrée du fluide de travail. Un tube 19 d'entrée du fil traverse un trou central du couvercle 16 et débouche sur une certaine distance dans l'intérieur de l'enveloppe 15. A l'intérieur de l'enveloppe 15 et à une petite distance du côté 25 inférieur du couvercle 16 (cette distance étant déterminée par une bague d'entretoisement 20), est monté un plateau diffuseur 21, par exemple en métal fritte, par l'entremise d'un manchon 22 dans lequel l'extrémité de sortie du tube 19 peut passer pour pénétrer dans une cavité 30 formée à l'extrémité supérieure d'un bloc 23 30 qui porte l'extrémité supérieure d'un passage divergent 24 pour le fil en communication avec la cavité 30 et ce bloc est installé dans l'enveloppe 15 par l'intermédiaire d'un tube d'espacement 25 retenu dans l'enveloppe par des vis 26. La partie principale inférieure du passage 24 qui pénètre dans l'extrémité inférieure de 35 l'enveloppe 15 est supportée par des consoles 27 rapportées à l'enveloppe 15 et est entourée d'un serpentin de chauffage (non représente). Une petite gorge 28 dans le sommet du bloc 23 permet de faire passer un manomètre ou autre outil de mesure à travers un taraudage 29 ménagé dans l'enveloppe 15. En fonctionnement, le 69 457î9 7 2027488 fluide comprimé qui est admis dans les trous 18, traverse le plateau diffuseur 21, pénètre dans la cavité 30 et ensuite-dans le passage 24, de sorte qu'une succion est créée dans le tube 19-pour aspirer un fil (non représenté) et le tendre dans le tube 19, a-5 près quoi le fil est avancé à travers le passage 24 à une vitesse décroissante et dans des conditions d'une détente de plus en plus poussée. Le fil détendu qui sort par l'extrémité inférieure du passage 24 peut être repris et bobiné en un paquet, de même que dans la première forme de réalisation. 10 Des fils composés de fibres ou filaments en un ou plusieurs polymères thermoplastiques quelconques peuvent être détendus dans l'appareil selon l'invention, comme par exemple des polyesters, dèâ" " polyamides, des polyoléfines ou des copolymères de deux ou plusieurs constituants de ces catégories. 15 Des fils composés de filaments conjugués, c'est-à-dire de deux ou plusieurs constituants placés sur le mode contigu, soit en juxtaposition, soit suivant un montage à âme et gaine, le long des filaments, possèdent une tendance inhérente à se contracter à une forme frisée lors de la détente, si les composants possèdent des 20 pouvoirs différents de retrait. De même, les filaments qui ont été soumis à des traitements préalables, par exemple a un refroidissement ou un chauffage asymétrique, possèdent également une tendance inhérente au retrait. Aussi bien les fils de l'une que de l'autre catégorie peuvent être avantageusement détendus par le procédé selon 25 l'invention et on obtient des bonnes propriétés de gonflement èt de frisage dans le cadre d'un procédé continu. . Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son 50 cadre. 69 45719 8 2027488 REVENDICATIONS 1. Appareil de détente d'un fil en mou.vem.ent composé d'une matière polymère thermoplastique, caractérisé en ce qu'il- comprend un moyen d'amenée du fil, un dispositif de tension par fluide, un 5 moyen pour introduire un fluide gazeux sous pression dans le dispositif de tension par fluide et une zone de chauffage comportant des moyens pour réduire la tension du fil pendant son passage à travers la zone de chauffage. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 le dispositif de tension par fluide comprend tin passage pour le fil et des moyens d'admission dans ce passage d'un fluide sous pression et d1 orientation dudit fluide dans la direction désirée de la pro*-gression du fil. 3. Appareil selon la revendication 2] caractérisé en ce. que 15 le moyen d'introduction du fluide comprend un passage raccordé à une source de fluide sous pression débouchant dans ledit passage de fil» 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que-le moyen d'introduction du fluide comprend un second passage au-dessous du passage du fil, sensiblement coaxial à celui-ci et ayant un 20 alésage plus important dans lequel débouche le passage du fil et qui en forme le prolongement, la jonction des deux passages étant raccordée à une source de fluide sous pression. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la zone de chauffage et le moyen de rédue- 25 tion de la tension du fil comprennent une enceinte dont la section transversale est plus grande que celle du passage du fil, cette en- • ceinte étant chauffée extérieurement ou permettant le passage d'un courant de fluide chauffé, et un passage rotatif ou oscillant relié au passage du fil et qui dirige le fil vers l'enceinte suivant un 30 trajet sinueux ou en zig-zag. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le passage dirige le fil vers une paroi de l'enceinte. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie de la paroi de l'enceinte contre laquelle le fil est diri- 35 gé a été traitée de manière à lui conférer un faible coefficient de frottement. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite partie de la paroi de l'enceinte est recouverte de polytétra-fluoréthylène. 69 45719 9 2027488 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé èn ce que le courant de fluide .chauffé passe à travers l'enceinte dans le même sens ou dans le sens opposé à celui de la progression du fil à travers l'enceinte» 5 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4» caractérisé en ce que la zone de chauffage et~les moyens pour réduire la tension du fil comprennent un passage extérieurement chauffé qui peut avoir, soit une section transversale uniforme plus grande que celle du passage du fil, soit une section transversale qui 10 augmente uniformément à partir de celle du passage du fil. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que la zone de chauffage comprend un passage divergent dont la divergence ne dépasse pas 10°. 15