Brevet FR2360695A1 — publié le 19780303

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de filature d'un filé de fibres selon le procéde dit "à extrémité ouverte". On sait transformer par de nombreux procédés une matière fibreuse de fibres discontinues en un fil, c'est-à-dire en un élément unitaire de longueur sensiblement infinie, directement utilisable en tissage, tricotage ou autre. L'étape essentielle de tous ces procédés consiste à donner de la cohésion, donc de la résistance, au faisceau de fibres, généralement parallélisées. On a tout d'abord suggéré d'utiliser pour cela certains produits adhésifs. Ce procédé coûteux ne s'est guère développé. Le procédé le plus largement répandu consiste à donner la cohésion par tordage du faisceau lors du renvidage. Cette torsion peut être donnée soit par le procedé mécanique classique à anneaucurseur, soit par le procédé mecanico-pneenatique de rotation du bout libre. Ce dernier procédé de filature dénomme indifféremment "à ex trémité libre", "à extrémité ouverte", "à fibres libérées1,, "à bout ouvert" ou plus généralement "open-end", s'est largement répandu depuis quelques décennies. Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé se compose d'une pluralité de positions de travail paralleles, chacune de ces positions comportant essentiellement :: - un organe d'amenée d'un ruban de fibres, muni d'un tambour rotatif, - un briseur formé d'un cylindre à axe parallèle à celui du tambour rotatif, garni à son pourtour d'un grand nombre d'aiguilles destinées à paralléliser les fibres pour les transformer en un voile ou en un ruban, - une chambre de filature rotative vers laquelle le ruban est transporté par un courant d'air développé par la dépression de cette chambre de filature, d'ou le ruban est retiré en continu après tordage au moyen d'un élément tordeur sous forme de fil, dans l'axe de rotation de cette chambre de filage. Cette technique ayant fait l'objet de nombreux brevets et de nombreux articles dans la littérature, est bien connue des spécialistes et n'a pas besoin d'être décrite en détail ici. En général, la chambre detfiIage avec laquelle sont réalisées les trois fonctions essentielles, à savoir -l'étirage-affinage, la parallélisation et le'tordage, est un rotor (dénommé également turbine ou bol) ayant la forme de deux troncs de cône accolés par leur grande base, tournant à grande vitesse pour centrifuger les fibres sous forme de ruban. Ainsi, l'extraction de ce ruban par le centre du rotor provoque la prise de torsion, donc la formation du filé. Pour amorcer l'installation, on se sert d'un fil introduit dans le rotor qui est ainsi centrifugé lors du démarrage, puis est retiré lorsque son extrémité est accrochee au ruban en cours de torsion. Bien que cette technique soit très largement répandue à ce jour, elle présente encore certains inconvénients bien connus des techniciens - vitesses de production du filé limitées aux environs de cent cinquante mètres/minute, - nécessité d'amorcer par un fil le système lors du démarrage, - formation accidentelle sur les filés du défaut denommé "fa gotage, résultant de l'enroulement sélon un sens parallèle à l'axe du filé de fibres individuelles qui se sont échappées lors de l'opération de tordage ; ce défaut exclut pratiquement l'emploi de cette technique pour la fabrication de filés de fibres grattes ou à grand pouvoir couvrant après traitement thermique, tels que ceux denommés filés "high-bulk", - dépôt de saletés au fond de la gorge de la turbine formée par la jonction des deux portions tronccniques, ae ui provoque des pertes progressives de la résistance du filé, jus 'à entrainer à la longue la casse de ce filé, - impossibilité de travailler des fibres de longueurs diffé- rentes et/ou variables (en fait, cette technique est particulièrement adaptée au travail des fibres courtes, c'est-à-dire des fibres type coton de quarante millimètres). On connaît également des procedés de filature 11a extrémité ouverte", dans lesquels l'opération de tordage est effectuée par une broche de fausse-torsion. Dans le brevet français n 2.198.006 et son certificat d'addition nt 2.242.493, on a propose un dispositif pour réaliser ce tordage constitué essentiellement par un disque peigneur rotatif et une broche de fausse-torsion, ledit disque peigneur servant d'organe de transfert des fibres entre le briseur et la broche de fausse-torsion. Cette technique, adaptée au travail des fibres de toutes longueurs, est néanmoins coûteuse, complexe à réaliser et nécessite l'emploi de fibres frisées pour pouvoir s'accrocher sur le disque peigneur. Enfin, là également, la productivité reste limitée. Dans le brevet français n" 2.232.62?, on a suggéré de retenir et de paralléliser les fibres individuelles par un champ électrostatique et d'enlever le ruban par rotation du bout libre assurée par une broche fausse-torsion. Là encore, cette technique nécessite l'amorçage par un fil et fait appel à un appareillage complexe et coûteux. La présente invention pallie ces inconvénients. Elle se rapporte à un procédé et à un dispositif de filature au type "a extrémité ouverte" économique à réaliser, facile à mettre en oeuvre et susceptible de travailler une gamme de fibres très variées. Ce procédé de filature à extrémité ouverte dans lequel on parallélise les fibres individuelles et communique au ruban formé une torsion à l'aide d'un élément tordeur, se caractérise en ce que, sous l'effet de la force centrifuge, on parallélise les fibres in dividuelles par projection sur un bol rotatif, puis on trasporte ces fibres dans cet état jusqu'à l'élément tordeur grâce à la même force centrifuge, par passage dans une rainure fixe qui débouche sur l'élément tordeur. En pratique, l'élément tordeur est une broche de fausse-torsion. Une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé de filature de fibres discontinues du type à extrémité ouverte, se compose d'une pluralité de positions de travail daiaquelle chaque position comporte essentiellement : - un organe d'amenée d'un ruban 2 de fibres individuelles, formé essentiellement d'un cylindre rotatif 1, - un briseur rotatif 4, formé également d'un cylindre à axe parallèle à celui du cylindre de l'organe d'amenée 1, garni à son pourtour 5 d'un grand nombre d'aiguilles 6 destinées à paralléliser les fibres individuelles pour les transformer en un voile 7, - une chambre rotative vers laquelle le voile 7 est transporté par une amenée d'air 9 développée par la dépression et la rotation de cette chambre rotative, - un élément tordeur 21 du voile 7e - des moyens pour retirer en continu le fil formé 24 dans une direction perpendiculaire à l'axe de rotation de la chambre rotative. Ce dispositif perfectionné se caractérise en ce que essentielle e - la chambre rotative est constitueelpar un Ilol de forme générale troncônique ouverte vers le haut par son gros diamètre, tronquée par rapport a l'horizontale 13 sur la paroi interne 19 duquel se dépose, se parallélise et se déplace le ruban 25, - 1 amenée d'air 9 transportant le voile 7 depuis le briseur 4 débouche sensiblement à l'orthogonal de la face interne 19 de plus petit diamètre dudit bol 11, -len ce que que l'axe de l'élément tordeur 21 est sensiblement tangent au gros diamètre du bol 11 et sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation 14 de ce bol 11. En pratique, comme déjà dit, l'élément tordeur est une broche de fausse-torsion, notamment du type à friction, entraînée de manie- re indépendante par rapport au bol tournant 19, ce qui présente, comme on le verra, l'avantage de supprimer l'opération d'amorçcage par un fil. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avànta- ges qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre illustratif et non limitatif, à l'appui des figures annexées. La figure 1 représente en coupe, une position de travail d'une installation selon l'invention, et la figure 2 une vue de dessus d'une telle position. Cette installation est formée, comme déjà dit, d'une pluralité de positions de travail parallèles, disposées côte à cote ou dos à dos sur les deux faces de la machine. Chaque positin est fixée au bâti non représenté et comporte des organes de commande communs à plusieurs positions. Chaque position comprend esentiellement - un cylindre d'alimentation 1, entraîné en rotation par l'arbre, non représenté, de commande de la machine, commun à plusieurs positions, destiné à amener et à doser le ruban 2 de fibres discontinues élémentaires entre un ensemble 3 formé essentiellement d'un entonoir et d'une plaque d'alimentation, - un briseur rotatif classique 4, entraîné en rotation par un axe commun à plusieurs positions, à axe parallèle à l'axe du cylin- dre d'alimentation 1, garni à son pourtour 5 d'un grand nombre d'aiguilles 6 destinées à paralléliser les fibres individuelles pour les transformer en un voile 7, - un canal d'amenée 8 d'air ambiant, sensiblement tangent au pourtour 5 du briseur 4, - un canal de sortie 9 continu et aligné avec le canal 8, destiné à transporter par dépression le voile 7 à la chambre rotative. Tous ces éléments classiques et commercialisés sont placés dans un bloc 10, par exemple en aluminim. La chambre rotative caractéristique de l'invention se compose essentiellement d'un bloc tronconique 11, par exemple en acier inoxydable, en alliage léger d'aluminium ou autre, tronqué en 12 par rapport à l'horizontale 13, monté par son axe central 14 sur des roulements à billes 15 et entraîné en permanence en rotation par une noix 16 sur laquelle, de manière connue, s'appuie une courroie tangentielle 17, commune a plusIeurs positions, cette courroie étant entralnee en rotation dans le sens indiqué par la flèche par un moteur non représenté. Cette chambie de filature est également placée dans un bloc 18 solidaire du bloc 10. Le canal 9 débouche sensiblelaent à l'orthogonal de la face interne 19 de plus petit diamètre du bol 11. Cette face interne 19 est traitée par tous moyens appropriés, de manière à permettre aux fibres élémentaires de glisser les unes par rapport aux autres et ainsi de se paralléliser par suite de la force centrifuge engendrée par la rotation du bol 11. Le gros diamètre du bol Il débouche dans une rainure fixe à spirales 20, concentrique au bol ll formant la chambre de filature proprement dite, ladite rainure étant directement aménagée dans le bloc 10. La spirale 20 peut être régulière ou non. La figure 3 représente une vue perspective de l'ensemble. Les fibres du ruban 7 disposées dans le petit diamètre du bol 11 remontent, en se parallélisant, le long de la paroi 19 sous l'effet de la force centrifuge engendré par la rotation du bol 11. Lorsque ce ruban 7 arrive en haut du bol 11, c'est-à-dire dons la partie de gros diamètre tronqué, il échappe au bol 11 et vient se loger dans la rainure spiralée fixe 20, puis débouche sur l'élément tordeur 21 pour etre pris par l'extrémité ouverte du fil 24 en formation. A l'extrémité de cette spirale 20 se trouve l'élément tordeur formé par une broche de fausse-torsion par friction interne 21, montée sur des roulements 22 et entraînée en rotation par une courroie tangentielle 23 commune à plusieurs positions. L'axe de la broche 21 est sensiblement tangent au gros diamètre du bol 11 et de la spirale 20, et est sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation 14 de ce bol 11. A titre d'exemple, on peut utiliser comme broche à miction une broche du type de celle décrite dans les brevets français na 2.120.218 et n" 2.166.707. La position de travail comporte également les organes classiques, non représentés, pour amener le ruban 2 et retirer et renvider le fil produit 24. Ltinstallation fonctionne de la manière suivante. Le ruban 2 est amené par le cylindre d'alimentation 1 devant le briseur 4. Les fibres élémentaires 25 sont libérées les unes des autres et sont rassemblées en un voile 7 qui se détache du briseur 4 au point de raccordement avec le canal 9. Par ce canal 98 et sous l'effet de la dépression créee par la rotation du briseur 4 et l'aspiration de l'air en 8, le voile 7 est amené à la base de plus petit diamètre du bol rotatif 11.La forme troncônique ouverte de ce bol rotatif Il centrifuge les fibres individuelles qui ainsi se parallélisent en se déplaçant le long de la paroi 19 en formant une mèche 25 jusqu'à se déposer dans la gorge de la rainure fixe hélicoidale à spirales 20 où elles sont extraites par le fil en formation 24 tiré par des organes classiques (débiteur, renvideur, etc..) non représentés, et tordu par l'élément tordeur 21. Le fil 24 formé est retiré dans une direction sensi hlement perpendiculaire à l'axe de rotation 14 du bol 11. Si on le désire, en fonction des matières fibreuses (nature, titre, aspect, frisure, etc..) utilisées, le point 25 ou le voile 7 est déposé sur la face interne 19 de petit diamètre du bol ll peut varier le long de cette paroi 19. De même, on peut faire également varier la position de l'orifice fixe 26 du canal 9 par-rap- port au bol ll, aussi bien verticalement qu'angulairement. Les organes de commande du cylindre d'alimentat.on 1, du briseur 4, du bol ll et de l'élément tordeur 21 peuvent être communs ou indépendants et le plus généralement, synchronisés. De même, les organes peuvent tourner ou non à la même vitesse selon le taux d'étirage et d'affinage que l'on désire obtenir sur le filé 24, ainsi qu'en fonction de la torsion souhaitée. Lors du démarrage1 le ruban 2 est transformé en un voile 7 sous l'effet de la force centrifuge engendrée par la rotation du bol ll, s parallélise et vient se placer dans la rainure spiralée fixe 20 sensiblement à la vitesse circonférentielle du point haut du bol ll, c'est-à-dire de gros diamètre. De la sorte, le voile 7 est accéléré et s'échappe vers la sortie. Comme sur son trajet, il rencontre la broche 21, il reçoit en mêiîte temps une torsion. Il est inutile, comme dans les dispositifs actuels, d'amorcer le système par un autre fil. Le dispositif de filature à extrémité ouverte selon l'invention, peut être appliqué avec succès à des fibres de composition (naturelle ou chimique), de forme (coupe circulaire ou non), de longueur (coupe coton, laine ou schappiste) ou de structure (fr1- sées ou non) différentes. il peut être également utilisé pour le travail des mélanges de fibres. Par rapport aux dispositifs commercialisés à ce jour, ce dispositif présente essentiellement les avantages suivants - productivité nettement améliorée, car théoriquement vitesse de production non limitée, - pas d'accumulation de saletés dans le rotor, ce qui donne au fil une meilleure résistance mécanique, - meilleur rendement, car peu d'interventions (pas d'autoamorçage, peu de casses, peu de nettoyage). Dans le brevet polonais 66 122, on a déjà décrit un procédé de filature du type "open-end" dans lequel on parallélise les fibres sous l'effet de la force centrifuge Dans ce procédé, le transport des fibres jusqu'à l'lement tordeur ne s'effectue pas par passage dans une rainure fixe débouchant sur l'élément tordeur, et la récu pération des fibres se réalise à I'intérieur même du bol troncni- que. De la sorte, il arrive que la prise des fibres par le bout libre soit perturbée, voire même empêchée, par le frottement dudit - > out libre sur le bol tournant. A. R E V E N D I C A T I O N S 1/ Procédé de filature à extrémité ouverte dans lequel on parallélise des fibres individuelles et communique au ruban formé une torsion à l'aide d'un élément tordeur, caractérisé en ce que sous l'effet de la force centrifuge, on parallélise les fibres individuelles par projection sur un bol rotatif puis, on transporte ces fibres dans cet état jusqu'à ltelement tordeur grâce à la même force centrifuge , par passage dans une rainure fixe qui dd- bouche sur l'élément tordeur. 2/ Installation dc filature de fibres discontinues du type à extrémité ouverte, formee d'une pluralité de positions de travail, dans laquelle chaque position comporte essentiellement - un organe d'amenée d'un ruban 2 de fibres individuelles, formé essentiellement d'un cylindre rotatif 1, - d'un briseur rotatif 4, formé également d'un cylindre à axe parallèle à celui du cylindre de l'organe d'amenée 1, garni à sc.n pourtour 5 d'un grand nombre d'aiguilles 6, destinées à paralléliser les fibres individuelles pour les transformer en un voile 7, - une chambre rotative vers laquelle le voile 7 est transporté par une amenée d'air 9 développée par la dépression et la rctation de cette chambre rotative, - un élément tordeur 21 du voile 7, - des moyens pour retirer en continu le fil N forme, dans une direction perpendiculaire à l'axe de rotation de la chambre rotative, caractérisée en ce que - la chambre rotative est constituée essentiellement par un bol ll de forme générale tronconique ouverte vers le haut par son gros diamètre, tronquée par rapport à l'horizontale 13, sur la paroi interne 19 duquel se dépose, se parallélise et se déplace le ruban 25, - l'amenée d'air 9 transportant le voile 7 depuis le briseur 4 débouche sensiblement à l'orthogonal de la face interne 19 de plus petit diamètre dudit bol 11, - et l'axe de l'élément tordeur 21 est sensiblement tangent au gros diamètre du bol ll et sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation 14 de ce bol 11. 3/ Installation selon revendication 2, caractérisée en ce que I'elément tordeur 21 est une broche de fausse-torsion à entrai nement indépendant par rapport au bol tournant 19. 4/ Installation selon revendication 3, caractérisée en ce que la broche de fausse-torsion 21 est du type à friction. 5/ Installation selon l'une des revendications 2 à 4, carac- térisée en ce que les organes de commande en rotation du cylindre d'alimentation 1 du briseur 4, du bol ll et de la broche 21-sont en relation. 6/ installation selon l'une des revendications 2 à 5, carac térîsée en ce que le gros diamètre du bol ll débouche dans une rainure fixe 20, concentrique au bol ll, formant chambre de filature. 7/ installation selon revendication 6, caracrérisée en ce que la rainure fixe 20 a une forme spiralée, régulière ou. non.