Brevet FR2088527A1 — publié le 19720107

i 2088527 L'invention concerne un dispositif de filature centrifuge et, plus particulièrement, un perfectionnement apporté au tube de guidage d'un tel dispositif. Dans un dispositif conventionnel de filature centrifuge,les 5 fibres sont libérées ou séperées par un dispositif séparateur convenable et délivrées dans un appareil centrifugeur comportan■ une cavité dans sa zone de vitesse périphérique maximale, lesdi-tes fibres étant projetées fortement sur la paroi intérieure de cette zone de diamètre intérieur maximal, ces fibres étant en-10 suite reliées pour former un fil passant dans un tube de guidage coaxial à l'appareil centrifugeur, le mouvement de rotation de ce dernier opérant la torsion desdites fibres prélevées sur le gâteau de fibres déposé à l'intérieur du susdit appareil centrifugeur. Il est souhaitable de prévoir un tube de guidage ayant 15 une durée de vie importante pour obtenir une meilleure stabilité de filage avec moins de casses de fil, lorsqu'on utilise un dispositif filature centrifuge du type indiqué ci-dessus. Un juide-fil en acier au carbone a été monté sur l'orifice d'entrée du tube de guidage, afin de réduire au maximum les cas-20 ses de fil, mais, malgré cela, une continuité de filature suffisante n'a pu être que rarement obtenue. C'est pourquoi la présente invention prévoit un dispositif de filature centrifuge donnant une bonne continuité de filature. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un 2 5 dispositif de filature centrifuge pour lequel la fréquence de casses de fil est nettement abaissée en vue d'obtenir une bonne continuité de filage. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif de filature centrifuge présentant les caractéristiques 30 ci-dessus mentionnées, dans lequel un guide-fil monté sur le tube de guidage a un coefficient statique de frottement plus élevé que les guide-fils des dispositifs conventionnels, ce qui permet d'abaisser le taux de torsion minimal nécessaire pour réaliser une opération de filature correcte avec une bonne sta-35 bilité* Un autre objet encore de l'invention est de prévoir un dispositif de filature centrifuge présentant les caractéristiques ci-dessus mentionnées, dans lequel le guide-fil est constitué par de la céramique u un composé de céramique, ce qui permet 40 d'obtenir une bonne continuité de filature, une grande durée de COPV 71 17237 2 ' ' 2088527 vie et un coût de production peu élevé. Et l'invention pourri être mieux comprise encore à la lecture de la description détaillée qui suit relative à un mode de réalisation préféré, mais non limitatif, en faisant référence 5 aux dessins ci-annexés, dans lesquels : la fig. 1 est une coupe axiale schématique d'un dispositif de filature centrifuge conforme à l'invention ; la fig. 2 est une vue schématique en coupe d'un tube de guidage appartenant à ce dispositif ; 10 la fig. 3 montre une situation de fonctionnement particuliè re au cours de l'opération de retordage à l'intérieur du dispositif de filature centrifuge ; la fig. 4 est un graphique donnant les durées moyennes de temps s'écoulant entre les casses et les rattachages de fils en 15 fonction des coefficients de torsion desdits fils ; la fig. 5 est un graphique montrant les relations existant entre les nombres moyens de fibres dans une section transversale de fils et les nombres minimaux de torsions par inch (pouce anglais » 25,4 mm) nécessaires au filage. 20 la fig. 6 est un graphique montrant la relation existant entre la nature des matériaux constituant le guide-fil et, par conséquent, le coefficient statique de frottement et les nombres minimaux de torsions par inch nécessaires au filage. En se référant plus particulièrement aux dessins, la fig. 1 25 montre un dispositif de filature centrifuge comprenant un rouleau d'alimentation 1 et une platine de pression 2 coopérant pour délivrer une mèche 3 dans un dispositif de séparation de fibres 4. Un cylindre séparateur 5 tournant à l'intérieur du dispositif de séparation de fibres 4 peigne la mèche 3 pour donner des fi-30 bres séparées 6. Les fibres séparées 6 sont délivrées par un canal d'alimentation 7 dans un rotor de centrifugation 8 tournant à grande vitesse, par exemple à 30.000 t/m . Le tourbillon créé par cette vitesse de rotation élevée du rotor de centrifugation 8 augmente considérablement la force centrifuge s'exerçant sur ces fi-35 bres séparées, pour les projeter fortement contre la paroi intérieure 9, dans la zone de diamètre intérieur maximal du rotor de centrifugation 8, zone dans laquelle les fibres séparées 6 forment un gâteau de fibres 10. Au début de l'opération de filature ou après une casse, un 40 fil d'amorçage est inséré dans le rotor de centrifugation 8, par 71 17237 3 2088527 l'intermédiaire du tube de guidage 12. Le fil d'amorçage est connecté à une partie du gâteau 10 et tiré vers l'extérieur à une vitesse inférieure à la vitesse circonférentielle de la paroi intérieure 9 du rotor de centrifugation 8, cette vitesse de 5 sortie du fil étant, par exemple, de 30 m/mn. Ceci donne, pour le gâteau 10, une torsion par tour du rotor de centrifugation 8 pour former le fil 11. Dans le cas présent, avec une vitesse de rotation du rotor de centrifugation 8 égale h 30.000 t/mn et avec une vitesse de sortie de fil égale à 30 m/mn, ce fil 11 10 présente une torsion par millimètre, c'est-à-dire 25,4 torsions par inch . Comme le montre plus en détail la fig. 2, le dispositif de filature centrifuge comprend également un tube de guidage 12 co-axial au rotor de centrifugation 8. Un guide-fil 13 ayant une 15 surface de guidage très lisse 13a est prévu à l'ouverture d'entrée du tube de guidage 12 pour produire un contact doux entre le tube de guidage 12 et les fibres 10 du gâteau, fibres qui doivent être soumises à une torsion. Un disque séparateur 14 est monté sur le tube de guidage 20 12. Ainsi, les fibres séparées 6, délivrées dans le rotor de centrifugation 8, ne peuvent entrer en contact avec les fibres 10 du gâteau en instance de torsion pour devenir le fil 11. Pour éviter les casses des fibres 10, la face de guidage 13a du guide-fil 13 doit être le plus lisse possible. Pour obtenir 25 une surface de guidage suffisamment lisse, on utilise en général des guide-fils super-polis en acier au carbone. Les guide-fils en acier au carbone, ainsi polis, donnent une continuité de filature assez bonne dans le cas des fils de coton n" 20s Ne (En-glish Cotton Count). Cependant, lorsqu'il s'agit de fibres 30 plus fortes ou plus fines que celles correspondant au n° 20s Ne , les guide-fils en acier au carbone présentent une tendance regrets table à augmenter les casses de fil et à abaisser le nombre minimal de torsions par inch nécessaires pour une bonne filature. 11 s'ensuit que l'opération de filature présente alors qu'une 35 continuité relativement faible. Pour la filature d'un fil d'un numéro donné, à partir de fibres ayant également une épaisseur donnée, des augmentations de la vitesse de sortie du fil avec le rotor de centrifugation 8, tournant à une vitesse donnée, abaissent le nombre de torsions 40 du fil par inch et diminuent la durée moyenne existant entre 71 17237 4 2088527 les rattachages et les casses du fil. Par exemple, la fig. 4 montre le cas où un fil de numéro 30s Me est filé à partir de fibres de polyester de trois deniers. Lorsqu'un nombre de torsions, utilisé pour filer un fil sans casse pendant au moins 5 100 secondes, est déterminé en tenant compte du nombre minimal de torsions par inch nécessaires pour le filage , ce nombre minimal croit lorsque le nombre moyen de fibres dans une section transversale du fil décroit, abaissant ainsi, la stabilité de filage (voir fig. 5) . 10 Les casses de fil sont également provoquées par enchevêtre ment des fibres et par les impuretés existant dans le gâteau de fibres 10, entre la paroi intérieure 9 du rotor de centrifugation 8 et le guide-fil 13 ou bien par des fibres fourchues 15, comme le montre plus en détail la fig. 3. Dans ces cas, l'action de 15 retordage exercée sur le gâteau de fibres 10 par le rotor de centrifugation 8 n'est pas limitée à l'intérieur de l'espace régnant entre la paroi intérieure 9 et le guide-fil 13. Une action de retordage supplémentaire et non nécessaire intervient à l'intérieur du tube de guidage sur le guide-fil 13, de sorte que 20 les casses de fil augmentent, spécialement lorsque le nombre moyen de fibres du gâteau de fibres 10 devient faible, ce qui, en retour, accroît le nombre minimal de torsions par inch nécessaire au filage . La caractéristique fondamentale de la présente invention 25 est basée sur l'analyse de la relation existant entre le coefficient statique de frottement du guide-fil 13 et le nombre minimal de torsions par inch nécessaires à la filature. Dans la présente invention, un matériau céramique ou un matériau céramique composite est utilisé pour constituer le guide-fil 13, ce matériau 30 céramique ou ce matériau céramique composite présentant le coefficient statique de frottement le plus convenable tout en présentant également une longévité maximale, de sorte qu'une bonne continuité de filature avec moins de casse de fil peut être obtenue pour la filature d'un fil dans certaines limites d'épais-35 seur de fibres. Sur la fig. 6, on a montré la relation existant entre les coefficients statiques de frottement désignés par jx et les nombres minimaux de torsions par inch nécessaires à la filature (désignés par T) de fils de numéros 20s Me, 30s Ne ou 35s Ne, 40 en partant de fibres de polyester de trois deniers, le guide- 71 17237 5 2088527 fil 13 étant constitué, soit par du polyformaldéhyde, soit par du polycarbonate, soit --ar de l'acier au carbone, soit par de la céramique H, soit par de la résine époxy, soit par de la céramique L, soit par tout matériau équivalent. 5 II faut observer dans la figure 6 que, lorsque le coeffi cient statique de frottement est plus élevé, le nombre minimal de torsions par inch nécessaires à la filature devient plus faible, ce qui assure une meilleure continuité de fonctionnement. Les valeurs mesurées du coefficient statique de frottement dif-10 fèrent selon les conditions d'essai et les chiffres de la fig. 6 sont obtenus par la mesure de la force de frottement d'un fil tordu à partir de fibres de polyester avec une force de traction de 300 g , en appliquant la méthode Roder. C'est pourquoi ces chiffres peuvent être considérés suffisamment bons pour ef-15 fectuer la comparaison entre les coefficients statiques de frottement des différents matériaux ci-dessus pouvant constituer les guide-fils. Dans quelques cas pratiques, les céramiques L: et H sont obtenues en frittant respectivement à 1.150°C pendant 10 heures 20 et à 1260°C pendant 10 heures, un silicate double d'aluminium-lithium. Les guidft-fils constitués par ces matériaux montrent des coefficients statiques de frottement plus grands que ceux des guide-fils constitués par de l'acier au carbone, guide-fils utilisés jusqu'à présent. Ceci abaisse le nombre minimal de tor-25 sions par inch nécessaire à la filature, diminue les casses de fil dans la filature des fils numéros 20s Ne, 30s Ne et 35s Ne et augmente la continuité du processus de filature. Les matériaux céramiques sont également prévus avec des compositions telles que leur coefficient statique de frottement, ainsi que leur fa-30 cul té de résistance à l'usure, puissent être contrôlés aise^msnt en fonction de leur température de frittage. De plus, bien que la résine époxy permette une bonne continuité de filature, comme le montre la fig. 6, sa résistance à l'usure est très faible de sorte que ce matériau ne doit pas être recommandé pour cet usage. 35 II a été reconnu qu'un matériau fritte composé d'une poudre céramique mélangée à un métal tel que le chrome, s'adapte bien à la fabrication des guide-fils. Un tel matériau convient particulièrement pour obtenir une bonne continuité de .filature lorsque de l'électricité statique est produite en cours d'opération. 40 Dans la réalisation préférée décrite ci-dessus, le guide-fil 71 17237 6 2088527 est monté sur l'ouverture d'èntrée du tube de guicàge, mais cette ouverture d'entrée peut être réalisée sous une autre forme préférée en céramique ou en céramique composite. Il est bien entendu que de nombreux changements et modifications peuvent être apportés à la réalisation préférée décrite ci-dessus sans pour cela s'écarter de l'esprit jt du domaine d'application de l'invention. 71 17237 7 2088527 REVENDICATIONS 1. Dispositif de filature centrifuge comportant un rouleau aliraenteur et une platine d'appui coopérant pour délivrer une mèche dans un dispositif de séparation de fibres comportant 5 un cylindre de séparation, un rotor centrifugeur pour projeter les fibres séparées délivrées par ledit dispositif de séparation de fibres contre les parois d'une cavité prévue dans ledit rotor, et un tube de guidage pour guider vers l'extérieur m fil retordu à partir dudit rotor centrifugeur, ledit tube de guidage 10 étant co-axial à ce rotor, le susdit dispositif de filature étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre un guide-fil constitué par un matériau céramique, guide-fil qui est monté sur l'orifice d'entrée du susdit tube de guidage. 2. Dispositif de filature selon la revendication 1, ca- 15 ractérisé en ce que ledit guide-fil est constitué par un silicate double d'aluminium et de lithium fritté à 1150 °C pendant dix heures* 3. Dispositif de filature selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit guide-fil est constitué par un silicate 20 double d'aluminium et de lithium fritté à 1260 *C pendant dix heures. 4. Dispositif de filature selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit guide-fil est constitué par un matériau céramique composite comprenant un matériau métallique » 25 5. Dispositif de filature selon la revendication 4, carac térisé en ce que ledit matériau métallique est le chrome. 6. Dispositif de filature selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube de guidage est constitué par un matériau métallique. 30 7. Dispositif de filature centrifuge comportant un rouleau alimenteur et une platine d'appui coopérant pour délivrer une mèche dans un dispositif de séparation de fibres comportant un cylinare de séparation, un rotor centrifugeur pour projeter les fibres séparées délivrées par ledit dispositif de séparation 35 de fibres contre les parois d'une cavité prévue dans ledit rotor, et un tube de guidage pour guider vers l'extérieur dudit rotor centrifugeur un fil retordu, ledit tube de guidage étant co-axial audit rotor, le susdit dispositif de filature étant caractérisé en ce que l'orifice d'entrée dudit tube de guidage est 40 en matériau céramique. 71 17237 8 2088527 8. Dispositif de filature selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée dudit tube de guidage est en silicate double aluminium-lithium fritté à 1150°C pendant dix heures. 9. Dispositif de filature selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit orifice d'entrée dudit tube de fuidage est en silicate double aluminium-lithium fritté à 12600C pendant dix heures. 10. Dispositif de filature selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit orifice d'entrée dudit tube de guidage est en matériau céramique composite comprenant un matériau métallique. 11. Dispositif de filature selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit matériau métallique est le chrome.