Brevet FR2096420A1 — publié le 19720218

La présente invention se rapporte à un nouveau procédé et à un nouvel appareil pour traiter des fils textiles afin d'augmenter leur volume, et concerne plus particulièrement un procédé et un appareil pour " gonfler " des fils textiles en bobines. Un procédé courant pour gonfler les fils textiles est le procédé de teinture en écheveau. Dans ce procédé, le fil devant être gonflé est bobiné en écheveaux à partir de bobines ou de cônes et les écheveaux sont placés sur un grand support en les enfilant sur des perches horizontales. On place les supports ainsi chargés d'écheveaux dans le bain de teinture afin de teindre le fil et pour, en même temps, le "gonfler". Après les opérations de teinture et de gonflage, on soumet les écheveaux à une centrifugation pour en extraire l'excès de liquide, puis on les réenroule en bobines qui sont séchées dans un four avant 1*expédition. La présente invention apporte un nouveau procédé et un nouvel appareil pour gonfler un fil enroulé en une bobine ayant un degré dtuniformité élevé. L'invention apporte aussi un nouveau procédé pour produire des fils de polyester ayant un volume sensiblement plus élevé que-celui pouvant être obtenu par la teinture en écheveaux. Un autre avantage de l'invention est que le gonflage en bobines se prête aux traitements ultérieurs de teinture sous pression. L'invention a également l'avantage que le gonflage de bobines séparées permet de placer l'appareil de gonflage près du bobinoir. Selon l'invention, un procédé pour augmenter le volume d'un fil, c'est-à-dire, pour gonfler ce fil en bobines consiste à soumettre le fil, enroulé en une bobine pratiquement sans tension, à l'action d'un fluide chaud sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. De préférence, on fait passer le fluide à travers la bobine de fil de l'intérieur vers l'extérieur et, de préférence, la trajectoire d'écoulement du fluide- est avancée le long de la bobine d'une extrémité à l'autre de celle-ci. Le fluide utilisé est, en général, un fluide aqueux et, en particulier, de la vapeur. 71 22745 2 2096420 Les bobines de fil adaptées à êtregonflées par le procédé de l'invention sont des bobines dans lesquelles . le fil n'est pratiquement pas tendu. Dans un mode de bobinage qui peut être utilisé avec satisfaction, le fil est dis-5 posé autour d'un noyau central suivant une trajectoire hélicoïdale, de façon à former une bobine composée d'une série ascendante de boucles ou de spires dans lesquelles le fil est adjacent au noyau le long d'une partie de chaque boucle et est adjacent à la périphérie de la bobine, le long d'une -]o autre-partie de celle-ci. Des exemples de modes de bobinage appropriés sont représentés sur les figures 3-5 du brevet américain Polak n° 2.404.742, la disposition illustrée par la figure 5 étant préférable. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- 15 vention ressortiront de l^&escription qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : - les figures 1 à 9 illustrent_schématiquement les étapes successives du procédé de l'invention; 20 - la figure 10 est une perspective éclatée d'un appareil pour l'exécution du procédé de gonflage de l'invention ; - la figure 11 est une perspective éclatée de l'appareil de la figure 10, pendant une autre étape du procé- 25 dé selon l'invention; - la figure 12 est une vue latérale agrandie de l'appareil de la figure 10; - la figure 13 est une vue en coupe agrandie du dôme de l'appareil de la figure 10; 30 - la figure 14 est une coupe suivant la ligne 14-14 de la figure 13; et, - la figure 15 est une vue en plan partielle agrandie du support de la bobine, suivant la ligne 15-15 de la figure 12. 35 En se référant aux figures 1 à 9» on voit que le fil, qui se présente sous la forme d'une bobine pratiquement sans tension 11 formée sur un noyau 12, est placé sur 71 22745 3 2096420 un support ou sur une base 13t le noyau étant disposé au-dessus d'une buse mobile 14. Sous la bobine 11 et autour de la buse 14 est disposée une chambre d'insufflation 15. La base 13 comporte une bordure périphérique 17 qui s'appli-5 que contre la bordure 18 d'un dôme 19. Le dôme 19 possède un conduit 20 permettant d'introduire un gaz inerte et aussi, un manomètre 21. Le dôme possède, en outre, une partie intérieure conique 22. Un conduit 23 pour évacuer les gaz du voisinage de la bobine est raccordé à la base 13. Comme le 10 montre la figure 2, le dôme 19 est disposé au-dessus de la bobine 11 de sorte que le cône 22 est au contact de celle-ci, tandis que sa bordure 18 s'applique contre une bordure 17 pour former une chambre de traitement. Sur la figure 3, un courant d'air est introduit par le conduit 20 pour pressuri-15 ser la chambre. La figure 4 montre le commencement de l'étape de.traitement avec un fluide chaud, par exemple^ avec de la vapeur, qui est injecté par la buse 14 dans la chambre d'insufflation 15. Ce courant de vapeur peut avantageusement être introduit dans la chambre d'insufflation 15 avant de commencer 20 le traitement par la vapeur afin de s'assurer que la vitesse de la vapeur et la température de la buse 14 sont dans les limites prévues avant que la vapeur vienne au contact du fil et avant que la buse se soit déplacée à l'intérieur de la bobine 11 comme le montre la figure 5. Ceci est particulièrement im-25 portant lorsqu'on traite les fils de polyester qui, en général, ne peuvent pas être gonflés complètement lorsqu'un gonflage partiel s'est produit prématurément. Le passage de la vapeur à travers la bobine provoque un retrait et un gonflage du fil qui réduit les dimensions de la bobine pendant le pas-30 sage de la buse à travers celle-ci. Ceci est représenté sur les figures 5 et 6. Après le traitement par la vapeur, on rétracte la buse 14 de l'intérieur de la bobine, comme le montre la figure 7 et on introduit un courant de gaz inerte dans la chambre par le conduit 20. Le condensât et la vapeur qui res-35 tent dans la chambre de traitement sont évacués par le conduit 23. Comme le montrent les figures 8 et 9» on continue d'introduire le gaz inerte pendant que le dôme 19 s'écarte de la bobine 71 22745 2096420 gonflée 11.' . On enlève ensuite la bobine 11' de la base 13 et on répète la suite d'opérations ci-dessus avec une nouvelle bobine de fil. La série d'opérations décrites ci-dessus, et 5 qui sont représentées sur les figures 1 à 9» sont importantes pour obtenir un degré élevé de gonflage lorsqu'on traite des fils difficiles à gonfler, comme ceux contenant des fibres de polyester, mais cette séquence peut être simplifiée lorsqu'il s'agit de fils faciles à gonfler. C'est ainsi, par 10 exemple, que les fils acryliques peuvent être gonflés sans pressuriser auparavant la chambre avec un gaz inerte, comme représenté sur la figure 3. De plus, il n'est pas essentiel que le traitement par le fluide soit effectué pendant que la buse se déplace à travers le noyau 12 de la bobine. En effet, 15 le traitement par la chaleur pourrait être accompli alors que la buse 1-4 est à sa position supérieure comme représenté sur la figure 6; en variante, le fluide chaud pourrait être introduit par le conduit 20, la buse étant supprimée. Cette simplification -du traitement est généralement permise avec des fils 20 qui gonflent facilement et qui peuvent être gonflés par des procédés connus, tels que la teinture en écheveaux. Toutefois, comme il a été souligné ci-dessus, dans le cas de fils de polyester, qui ne peuvent pas être gonflés dan^ùne large mesure par un procédé de teinture en écheveaux, il est préférable de 25 prévoir une mise en pression initiale et le traitement particulier par la vapeur utilisant une buse mobile comme représenté sur les figures 4 et 5. Les étapes de traitement prévues plus particulièrement pour gonfler des fils de polyester consistent à exposer 30 ces fils à un gaz inerte, sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, avant l'étape de traitement par là chaleur. Comme gaz appropriés pouvant être utilisés à cette fin, on peut citer l'air, l'azote, le bioxyde de carbone, l'argon et des gaz analogues qui sont sans action sur le fil. Itexposi-35 tion au gaz inerte et le traitement par un fluide chaud qui suit sont tous deux exécutés sous une pression positive, par exemple, sous une pression comprise entre environ 0,140 et 71 22745 5 2096420 3,5 kg/cm2 et, de préférence., entre 0,350 et 1,75 kg/cm2. Bien que le traitement par 1q gaz inerte soit généralement exécuté à la température ambiante, le traitement par le fluide chaud s'effectue sous une température élevée, généralement 5 comprise entre environ 100 et 140°C. Lorsque le traitement par le fluide de la bobine de fil s'effectue pendant qie la buse se déplace à travers celle-ci, d'une extrémité à l'autre, il est préférable que la buse comporte un orifice faisant, passer le fluide à tra-10 vers la bobine de l'intérieur vers l'extérieur avec une vitesse suffisante pour gonfler uniformément le fil. C'est ainsi, par exemple, qu'un débit d'écoulement de la vapeur compris entre environ 2,25 et 11,5 kg/mn peut avantageusement être utilisé. Il est avantageux que l'orifice de la buse dévie le flui-15 de légèrement, vers le bas ou vers l'arrière pendant le passage à travers la bobine. Un appareil préféré pour exécuter le procédé de gonflage de l'invention est illustré par les figures 10 à 12 du dessin. Sur la figure 10, on voit une bobine de fil 30 pla-20 cée sur un support 31 disposé au-dessus d'une base 32. Un dôme 33 est disposé concentriquement au-dessus de la bobine 30 et peut se déplacer longitudinalement pour venir au contact de la base 32. Le mouvement du dôme 33 est réalisé au moyen d'un cylindre 34 auquel celui-ci est relié par un support 35. Le 25 mouvement du dôme est contrôlé par un certain nombre de galets de guidage 37 et 38 qui s'appliquent contre un organe de support 39. L'organe 39 est percé d'une ouverture 41 pour le passage d'un piston d'arrêt de sécurité 42 d'un cylindre 43. Quand le dôme 33 est placé autour de la bobine de fil 30, la galet 38 30 rencontre une tige à ressort 44 comportant des prolongements qui s'appliquent contre un contact électrique 45. Un conduit 47 est raccordé au dôme 33 et permet d'introduire un courant de gaz dans la cavité de celui-ci. Dans la partie supérieure du dôme est monté un cône 48 qui 35 s'applique contre la partie supérieure de la bobine de fil 30 quand le dôme est abaissé. Une gouttière 49 est prévue dans la partie inférieure du dôme pour recueillir le condensât se 71 22745 6 2096420 formant sur les parois intérieures de celui-ci. La bordure 51 du dôme 33 comporte deux surfaces de came 52 pour fixer celui-ci à la base 32 au moyen d'un mécanisme de blocage annulaire 53. Le mécanisme 53 comporte un anneau qui peut 5 être déplacé au moyen d'un cylindre 54 et d'une plaquette 55. Un contact 56 est placé près du cylindre 54 pour détecter son mouvement. Des galets 57 sont associés au mécanisme de blocage 53 par des supports 58 de façon à venir s'appliquer contre les surfaces de came 52 de la bordure 51 du dôme quand 10 ce mécanisme est tourné à sa position de fermeture. Une cheville de blocage à ressort 59 est disposée de façon à s'engager dans une ouverture de la plaquette 55 quand le mécanisme 53 est.en position de fermeture. Un contact électrique 60 est placé près de la cheville de blocage 59. 15 Une buse 61 est placée dans une ouverture cen trale de la base 32, comme représenté sur la figure 12. Un joint 62, disposé dans cette ouverture, s'applique contre la surface de la buse. Près de son extrémité, la buse 61-présente une ouverture transversale 63 à travers laquelle le fluide 20 est émis. Dans sa position normale de repos, l'ouverture transversale 63 est placée à l'intérieur d'une chambre d'insufflation 64 disposée sous la base 32. Des conduits de drainage 65 sont placés autour de lapériphérie de la base 32 pour permettre d'évacuer le fluide et/ou le condensant qui se forme pendant 25 le traitement du fil. Le fluide est envoyé à la buse 61 par un conduit 67 comportant une valve 68, comme le montrent les figures 10 et 11. La buse se déplace verticalement pendant le traitement grâce à un mécanisme comprenant des chaînes 69 et des 30 roues dentées 70 et 71. Les roues 71 sont reliées par un arbre 72 à un pignon 73 qui engrène sur une crémaillère 74. La crémaillère 74 est actionnée par un cylindre 75. Le mouvement de la buse 61 est guidé par un galet 77 se déplaçant le long d'un rail 78. Le galet de guidage 77 est relié à la buse 61 par un 35 support 79. L'action du cylindre 75 est commandée par des contacts de limite 81 et 82 placés pour venir au contact du support 71 22745 7 2096420 79 à l'extrémité supérieure et à l'extrémité inférieure de la course de la buse. Le fonctionnement d.e l'appareil représenté sur les figures 10-12 est le suivant :_on place une bobine de fil 5 30.sur le support 31 et on actionne des boutons de commande appropriés ( non-représentés) afin de rétracter le piston 42 de l'ouverture 41 et pour écarter l'arrêt de sécurité_de la trajectoire du dôme 33* de sorte que le dôme 33 peut être abaissé par l'action du cylindre 34 pour venir au contact-de 10 la base 32. Quand ce contact est établi» le galet 38 s'applique contre la tige 44» ce qui actionne le contact 45. Après cela» le cylindre 54-fait tourner le mécanisme de .blocage _ annulaire 53 de sorte que les galets 57 s'appliquent contre les surfaces de came 52 de la bordure 51 du dôme. Quand-le . 15 mécanisme de blocage annulaire atteint sa position de fermeture, la cheville 59 s'engage dans l'ouverture de laplacjiette 55 et bloquant le dôme sur la base. Les étapes du cycle de traitement sont ensuite exécutées dans l'ordre des figures 1 à 9» Le fil est soumis 20 progressivement à l'action de la vapeur en actionnant le cylindre 75 qui déplace la crémaillère 74 et, ainsi, fait tourner , le pignon 73 et les roues dentées 71 déplaçant les chaînes 69 qui sont fixées au support 79. Ce mouvement élève la buse 61 et la fait avancer à travers le noyau central de la bobine. 25 Le fluide chaud est émis par l'ouverture transversale 63 de la buse au moyen de la valve 68 et par le conduit 67. Quand le traitement à la vapeur est achevé, l'actionnement du contact 81 par le support 79 renverse l'action du cylindre 75 et de la crémaillère 74 de sorte que les roues dentées 71 tournent 30 dans la direction opposée en faisant redescendre la buse 61 à sa position inférieure, c'est-à-dire, à sa position normale de repos.. Après que le gaz inerte a été introduit dans le dôme par le conduit 47 et que le condensât a été évacué par les conduits de drainage 65, la cheville de blocage 59 est rétrac-35 tée et le cylindre 54 est actionné en sens inverse, débloquant ainsi le mécanisme 53. Après que le cylindre 34 a été actionné pour élever le dôme 33 à sa position supérieure, le cylindre 43 71 22745 8 2096420 avance le piston 42 dans l'ouverture 41 afin d'établir une butée de sécurité-contre une redescente accidentelle du dôme. Ceci permet d'enlever la bobine de fil gonflée de son support 31. Ensuite, on placçûne nouvelle bobine devant être 5 gonflée sur ce support et on recommence l'opération. Il ressort de la description ci-dessus et du dessin annexé, que la présente invention apporte un nouveau procédé et .un nouvel appareil pour gonfler un-fil sous la forme d'une bobine sans tension. De plus, le procédé de-l'in-10 vention donne un produit dont le gonflage est uniforme sur toute sa longueur. A cela s.'ajoute que l'invention permet de gonfler des fils de polyester à un degré sensiblement plus élevé que celui pouvant-être obtenu par les procédés classi-. ques de teinture en écheveaux. De plus, la bobine de fil gon-15 fiée se prête à des techniques de teinture sous pression. Enfin, étant donné que l'appareil permet de gonfler des bo-~ bines isolées, cet appareil peut être placé près du poste de bobinage. Ceci diminue les risques d'endommager les bobines qui ont été enroulées sous une forme lâche et pratiquement 20 sans tension. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples représentés et décrits, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que certaines étapes du procédé peuvent être 25 réarrangées et/ou éliminées selon la nature des fils» De plus, le mouvement du dôme et celui de la buse peuvent être obtenus par d'autres moyens. 71 22745 9 2096420 REVENDICATIONS 1. Procédé pour gonfler un fil en bobine caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre celui-ci à l'action d'un fluide chaud, sous une pression supérieure à la pression 5 atmosphérique, ce fil formant une bobine pratiquement sans tension dans laquelle il est disposé hélicoïdalement autour-d'un noyau central en une série de boucles ou de spires ascendantes, le fil étant adjacent au noyau le long d'une partie de chaque-boucle et adjacent à la périphérie de la bobine à une 10 autre partie de cette boucle» 2. Procédé selon la revendication 1. caractérisé en ce que le fluide chaud est un fluide aqueux. 3» - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fluide chaud est de la-vapeur. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fluide chaud est de l'eau dont la température est supérieure à environ 100°C. 5. - Procédé pour gonfler un fil en bobine caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre ce fil, alors que celui- 20 ci forme une bobine pratiquement sans tension, à l'action d'un gaz inerte sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et à faire passer un fluide chaud, dont la température est supérieure à environ 100°C et sous une pression supérieure à la pression atmosphérique à travers cette bobine de fil de 25 l'intérieur vers l'extérieur. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'on fait avancer le point d'émergence du fluide le long de la bobine d'une extrémité à l'autre de celle-ci. 7. Procédé selon la revendication 5 caractérisé 30 en ce que le fluide chaud est de la vapeur. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la vapeur est à une température comprise entre environ 100 et 140°C. 9. Procédé selon la revendication 1 caractérisé 35 en ce que le fil comprend des fibres acryliques. 10. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le fil comprend des fibres de polyester. 71 22745 10 2096420 11. Bobine de fil acrylique qui a été gonflé selon le procédé spécifié sous 1. 12. Bobine de fil comportant des fibres de polyester qui a été gonflé selon le procédé spécifié sous 6. 5 13. Appareil pour gonfler un fil en bobine carac térisé ei/ce qu'il comprend un support pour une bobine de fil percé d'une ouverture, une buse disposée dans cette ouverture et pouvant se déplacer par rapport audit support, un dôme espacé dudit support etpouvant se déplacer au contact de 10 celui-ci et des moyens pour déplacer ladite buse par rapport audit support quand ledit dôme est au contact de ce dernier. 14. Appareil selon la revendication 13 caractérisé en ce que ledit support comporte des moyens pour le verrouiller audit dôme. 15 15. Appareil selon la revendication 13 caractérisé en ce que ledit dôme comporte des moyens pour introduire un gaz inerte dans le dôme. 16. Appareil selon la revendication 13 caractérisé ên ce que ledit dôme comporte une partie intérieure conique 20 s'appliquant contre le fil.