Brevet FR2130308A1 — publié le 19721103

. La présente invention est relative à un procédé-de fabrication de minces aiguilles métalliques présentant, à une extrémité au moins, une pointe en forme de torpille. On emploie des aiguilles de ce genre pour assembler 5 des rouleaux à aiguilles servant à la fibrillation de films de matière plastique et elles doivent être très minces -par exemple 50 l^ni- et rectilignes pour que les rouleaux présentent le degré désiré de finesse et d'uniformité. Etant donné qu'en outre elles doivent avoir une grande résistance à 10 l'usure afin de ne pas perdre leur forme en pointe de torpille, on ne peut adopter que des aiguilles en acier trempé, eri molybdène, en iridium, en tungstène et en métaux similaires qui sont difficiles à usiner. La fabrication de ces aiguilles à 1*aide des procédés 15 d'usinage connus dans la technique est compliquée et coûteuse et donne un produit qui ne répond pas aux conditions voulues. L'invention a pour but de fournir un procédé qui, :râce à des opérations et à des dispositifs simples et faciles à automatiser, fournit des aiguilles d'une qualité constante 20 qui répondent aux exigences. Le procédé selon l'invention est donc caractérisé par le fait que l'on fait passer entre les deux rouleaux entraînés d'une première paire un fil métallique continu dont l'épaisseur et la matière correspondent à celles des aiguilles à fabriquer, 25 que l'on amène de façon répétée son extrémité antérieure entre les rouleaux d'une deuxième paire, que l'on exerce une force croissante de traction sur la partie du fil qui est ensuite située entre les paires de rouleaux en entraînant la deuxième paire de rouleaux à une vitesse supérieure à celle de 30 la première paire de rouleaux, et qu'alors on fait passer à travers ladite partie du fil un courant électrique tel que cette partie du fil soit chauffée à une température où elle se brise sous l'influence de l'effort de traction. La partie du fil qui se brise forme une aiguille et on la recueille du côté 35 de sortie de la deuxième paire de rouleaux. Immédiatement après, on amène à nouveau la partie antérieure du fil entre les rouleaux afin de former une nouvelle aiguille. 72 09123 2 2130308 Ce procédé donne des aiguilles présentant une pointe de chaque côté. On a trouvé que la forme des pointes est principalement déterminée par la température du fil à l'endroit de la rupture au moment de celle-ci et qu'il existe un inter-5 valle de température dans lequel la pointe prend la forme désirée de torpille. Aux températures de rupture plus basses, la pointe de l'aiguille présente une face terminale plus ou moins plane et à des températures de rupture plus élevées, une extrémité globulaire. Les aiguilles présentant ces formes de pointe 10 ne sont pas utilisables pour l'application prévue dans les rouleaux de fibrillation. Le fil n'est à la température de rupture que pendant un court laps de temps et localement. Il est donc difficile de déterminer à quelle température de rupture on obtient la 15 forme pointue désirée de l'aiguille, tandis qu'il est pratiquement hors de question de reproduire cette température à répétition et dans diverses circonstances. Cependant, on évite cet inconvénient si le procédé selon l'invention est en outre caractérise par le fait que 20 chaque fois que l'extrémité du fil a été amenée dans la deuxième paire de rouleaux, on laisse s'écouler un certain laps de temps avant de faire passer le courant électrique à travers le fil. Dans ce procédé, on tire parti du fait que la résis-25 tance à la traction d'un fil métallique dépend de la température selon une corrélation fixe. Chaque fois que l'extrémité du fil est entraînée dans la deuxième paire de rouleaux, la différence de vitesse entre les paires de rouleaux engendre un effort de traction quicroît en fonction du temps, de sorte qu'au bout 50 d'un certain laps de temps il existe dans le fil une certaine tension de traction. Alors, en chauffant le fil rapidement à l'aide d'un courant suffisamment fort, on arrive à ce que le fil se brise à la température à laquelle la force de traction du fil est égale à la tension de traction qui règne ; étant 35 donné que la rupturé du fil interrompt le courant électrique, il ne se produit pas de nouvelle élévation de température. Ce qui précède montre que l'on peut choisir arbitrairement la température à laquelle le fil se brise, grâce au laps de temps dont on retarde le courant électrique, et que pour 72 09123 3 2130308 obtenir des aiguilles utilisables, il suffit de déterminer expérimentalement, pour une vitesse donnée ues paires de rouleaux et des propriétés données du fil, avec quel retard les aiguilles présentent la forme pointue désirée. 5 Se préférence, le fil est guidé entre les deux paires de rouleaux à l'aide d'un tube rectiligne dont les extrémités sont situées près du point de sortie de la première paire de rouleaux et du point d'entrée de la deuxième paire de rouleaux. Ce guidage simplifie l'introduction de l'extrémité du fil dans 10 la deuxième paire de rouleaux et offre en même temps la possibilité de protéger le fil contre l'oxydation par l'atmosphère ambiante. A cet effet, on introduit dans le tube un gaz inerte vis-à-vis de la matière du fil, de sorte que l'air est chassé du tube et ne peut pas influencer la matière du fil. 15 Le courant de gaz exerce un effet de refroidissement sur le fil et on a trouvé qu'il est un moyen d'influencer l'endroit où le fil est chauffé le plus rapidement et où la rupture se produit finalement. On en tire parti dans un mode d'exécution préférentiel 20 du procédé conforme à l'invention, car on introduit un courant du gaz dans le tube à un endroit situé entre les extrémités et on le laisse s'écouler vers les deux extrémités. Si en outre en direction de la première paire de rouleaux on fait passer à travers le tube un courant de gaz plus fort qu'en direction 25 de la deuxième paire de rouleaux, le résultat est qu'approximativement à mi-chemin entre l'endroit de l'amenée de gaz et la deuxième paire de rouleaux, le fil est chauffé très rapidement et se brise, et que les aiguilles ont une longueur très uniforme. L'invention concerne aussi un appareil servant à $0 fabriquer par le procédé décrit de minces aiguilles qui présentent à au moins une extrémité une pointe en forme de torpille. Cet appareil est caractérisé par un dispositif d'étirage dans lequel les deux paires de rouleaux, qui sont entraînées à des vitesses circonférentielles différentes, sont isolées électriquement 35 l'une de l'autre et reliées aux pôles opposés d'une source de courant. Afin d'assurer de façon simple que le fil se brise chaque fois à la même température déterminée et donne des aiguilles de forme pointue constante, l'appareil selon l'invention 72 09123 4 2130308 est de préférence caractérisé encore par le fait que dans la liaison entre l'une des paires de rouleaux et la source de courant est intercalé un relais temporisé qui empêche le passage du courant pendant un certain laps de temps après 5 l'établissement d'une connexion électrique entre les paires de rouleaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'appareil, qui sont en relation avec les modes d'exécution préférentiels de l'appareil, sont décrits ci-après en regard du dessin 10 annexé qui représente, sous forme partiellement schématique, un appareil conforme à l'invention. Sur une plaque de base 1_ sont fixés deux bras identiques et parallèles 2, le bras antérieur n'étant représenté que partiellement. Entre les bras 2 sont placés deux rouleaux ^ et 4. 15 Le rouleau a ses paliers dans les bras 2 et le rouleau 4 a ses paliers dans deux blocs ^ qui peuvent coulisser dans des fentes 6 des bras 2. Sur les blocs agissent des ressorts de compression 2. poussent le rouleau 4 contre le rouleau 3 avec une force qui peut être réglée au moyen de vis 8. 20 lin moteur 9, muni d'un train réducteur entraîne le rouleau 3 dans le sens des aiguilles d'une montre à une vitesse constante. Le rouleau 4 est accouplé au rouleau 3 par un train de roues dentées non représenté et il tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre à la même vitesse. 25 De façon correspondante, deux bras 10 fixés à la plaque de base 1_ portent deux rouleaux 11 et 12» Le rouleau 11_ a ses paliers dans les bras 2 et le rouleau 12^ dans deux blocs 1_£ qui peuvent coulisser dans des fentes 14 et sur lesquels les ressorts 1^> exercent une force réglable à l'aide de vis 16. 30 Un moteur 1£ entraîne le rouleau 11 dans le sens des aiguilles d'une montre et le rouleau 12 en sens inverse à une vitesse supérieure à celle des rouleaux £ et 4. Par conséquent, l'appareil décrit jusqu'ici constitue un appareil d'étirage. Un tube d'entrée 18 en forme d'entonnoir est placé de 35 telle sorte que son extrémité inférieure est aussi proche que possible de la tangente auxrouleaux et 4. Entre la paire de rouleaux 4 et la paire de rouleaux 11_, 12, le tube de guidage 19 est placé de telle sorte que son extrémité supérieure rétrécie 20 est aussi proche que possible de la tangente aux 72 09123 5 2130308 rouleaux j5, 4 et sort extrémité inférieure également rétrécie 21 aussi proche que possible de la tangente aux rouleaux 11_, 12» .rin outre, le tube est muni d'un tube latéral 22 qui est relié à une conduite (non représentée) servant à amener de 1'argon 5 ou un autre gaz inerte. La plaque de base 1_ est en "Pertinax" et le tube de guidage 19 en verre, de sorte que l'assemblage métallique des bras d'appui 2 et de la paire de rouleaux j5, 4 est isolé électriquement de l'assemblage également métallique des bras d'appui 10 10 et de la paire de rouleaux 11_, 12. Par les bras 2, un conducteur 23, un relais électronique 24 et un conducteur 2£, la paire de rouleaux es^ reliée à la borne négative d'une source de courant continu 26. La paire de rouleaux 11_, 12 est reliée à la borne positive de 15 la source 26 de courant continu par les bras 10 et le conducteur 27. L'appareil fonctionne comme suit : Le fil métallique 28 à partir duquel il y a lieu de fabriquer les aiguilles est placé sur une bobine 29 au-dessus 20 de la paire de rouleaux 3» 4» Le fi-1 28 est- amené par son extrémité dans le tube 18, saisi par les rouleaux 3 et 4 et transportés par ceux-ci dans le tube Aussitôt que l'extrémité du fil 28 sort de l'extrémité inférieure 21 du tube 19, il est saisi par la paire de rouleaux 11_, 12. 25 Le fil 28, la source de courant 26 et le relais 24 forment un circuit fermé, ce qui fait que, dans le relais 24, un condensateur 30 se charge par l'intermédiaire d'une résistance variable 31.. La tension croissante du condensateur 30 est transmise à l'électrode de commande d'un thyristor 33 par un 30 transistor _^2 branché avec sortie sur l'émetteur. Ce thyristor ^ est initialement en position de blocage, mais aussitôt que le condensateur ^0 s'est chargé au point que sa tension dépasse un certain seuil, le thyristor devient conducteur et, dans le circuit, il commence à passer un courant qui chauffe rapidement 35 la partie du fil située entre les paires de rouleaux 4 et 11, 12. Entre temps, une fois que le fil 28 a été saisi par la paire de rouleaux 11, 12, la partie du fil située entre les paires de rouleaux 4 et 11_, 12 a été soumise à un effort de 72 09123 6 2130308 "traction croissant par suite de la vitesse de rotation plus grande des rouleaux 11. et 12. La grandeur de cet effort au moment où cette partie du fil est chauffée par le courant électrique dépend du temps qui s'est écoulé après que l'extrémité 5 du fil a été saisie par la paire de rouleaux 11., 12 et celui-ci est égal au laps de temps nécessaire pour charger le condensateur 50 jusqu'à la tension de seuil du thyristor 33. Ce temps, et donc aussi l'effort subi par le fil 28 au moment du chauffage, peuvent être réglés au moyen de la résistance 31 « 10 L'élévation de température du fil sous l'action du courant électrique qui le traverse n'est pas la même en tous les points, parce que. l'effet de refroidissement du courant d'argon qui est guidé par le tube 22 vers le tube de guidage 1£ et traverse celui-ci est différent d'ion point à un autre. Le 15 refroidissement est le plus efficace à l'endroit où l'argon entre dans le tube 12,, parce qu'en cet endroit l'écoulement présente une composante transversale importante. En outre, les ouvertures des extrémités 20 et 21 du tube 19 ont des dimensions telles que le courant de gaz qui se dirige vers l'extrémité 20 supérieure 20 est plus intense que celui qui se dirige vers l'extrémité inférieure 21_, tandis que, pour les deux extrémités 20 et--21, le courant de gaz qui règne dans l'extrémité rétrécie est plus rapide et refroidit plus fortement que dans la partie du tube 1g qui n'est pas rétrécie. 25 II s'ensuit que la température du fil 28 présente l'accroissement le plus rapide approximativement à mi-chemin entre le tube d'amenée de gaz 22 et l'extrémité 21. Aussitôt que le fil a été chauffé à une température à laquelle sa solidité diminue en dessous de la traction qui règne 30 dans le fil à ce moment, il se brise. Par suite, le courant qui passe par le fil est interrompu, de sorte que le fil se refroidit à nouveau. Si la température à laquelle le fil se brise est comprise entre certaines limites, il se forme, de chaque côté 35 de la rupture, une pointe en forme de torpille. La partie brisée 34 du fil, qui est encore maintenue par les rouleaux 1_1 et 12, est encore transportée par ces rouleaux, puis libérée. La partie du fil qui se trouve au-dessus du point de rupture est encore transportée par les rouleaux 3 et 4 72 09123 7 2130308 jusqu'à ce qu'elle soit saisie par les rouleaux 11 et 12 et le cycle décrit se répète. Les parties détachées 34 du fil sont les aiguilles que l'appareil est destiné à fabriquer. Aux deux extrémités, 5 elles présentent une pointe dont la forme est déterminée par la température à laquelle ces pointes se sont formées en tant que surfaces de rupture. La température qui donne les pointes désirées en forme de torpille est réglée empiriquement à l'aide de la 10 résistance variable 31. L'appareil décrit a été appliqué à la fabrication d'aiguilles à partir d'un fil de tungstène de 50 p.m de diamètre. La vitesse circonférentielle des rouleaux 3 et 4 était de 8,8 mm/s, celle des rouleaux H et 12 de 15,8 mm/s. 15 La distance entre les paires de rouleaux était de 80 mm. La source de courant était ajustée à une tension aux bornes de 12 V et on a trouvé qu'elle donnait environ 0,8 A pendant que le fil était chauffé. Expérimentalement, on a établi que si la résistance 31 20 est réglée de telle sorte que le temps de change du condensateur soit d'environ 0,3 seconde, on obtient des aiguilles présentant les pointes désirées en ferme de torpille. Aussi bien après un fonctionnement continu prolongé qu'après des temps d'arrêt de l'appareil, on a trouvé que la 25 forme pointue pouvait toujours être complètement reproduite. 72 09123 8 2130308 KEVHtDICATIONS 1. Procédé de fabrication de minces aiguilles métalliques présentant à une extrémité au moins, une pointe en 5 forme de torpille, caractérisé par le fait que l'on fait passer, entre les deux rouleaux entraînés d'une première paire de rouleaux, un fil métallique continu dont l'épaiss-eur et la matière correspondent à celles des aiguilles à fabriquer, que l'on amène de façon répétée son extrémité antérieure entre les 10 rouleaux d'une deuxième paire de rouleaux, que l'on exerce une force croissante de traction sur la partie du fil qui est ensuite située entre les paires de rouleaux en entraînant la deuxième paire de rouleaux à une vitesse supérieure à celle de la première paire de rouleaux, et qu'on fait alors passer à 15 travers ladite partie du fil un courant électrique tel que cette partie du fil soit chauffée à une température où elle se brise sous'l'influence de l'effort de traction. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque fois que l'extrémité du fil a été amenée 20 dans la deuxième paire de rouleaux, on laisse s'écouler un certain laps de temps avant de faire passer le courant électrique à travers le fil. 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le fil est guidé entre les deux paires de rouleaux 25 à l'aide d'un tube rectiligne dont les extrémités sont situées près du point de sortie de la première paire de rouleaux et du point d'entrée de la deuxième paire de rouleaux. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on amène dans le tube un gaz inerte vis-à-vis 30 de la matière du fil. 5» Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on amène un courant de gaz dans le tube en un point situé entre les extrémités et qu'on le laisse s'écouler vers les deux extrémités. 35 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'en direction de la première paire de rouleaux, on fait passer à travers le tube Tin courant de gaz plus fort qu'en direction de la deuxième paire de rouleaux. 72 09123 9 2130308 7. Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un dispositif d'étirage dans lequel les deux paires de rouleaux, qui sont entraînées à des vitesses circonférentielles différentes, sont isolées 5 électriquement l'une de s 'autre et reliées aux pôles opposés d'une source de courant. c. Appareil selon la revendication 7j caractérisé par le fait que dans la liaison entre l'une des paires de rouleaux et la source de courant est intercalé un relais temporisé qui 10 empêche le passage du courant pendant un certain laps de temps après l'établissement d'une connexion électrique entre les paires de rouleaux. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les paires de rouleaux sont montées l'une au-dessus 15 de l'autre de telle sorte que la direction de passade à travers l*js rouleaux est principalement verticale de haut en bas. 10. Appareil selon la revendication 7> caractérisé par un tube rectiligne de guidage dont l'une des ouvertures est située près du point de sortie de la première paire de rouleaux 20 et dont l'autre ouverture es-: située près du point d'entrée de la deuxième paire de rouleaux. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le tube est muni entre ses extrémités d'un raccordement latéral destiné à l'amenée de gaz. 25 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'ouverture du tube qui est située près de la première paire de rouleaux est plus grande que celle qui est située près de la deuxième paire .de rouleaux.