Brevet FR2231797A1 — publié le 19741227

L'invention concerne un procédé et un appareil pour le traitement thermique de produits linéaires se mouvant dans la direction de leur axe, notaniiilent de fils ou produits filiformes employés dans l'industrie textile. On connait des procédés selon lesquels le Jrsiterent thermique de produits linéaires s'effectue gracie à un chauffage par contact et/ou par connexion. On peut chauffer directement ou indirectement les agents nécessaires à cet effet, au moyen de vaps'r, par résistance, par haute fréquence ou au moyen de gaz ou liquides chauds.Ces procédés sont caractérisés par un mauvais transfert de chaleur au produit linéaire à chauffer et par conséquent, par un faible rendement énergétique. En outre, il se produit des pertes notables par rayonnement et convection vers l'atmosphère ambiante et il faut les couvrir par un apport d'énergie supplénaen- taire ainsi que des machines supplémentaires par exemple en faisant appel à des installations de climatisation ou à des groupes de refroidissement.En outre, on connatt des procédés dans lesquels le chauffage s'effectue au moyen d'une flamme nue ou de gaz ionisés et/ou chauffes0 Ces procédés srnt le r inconvénient que le chauffage par contact ou par corvectionv Outre les risques pour le personnel et le risque d'incendie, il se pose encore des problèmes dAs à des echauffements gssnants de pièces de machine situées au voisinage comme les guide fil et organes similaires. En outre, -on connait des procédés dans lesquels on chauffe des produits linéaires au moyen de rayons infra-rouges, incohérents et polychromatiques. Toutefois il est apparu qu'à de grandes vitesses des produits linéaires, les quantités de chaleur qui peuvent être transmises sont trop faibles et les densités d'énergie que l'on peut atteindre sont trop réduites. Un inconvénient de tous les procédés connus est qu'on ne peut pas augmenter notablement avec des moyens raisonnables la vitesse de transport des produits linéaires à traiter par la chaleur et qui se meuvent dans la direction de leur axe, car le transfert de chaleur se fait très lentement et donc, la quantité de chaleur qui peut être transmise par unité de temps à la matière à traiter thermiquement reste trop faible. Il est connu aussi que l'on peut utiliser, pour la direction, la concentration, la dispersion et la réflexion des dispositifs usuels, convenant aux ondes électromagnétiques et mettant en jeu des lentilles, en particulier cylindriques, des systèmes de lentilles, des miroirs, en particulier paraboliques ou cylindriques et des systèmes de miroirs, ainsi que des combinaisons de lentilles et de miroirs. En outre, on peut utiliser des lentilles bisphériques ou multisphériques. L'invention a pour but de fournir un procédé et un appareil qui ne présentent pas les inconvénients énoncés précédemment. C'est pourquoi l'invention préconise d'utiliser un procédé et un appareil permettant de traiter thermiquement de façon avantageuse des produits linéaires se mouvant dans la direction de leur axe, notamment des fils ou produits filiformes employés dans l'industrie textile, afin de modifier la structure chimique et physique ou les propriétés et/ou la forme géométrique. Selon l'invention, le problème est résolu par le fait que lton conduit le traitement thermique des produits linéaires-se mouvement dans la direction de leur axe en utilisant des ondes électromagnétiques, de préférence une lumière de laser, qui engendrent, par interaction, de la chaleur dans la matière du produit linéaire et ont une longueur d'onde pour laquelle la matière du produit linéaire présente un coefficient d'extinction ou d'absorption tel qu'une pénétration efficace des ondes électromagnétiques et notamment de la lumière de laser soit assurée. On dirige les ondes électromagnétiques de préférence la lumière de laser, de façon telle qu'il existe, dans la section du produit linéaire à traiter thermiquement, une densité moyenne efficace d'énergie et une distribution efficace de la densité d'énergie. On peut traiter le produit linéaire au moyen d'ondes électromagnétiques faiblement divergentes, parallèles ou faiblement convergentes, de préférence une lumière de laser, d'ondes à haute fréquence ou de lumière d'une autre longueur d'onde. Il est en outre avantageux, selon l'invention, de déplacer le produit linéaire dans la direction de son axe au foyer ou dans la ligne focale des ondes électromagnétiques concentrées ou de créer le foyer à l'intérieur du produit linéaire. Selon un perfectionnement possible du procédé ci-dessus, on fait agir sur le produit linéaire, au moyen de buses de forme appropriée, un courant de gaz qui stabilise la position de ltaxe du produit linéaire et/ou qui cause en outre un apport ou une dissipation d'énergie à la surface du produit linéaire. On obtient une utilisation avantageuse des ondes électromagnétiques, notamment de la lumière de laser, et en même temps la sSabilisation de l'axe du produit linéaire, en utilisant un appareil dans lequel les ondes sont concentrées et dans lequel le produit linéaire à traiter thermiquement est disposé de telle sorte que les ondes concentrées atteignent l'axe du produit linéaire sur tout le domaine de l'angle azimutal de 3600 et que des régions partielles des ondes électromagnétiques concentrées ou non agissent également sur le produit linéaire. L'appareil servant à engendrer les ondes électromagnétiques, de préférence la lumière de laser, peut faire partie de la machine qui sert à transporter le produit linéaire dans la direction de son axe ou bien constituer un appareil séparé. On met en oeuvre le procédé selon l'invention à l'aide des appareils représentés schématiquement par les figures 1 à 8. Des dispositifs en eux-memes connus servant à guider et à stabiliser l'axe du produit linéaire, y compris les systèmes de busesmentionnés qui servent à guider les courants de gaz pour stabiliser l'axe du produit linéaire et assurer en outre un apport ou une dissipation d'énergie calorifique à la surface du produit linéaire, ne sont pas représentés sur les dessins. Selon la figure l, dans des ondes électromagnétiques parallèles, légèrement convergentes ou légèrement divergentes, de préférence une lumière de laser, on déplace suivant leur axe des produits linéaires 2 de façon telle que les ondes l puissent agir sur chaque produit filiforme 2. Il peut aussi y avoir un seul produit linéaire 2. La figure 2 montre un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé et dans lequel le produit linéaire 2 se déplace suivant son axe en passant par le foyer 3 des ondes électromagnétiques, de préférence de la lumière de laser, ou à proximité de ce foyer. Les ondes sont concentrées par des dispositifs appropriés, en eux-m8mes connus, représentés ici sous la forme d'une lentille 4. La figure 3 montre un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé, dans lequel le produit linéaire passe par le foyer 3 des ondes électromagnétiques, de préférence de la lumière de laser, ou à proximité de ce foyer. Les ondes sont concentrées par un dispositif approprié, en lui-même cornu, ici représenté sous la forme d'w;miroir parabolique 5. Du côté opposé au miroir 5, le produit linéaire 2 subit également l'action de régions partielles des ondes non concentrées. La figure 4 montre un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé, dans lequel, afin de mieux tirer parti des ondes électromagnétiques, de préférence de la lumière de laser, on utilise en plus de l'appareil de la figure 2 un miroir parabolique 5 pour renvoyer sur le produit filiforme les régions partielles non utilisées des ondes 6. La figure 5 montre un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé, dans lequel le produit linéaire 2 se meut suivant son axe dans la ligne focale 7 des ondes électromagnétiques, de préférence de la lumière de laser, ou au voisinage de cette ligne, de telle sorte que l'axe du produit linéaire fait avec la ligne focale 7 un angle nul ou à peu près nul. Les ondes sont concentrées par des dispositifs en eux-mêmes connus, ici représentés sous la forme d'une lentille cylindrique 8. La figure 6 montre un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé, dans lequel, pour mieux tirer parti des ondes électromagnétiques, de préférence de la lumière de laser, on utilise en plus de l'appareil de la figure 5un miroir cylindrique 9 qui sert à renvoyer sur le fil 2 les régions partielles non utilisées des ondes 6. La figure 7 montre un appareil destiné à la mise en oeuvre duprocédé, dans lequel un ou plusieurs produits linéaires 2 sont guidés dans la ligne focal 7 des ondes électromagnétiques, de préférence de la lumière de laser, ou à proximité de cette ligne, de façon telle que l'axe du ou des produits linéaires fasse avec la ligne 7 un angle 9 qui n'est ni nul ni sensiblement nul. De préférence, l'angle fait avec la ligne focale est d'eenviron 900. Les ondes sont concentrées par des dispositifs en eux-m8mes connus, ici représentés sous la forme d'une lentille cylindrique 8. La figure 8 montre un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé, dans lequel, afin de mieux tirer parti des ondes électromagnétiques, de préférence de la lumière miroir cylindrique 9 pour renvoyer sur le fil 2 les régions non utilisées des ondes 6. Il est possible, de façon analogue à la disposition de la figure 3, d'utiliser le miroir 9 sans '-a disposition de lentille de la figure 5. La figure 9 montre un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé, dans lequel le fil est atteint tout autour par les ondes électromagnétiques, de préférence a lumière de laser. les ondes 1, parallèles, légèrement convergentes ou légèrement divergentes, sont engendrées de telle sorte que leur axe 1 est approximativement parallèle à l'axe du produit linéaire ou coSn- cide avec det axe. A cet effet, on utilise des dispositifs usuels, représentés ici par un miroir plan 10, incliné relativement à l'axe du produit linéaire 2 et muni dune perforation ll à travers laquelle on fait passer le produit linéaire 2. La concentration des ondes est à nouveau assurée par un dispositif coernu, ici représenté par un miroir parabolique 12 muni d'une perforation 13 à travers laquelle passe salement le produit linéaire 2. Grâce au guidage du produit linéaire dans les perforations ll et 13, on obtient en même terps une stabilisation de l'axe du produit RvA1EIDICATIONS. 1 - Procédé de traitement thermique de produits linaires se mouvant dans la direction de leux axe, notaient de filO ou produits filiformes employés dans l'industrie textile, visant à modifier la structure chimique et/ou physique etc'ou les propriétés etXou la forme géométrique, caractérisé par le fait que l'on conduit le traiterent thermique en utilisant des ondes électromagné tiques, de préférence une lumière de laser, qui engendrent, par interaction, de la chaleur dans la matière du produit linéaire et ont une longueur d'ordre pour laquelle la matière du produit linéaire présente un coefficient d'extinction ou d'absorption tel qu'une pénétration efficace des ondes soit assurée. 2 - Procédé selon la revendivation l, caractérisé par le fait que l'on fait agir sur un ou plusieurs produits linéaires, pour le traitement therrnique, des ondes électromagnétiques, ae préférence une lumière de laser, qui sont parallèles, légèrement convergentes ou légèrement divergentes. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on concentre lesdites ondes en un ou plusieurs foyers ou sur une ou plusieurs lignes focales au moyen de lentilles monosphériques, bisphériques ou multisphériques à distance focale positive. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que l'on concentre lesdites ondes au moyen de deux ou plusieurs lentilles monosphériques, bisphériques ou rulti- sphériques à distance focale positive. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1, 3 et 4, caractérisé par le fait que l'on guide le ou les produits linéaires au foyer ou sur la ligne focale, ou au voisinage du foyer ou de la ligne focale. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1, 3 4 et 5, caractérisé par le fait que l'on fait varier périodiquement la le distance entre le foyer ou la ligne focale et/produit linéaire au moyen de dispositifs mécaniques ou pneumatiques. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5 et 6, caractérisé par le fait que le ou les produits linéaires font avec la ligne focale un angle nul ou approximativemet nul. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1,3,4,5 et 6, caractérisé par le fait que le ou les produits linéaires font avec la ligne focale un angle supérieur à zéro, de préférence un angle de 900. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'on utilise des régions partielles desdites ondes à l'état concentré ou non, pour le précnauffage du produit linéaire. 10 - Procédé selon l'une des revendication l à 8, caractérisé par le fait que l'on traite à plusieurs repries le ou les produits linéaires par lesdites ondes. ll - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que pour renforcer et stabiliser le guidage du fil et pour refroidir ou protéger les dispositifs de concentration, on utilise de l'air comprimé ou d'autres gaz protecteurs. 12 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, carac térisé par le fait que l'on fait varier dans le temps l'intensité desdites ondes par des moyens électriques, optiques ou mécaniques. 13 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que l'axe du ou des produits linéaires coïncide avec l'axe optique des dispositifs qui concentrent lesdites ondes.