Brevet FR2167897A1 — publié le 19730824

La présente invention concerne d'une façon générale la production industrielle de fils multibrins, formés par une plu ralit de filaments continus, en particulier en verre, de préférence gonflants, et rendus cohérents par des moyens différents des moyens traditionnels de torsion élevée.Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un procédé et des moyens pour la production industrielle de fils du type indiqué, obtenus en partant de brins ou filaments élémentaires continus, produits au préalable et enroulés sur des bobines de manière à profiter des avantages et des possibilités, tels que la plus grande résistance à la traction, la plus grande régularité du titre et du diamètre des fils, résultant de ltemploi de filaments continus, en obtenant ainsi notamment un fil gonflant, résistant mieux au frottement et offrant des possibilités plus étendues de traitement et de sélection parmi les compositions, en particulier de verre, pour la formation dudit fil. La présente invention a également pour objet les produits résultant de l'application de ce procédé ainsi que des moyens pour la réalisation de ce procédé, comme cela ressortira de la description qui suit, ces produits étant susceptibles de remplacer avantageusement les fils gonflants, surtout de verre, obtenus en appliquant la technique traditionnelle, notamment la technique qui tire son origine du brevet italien N*360.5280 Ces fils sont particulièrement intéressants dans de nombreux domaines, lesquels domaines s'étendent continuellement à de nombreuses applications, parmi lesquelles celles qui concernent l'association des fils de verre avec des résines de différents types destinés à diverses applications. Ces fils, pour lesquels le facteur économique a une importance considérable et qui doivent etre formés par des filaments qui ne sont pas adhérents de manière très complète (ainsi que cela a lieu dans les procédés traditionnels, si coûteux, de torsion) sont, autant que possible, constitués par des filaments individuels faciles à séparer surtout en vue de leur adhésion intime avec des résines et autres afin d'accrottre leur pouvoir Coutrant -.D'autre part, il est bien connu que la simple association par rapprochement physique de filaments amène à la formation d'un fil non-cohérent qui, lorsqu'on le soumet à un traite de ment/gonflant, s'ouvre lorsqu'on le travaille. I1 en résulte un produit irrégulier qui comporte d'importantes et imprévisibles variations dans ses caractéristiques physiques, en particulier en ce qui concerne la résistance à la traction. De plus, un fil dans lequel il n'y a pratiquement pas de cohésion entre les filaments est exposé à la rupture des différents brins et le travail textile, par exemple au métier, en est extrtmement difficile et irrégulier. L'objet de la présente invention concerne un procédé, des moyens en vue de sa mise en oeuvre, et un fil en particulier multibrins formé par des filaments de verre, qui peut & re gonflant, et présentant la caractéristique d'éliminer, ou tout au moins de réduire fortement les inconvénients susmentionnés en permettant ainsi d'atteindre les buts et d'obtenir les avantages techniques et industriels indiqués ci-dessusO Le procédé selon l'invention consiste essentiellement à former des fils multibrins, composés d'une pluralité de filaments continus, en prélevant lesdits filaments ou groupes de filaments sur autant de bobines ou écheveaux sans tme ni support intérieur, ou bien d'écheveaux dont l'enroulement intérieur est libre.Ce prélèvement est effectué en prélevant les monofilaments ou groupes de monofilaments à l'intérieur d'une pluralité de bobines disposées en série, ou de groupes de bobines en série, et en faisant passer les filaments déroulés axialement des bobines situées en amont dans la série, à l'intérieur des bobines situées en aval de la même série et en regroupant ensuite, par enroulement tangentiel les fils multibrins ainsi obtenus, avec traite de ment/gonflant préalable, et en effectuant ensuite le regroupement à une vitesse linéaire sensiblement moins élevée que celle du prélèvement sur les bobines d'alimentation. Ainsi que l'on sait, en prélevant axialement un fil ou un filament sur une bobine, ledit fil ou filament acquiert une torsion limitée, qui est d'un tour sur une longueur correspondant du au développement/périmétre des différentes spires successivement appelées sur la bobine d'alimentation.En opérant dans les conditions indiquées ci-dessus, qui caractérisent l'invention, les monofilaments ou groupes de monofilaments prélevés sur les bobines d'aval, subissent non seulement la torsion sus-indiquée, mais s'enroulent dans les memes conditions autour des filaments ou groupes de filaments prélevés sur les bobines d'amont, et qui passent à l'intérieur des dites bobines d'aval, l'enroulement se faisant sous forme essentiellement hélicoldale avec un sens d'hélice défini par le sens de l'enroulement et par l'orienta- tion des bobines sur lesquelles les filaments sont prélevés axialement. On obtient ainsi un fil multibrins rendu cohérent par entrelacement des filaments qui le composent. Plus précisément, dans le fil multibrins obtenu selon l'invention se trouvent présents des filaments que l'on pourrait définir d' "extérieur" (prélevés sur les bobines d'avaV, enroulés hélicoldalement, le pas pouvant titre allongé, autour des filaments "intérieurs" (en ce qu'ils ont été prélevés sur les bobines d'amont), ladite condition se vérifiant entre tous les filaments prélevés sur des bobines qui se trouvent, respectivement, en amont et en aval dans la série. Cette distribution des filaments dans le fil, obtenue selon l'invention, ne change pasau cours de traitements de gonflant même intenses et, par conséquent, le fil gonflant conserve l'état souhaité de cohésion. On rappellera que ces conditions de déroulement axial et de regroupement par enroulement tangentiel sur une bobine avec ou sans joues sont les plus favorables pour opérer à grande vitesse,cettevitesse pouvant titre de l'ordre de plusieurs milliers de mètres à la minute. Il s'ensuit que le procédé selon l'invention permet de produire des fils multibrins gonflants, notamment en verre, susceptibles d'entre travaillés, notamment dans des machines textiles opérant à grande vitesse, cette production se faisant dans les conditions les plus souhaitables de haut rendement qualitatif et quantitatif. Ces caractéristiques de l'invention et d'autres encore, jointes aux principaux avantages techniques qui en découlent, apparattront au cours de la description détaillée qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation des moyens et des dispositifs à utiliser dans l'application industrielle du dit procédé. Ces moyens et dispositifs sont représentés dans la planche de dessins jointe, dans une forme simplifiée et schématisée où les détails de structure et les différents organes, mécanismes et dispositifs de la machine, - 11 observation des conditions de prélèvement étant respectée - ainsi que l'avance du fil et de ses composants-, peuvent etre réalisés individuellement en adoptant différentes solutions techniques connues. Dans ladite planche de dessins La fig.l représente une machine adaptée pour oeuvrer selon l'invention, vue partiellement de face et partiellement en coupe, en plan et dans la direction indiquée par I-I-I dans la fig.2, suivant laquelle la même machine est représentée pareillement partie en vue latérale et partie en coupe en plan et dans la direction indiquée par II-II-II à la fig.1. En se référant tout particulièrement aux figures du dessin, selon le mode d'exécution représenté, le dispositif est constitué dans son ensemble par une machine destinée à la production d'un fil multibrins gonflant Fv, obtenu en associant, selon le procédé de l'invention, des fils monobrins, prélevés individuellement ou par groupes, sur une pluralité de bobines B1, B2.. B6, disposées de manière à opérer en série, les bobines portant un numéro plus élevé étant en aval de celles portant un numéro plus faible. Pour des raisons d'opportunité de structure et d'encombrement, ces bobines, dont le nombre pourrait etre évidemment différent, sont de préférence disposées sur plusieurs plans. Par exemple, ces bobines peuvent & re disposées suivant des groupes comportant les bobines Bt - B3 et, respectivement, les bobines B4 -B6 tar exemple, au moyen de berceaux-supports respectivement 10-12 soutenus par la structure principale portante t4 de la machine. Ces bobines, disposées coaxialement pour chaque groupe, sont dépourvues de revêtement intérieur (elles sont produites au moyen de systèmes connus, par exemple dans des paniers tournante) et les filaments qui y sont enroulés peuvent, par conséquent, être déroulés axialement par l'intérieur, gracie à des moyens assurant leur direction et leur traction, par exemple comme décrit par la suite. Dans la forme d'exécution représentée, les monofilaments ou bien les groupes de monofilaments Mt, M2 ... M6 prélevés sur les différentes bobines sont amenés à passer à travers l'intérieur de la bobine se trouvant en aval.En particulier, ainsi qu'on peut l'observer sur la fig.1, les filaments qui proviennent des trois premières bobines sont amenés dans un guide-fils 16 placé sur l'axe des dites bobines et, ensuite, sont introduits dans un second guide-fils 18, placé suivant l'axe du second groupe de bobines B4 - B6 en regard d'un guide-fils de sortie 20 qui est, lui aussi, coaxial avec les bobines du second groupe. Ce guide-fils 20 reçoit donc aussi bien les monofilaments ou groupes de monofilaments M4 - M6 qui se déroulent axialement à partir des spires intérieures des bobines B4 - B6 que les monofilaments déjà groupés M1 - M3 provenant du second guide-fils 18. Le fil multibrins Fm produit de cette manière est ensuite amené de manière déjà connue par les guide-fils de renvoi 22 vers un tendeur 24 par l'action de traction exercée par exemple au moyen d'un système de galets 26 ou d'organes similaires déterminant la vitesse linéaire de prélèvement des monofilaments sur les bobines.Pour la production d'un fil gonflant, le fil multibrins peut être introduit à travers un dispositif approprié 28 de traitement de gonflant, par exemple à jets d'air, à turbulence ou autres, pour titre ensuite enroulé sur une bobine 30 portée et actionnée par tdinoir ou tout autre dispositif approprié et sur laquelle le fil gonflant Fv est distribué par un système répartiteur connu 32. I1 est évident que la vitesse périphérique de regroupement et d'enroulement devra être inférieure à la vitesse du prélèvement sur les bobines afin de tenir compte de la contraction longitudinale résultant du traitement de gonflant. D'après ce qui précède et-de l'examen des figures, on voit en quoi résident les conceptions techniques de l'invention. Si l'on considère, par exemple, les conditions de prélèvement des monofilaments dans les bobines B1 - B3 (fig.1), on voit que les monofilaments respectifs M1 - M3 sont prélevés successivement en partant des spires intérieures des dites bobines, lesquelles sont stationnaires. Pour toute spire qui est prélevée, le point initial du segment qui relie l'intérieur de chaque bobine au guidefils 16 parcourt une révolution complète à l'intérieur de ladite bobine imprimant au monofilament ou groupe de monofilaments une torsion complète. Cela a lieu pour chacun des monofilaments ou groupe de monofilaments M1 - M6. Cependant, si l'on considère que,9sselon l'invention, ces monofilaments ou groupes de monofilaments passent à l'interieur de la bobine se trouvant en aval, ce mouvement et cette torsion se traduisent pour les monofilaments ou groupes de monofilaments M2 - M6 par une action combinée de torsion et de liage autour des monofilaments ou groupes de monofilaments provenant de bobines plus en amont. C'est ainsi, par exemple, que les monof;laents M2 s'enroulent helicoidalement autour des monofilaments M1 et que les monofilanoents M3 s'enroulent hélicoidalement autour des mono /filaments M1 et H2.Cette action se répète lors du passage au travers des autres bobines B4 - B6, dans lesquelles les mono filaments respectifs s'enroulent, successivement, autour de tous les monofilaments, déjà enroulés entre eux, qui proviennent des bobines se trouvant respectivement en amont Il est évident que cet effet de torsion-liage se développe sur une grande longueur. En effet, les spires des enroulements hélicoldaux se développent sur une grande longueur du fil multi ple ainsi rendu cohérent avec un pas sensiblement égal au déve loppement correspondant au périmètre de toute spire déroulée de l'intérieur des bobines. D'autre part, les enroulements hélicol daux formés par les spires qui se déroulent de chaque bobine particulière ne se superposent que par hasard et avec peu de probabilité statistique.De plus, les bobines peuvent & re enrou lées et orientées de manière que ces enroulements hélicoldaux qui se superposent successivement se trouvent, au moins en par tie, dans un sens opposé. Il en résulte que le fil multibrins ainsi obtenu se trouve dans une condition que l'on peut comparer à un entrelacement qui intéresse une pluralité et pratiquement la totalité des monofilaments qui le composent. Cet entrelacement est uniforme en chaque point du fil et ne peut autre ni altéré ni même partiellement éliminé par le traitement de gonflant sub séquent. Grâce à celà, le fil-gonflant Fv qui en résulte est cohérent dans tous ses tronçons et présente des conditions et des caractéristiques de cohésion parfaitement uniformes. Il va de soi que le nombre des bobines et leur disposition dans l'appareillage pourront être différents selon le titre du fil à produire, en relation avec les titres des brins élémentaires. Plus le nombre des bobines est élevé, plus est grande l'action de torsion-liage sous l'effet de la multiplicité des enroulements hélicoïdaux successifs des monofilaments extérieurs autour des monofilaments intérieurs provenant de bobines placées en amont. Les monofilaments qui composent le fil multiple Fm compor tent tout de même quelques différences de longueur en raison, par exemple, du fait que les monofilaments M6 doivent s'enrouler hélicoldalement autour de tous les autres monofilaments, au centre desquels se trouvent, au début de leur rapprochement, 1-es monofilaments M1. Cette distribution des monofilaments est renforcée par le traitement de gonflant, ce qui confère au fil une apparence floconneuse semblable à celle, notoirement avantageuse, que l'on obtient en produisant des fils à partir de fibres discontinues mais avec des propriétés améliorées de résistance et de possibilité de travail par suite de l'emploi de monofilaments continus pour sa formation et de la cohésion assurée positivement par l'enroulement hélicoïdal simultané des filaments ou groupes de monofilaments présent. Le procédé selon l'invention s'est avéré particulièrement avantageux dans la production de fils multibrins continus constitués par des monofilaments en verre ayant des diamètres et des caractéristiques différents. Il est particulièrement avantageux d'utiliser des filaments continus ayant des diamètres moyens compris entre 10 et 15 microns, bien qu'évidemment l'on puisse utiliser des filaments d'autres diamètres selon les propriétés spécifiques que l'on veut obtenir. En tout cas, le procédé et les dispositifs de l'invention peuvent être avantageusement adoptés pour la production industrielle à haut rendement qualitatif et quantitatif de fils gonflants ou non,multibrins, mais toujours positivement rendus cohérents de façon uniforme, produits en partant de monofilaments de différentes natures.Outre l'effet avantageux que, dans le fil multibrins, les monofilaments extérieurs (donc provenant des bobines placées en aval) se trouvent enroulés autour d'autres monofilaments intérieurs (provenant des bobines d'amont), l'invention est susceptible d'autres développements éventuels, par exemple pour la formation de fils multibrins cohérents, formés par des monofilaments de diamètres différents et/ou de différente nature, de manière à associer à des propriétés particulières, par exemple de résistance à la traction, d'autres qualités particulières, par exemple d'adhérence à des résines ou autres, gracie à des différenciations sélectives entre les monofilaments intérieurs, essentiellement rectilignes, et les monofilaments extérieurs, hélieoldalement enroulés autour d'eux. Il doit etre entendu que l'invention n'est pas limitée aux indications et formes d'exécution qui précèdent, mais quelle peut être réalisée suivant de nombreuses variantes. REVENDICATIONS 1) Procédé pour la production de fils composites formés par des brins ou monofilaments continus, en particulier en verre, et présentant des propriétés de cohésion, ou de cohérence, obtenus par prélèvement des monofilaments sur des bobines, et regroupement du fil composite par enroulement, caractérisé en ce que les brins ou filaments continus sont préleves axialement de l'intérieur de bobines et amenés vers un moyen de regroupement et d'enroulement du fil composite, le long de parcours tels que les filaments provenant d'au moins une bobine, passent à l'intérieur d'au moins une autre bobine, à partir de laquelle sont prélevés d'autres filaments, de manière que ces derniers, provenant du déroulement successif des spires intérieures de ladite autre bobine, soient contraints de s'enrouler hélicoldalement en formant une spire hélicoïdale sur chaque spire déroulée de la bobine autour des filaments provenant de la première bobine. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la formation du fil multibrins cohérent par prélèvement de filaments ou groupes de filaments sur une pluralité de bobines, placées en série le long du parcours des filaments provenant d'une desdites bobines, de manière que les filaments provenant des autres bobines, situées en aval de ladite série, s'enroulent hélicoldalement autour des filaments provenant des bobines se trouvant en amont. 3) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le prélèvement axial de filaments ou groupes de filaments sur autant de bobines disposées par groupes, disposées sensiblement coaxialement, les filaments provenant des bobines ou groupes de bobines coaxiales convergeant dans des guide-fils qui, euxmêmes, sont disposés sensiblement coaxialement avec lesdites bobines ou groupes de bobines. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on soumet à un traitement de gonflant le fil multibrins dont au moins une partie des filaments qui le composent est enroulée hélicoldalement autour d'autres filaments. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les bobines ou groupes de bobines sont orientés de manière à obtenir que l'enroulement hélicoïdal des fils provenant des bobines en aval se produise dans le meAme sens que l'enroulement produit par les fils venant d'une partie au moins des bobines placées en amont. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les bobines ou groupes de bobines sont orientés de manière à obtenir que l'enroulement se produise en opposition avec le sens d'enroulement produit par au moins une partie des fils provenant de bobines placées en amont. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par la formation de fils composites formés par des filaments continus en verre. 8) Dispositif pour la production de fils multibrins sensiblement cohérents, à partir de filaments continus, selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour soutenir des bobines creuses, de l'intérieur desquelles peuvent etre prélevés axialement et successivement des spires enroulées, de filaments continus, des moyens de guidage pour faire avancer les filaments prélevés de l'intérieur d'au moins une desdites bobines à travers au moins une autre desdites bobines, de manière que les filaments prélevés dans l'autre bobine soient obligés de s'enrouler héli coidalement autour des filaments prélevés dans la première, et des moyens de regroupement du fil composite dans lesquels au moins une partie de ces filaments continus est hélicoidalement enroulée autour de l'autre partie desdits filaments composants. 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de soutien d'au moins une pluralité de bobines en position sensiblement coaxiale, et au moins un guide-fils disposé sensiblement dans l'axe desdites bobines et sur lequel sont amenés à converger les filaments prélevés de l'intérieur de chacune des bobines coaxiales0 10) Dispositif selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de soutien de plusieurs ensembles de bobines, coaxiales par groupes, et une pluralité de guide-fils disposés de manière à assurer la convergence de tous les filaments provenant des bobines appartenant à ces ensembles, et le passage desdits filaments à travers au moins un autre des dits ensembles de bobines, et enfin pour assurer la convergence et l'enroulement autour des filaments provenant des bobines du premier ensele des filaments provenant des bobines d'un autre ensemble. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de traction opérant sur le fil composite cogérant résultant de la convergence et de l'enroulement hélicoldal au moins partiel des filaments provenant desdites bobines. 12) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme pour le traitement de gonflant en agissant sur le fil composite en aval desdits moyens de traction. 13) Dispositif suivant les revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de regroupement en vue de l'enroulement du fil composite gonflant, et des moyens d'actionnement desdits moyens d'enroulement à une vitesse périphérique de regroupement plus faible que la vitesse linéaire avec laquelle lesdits moyens de traction entraînent le fil composite en alimentant le mécanisme de traitement de gonflant. 14) Fils multibrins cohérents, en particulier en verre, obtenus par le procédé suivant la revendication 1.