Brevet FR2424344A1 — publié le 19791123

La présente invention a trait à un procédé pour le traitement d'un fil en mouvement et plus particulièrement à un procédé de refroidissement du fil après passage dans un four lors d'une opération de texturation par fausse torsion. Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans la suite de la description, l'invention sera décrite appliquée au procédé de texturation dit par fausse torsion, procédé selon lequel on soumet le fil en mouvement à une torsion provisoire et à un traitemént thermique à l'état tordu, le fil étant éventuellement soumis avant renvidage à un second traitement thermique, dit traitement de fixation. I1 est évident que celà ne limite pas la portée de l'invention et quelle peut également être appliquée à tous les procédés dans lesquels on traite thermiquement un fil en mouvement, le fil devant etre ensuite refroidi rapidement avant passage dans un organe de traitement situé en aval du traitement thermique. Par ailleurs, la présente invention s'applique à tous types de fils, mono ou multi filamentaire. Du fait de l'amélioration des performances des broches de fausse torsion, qui sont passées de quinze mille (15 000) tours par minute à plus de huit cent mille 1800 000) tours par minute, en ce qui concerne les broches classiques et qui dépassent l'équivalent de plusieurs millions de tours par minute en ce qui concerne les broches à friction; ainsi que de l'augmentation de la vitesse linéaire des fils qui en découle. et qui dépasse actuellement les huit cenb (800) mètres par minute, il a fallu augmenter la longueur des fours pour que le fil reçoive la quantité de calories suffisantes à son traitement thermique Par ailleurs, toujours par suite de cette augmentation des vitesses, il a fallu prévoir des moyens pour refroidir le fil entre la sortie du four et son passage dans la broche de fausse torsion.Si, ce refroidissement est obtenu de manière conventionnelle par passage du fil à l'air libre, il est nécessaire d'allonger le trajet entre le four et la-broche et par suite, cella conduit à une augmentation importante de l'encombrement des métiers et complique notablement le lancement du fil. Certes, il a été également proposé d'accélérer le refroidissement du fil en le soumettant, à la sortie du four, à l'action d'un jet d'air froid, en le mettant au contact avec une surface refroidie, voire même en le mouillant. Cette dernière technique de refroidissement par mouillage est décrite notamment dans le brevet américain 3 333 409. Malgré la rapidité de refroidissement qu'elle permet, elle n'est cependant pas utilisée du fait quelle conduit à un fil de mauvaise qualité présentant des défauts de pinçure, c'est-à-dire des fils dans lesquels les filaments sont rassemblés les uns aux autres en certaines zones. Récemment, la demanderesse a proposé dans sa demande de brevet français nO 76/21 371, publiée sous le nO 2 358 486, un procédé permettant de refroidir rapidement le fil à la sortie du four avant qu'il ne pénètre dans la broche de fausse torsion, ce procédé consistant essentiellement à mouiller le fil, puis à le soumettre à un traitement thermique à haute fréquence permettant de le sécher avant qu'il ne pénètre dans la broche, sans cependant élever sa température à plus de quatre vingts (80) degrés C. Un tel procédé donne satisfaction mais est relativement complexe à mettre en oeuvre et surtout est coûteux. Or, on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un procédé simple, efficace, économique, qui surmonte les inconvénients des procédés antérieurs et permet de refroidir rapidement un fil se déplaçant à grande vitesse, notamment lors de sa texturation par le procédé par fausse torsion. D'une manière-générale, le procédé selon l'invention consiste, en continu, : - à délivrer un fil provenant d'un support d'alimentation, - à traiter thermiquement le fil en mouvement, - à refroidir le fil par mouillage, - à communiquer au fil, aumoyen d'une broche de fausse torsion, une surtorsion provisoire qui remonte dans lteldment de traitement thermique - à renvider le fil détordu, éventuellement après lui avoir fait subir un traitement thermique complémentaire, et il se caractérise par le fait que le refroidissement du fil par mouillage à la sortie du four est un refroidissement partiel, et est réalisé dans des conditions telles qu'à la sortie de l'organe mouilleur, le fil conserve une température supérieure à la température de vaporisation du liquide de refroidissement, de telle sorte que celui-ci se vaporise pratiquement instantanément, les vapeurs produites étant aspirées et le fil étant refroidi complétement de manière conventionnelle avant de pénétrer dans la broche de fausse torsion. De préférence, le mouillage du fil est effectué à proximité immédiate de la sortie du four et, lorsque ce liquide utilisé est de l'eau, la température du fil après mouillage est maintenue entre cent dix (110) degrés C et cent vingt (120) degrés C. Le refroidissement partiel du fil par mouillage est obtenu de préférence en un seul temps mais éventuellement, il pourrait être réalisé en plusieurs étapes successives. La quantité de liquide refroidissant déposé sur le fil sera fonction de la vitesse de traitement, de la nature du fil à refroidir (titre, nombre de brins, matière) et sera déterminée en gene- -ral de façon empirique pour chaque matière traitée, l'important étant qu'après mouillage le fil conserve une température supérieure à la température de vaporisation du liquide refroidissant. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositif comporte, pour chacune des positions de traitements - des moyens de stockage d'un support d'alimentation en fil, - des moyens délivreurs de fil, - des moyens de traitement thermique conventionnels, - des moyens de refroidissement, - une broche de fausse torsion permettant de communiquer une torsion provisoire au fil, - des moyens d'appel et de renvidage du fil traité, précédés éventuellement d'une deuxième série de moyens de traitement thermique, et il se caractérise par le fait que les moyens de refroidissement sont constitués par au moins un dispositif de mouillage du fil, disposé à proximité immédiate de la sortie du four et qui est associé à un système d'aspiration permettant d'éliminer les vapeurs après mouillage du fil. Avantageusement, entre la broche de fausse torsion et l'organe de mouillage du fil disposé à la sortie du four est disposé un dispositif de refroidissement conventionnel, tel que celui décrit dans la demande de brevet français nO 77/04 631 de la demanderesse. Par ailleurs, les moyens d'aspiration permettant d'éliminer les vapeurs produites après mouillage sont constitués soit par des moyens indépendants, soit par un ensemble associé au système d'évacuation des fumées produites dans le four. Enfin, comme dispositif de mouillage du fil ou humidificateur, on peut utiliser tout-moyen connu, tel que rouleau mouilleur, pul verisateur, rideau d'eau traversé par le fil. Dans le cas ot l'on utilisera un rouleau mouilleur tel que celui qui est illustré dans le brevet américain 3 339 409, on a constaté qu'il était préférable que le sens de rotation du cylindre avec lequel le fil est en contact soit contraire au sens d'avance du fil. Une telle manière de procéder évite que le fil entraîne une trop grande quantité d'eau. L'invention et les avantages qu'elle apporte sera cependant mieux comprise à l'aide de l'exemple de réalisatioù donné ci-après et des schémas annexés. La figure 1 illustre l'ensemble d'une installation conforme à l'invention. La figure 2 illustre plus en détail un mode de réalisation de la section de refroidissement d'une telle installation conformément à l'invention. Si l'on se reporte à la figure 1 l'installation de traitement du fil comporte - des moyens de support 1 d'alimentation en fil 2 et un déli- vreur de fil 3, - une zone de traitement thermique 4 constituée par un four conventionnel fermé comportant des moyens d'aspiration des fumées, - une zone de refroidissement constituée, conformément à l'invention par un organe mouilleur 5 permettant un refroidissement partiel du fil et un tube de refroidissement complémentaire 6 contre la surface duquel le fil est en contact, - une broche de fausse torsion 7, de préférence à friction externe à disques - des moyens d'appel 8, éventuellement de traitement thermique complémentaire 9 et de renvidage 10, éventuellement précédés d'un délivreur 11. Ainsi que celà est montré plus en détail à la figure 2, la zone de refroidissement réalisée conformément à l'invention est constituée essentiellement par un ensemble de mouillage 5, disposé à proximité de la sortie du four 4. Cet ensemble de mouillage, est formé, d'un disque 12 entraîné en rotation et qui tourne à l'intérieur d'un bac 13 contenant le liquide de refroidissement constitué de préférence par de l'eau. Avantageusement, le bac de refroidissement est commun à l'ensemble des positions de traitement et s'étend sur toute la largeur du métier et le disque 12 est entraîné par l'intermédiaire d'un arbre 14 également commun à l'ensemble des positions du métier. Cet organe de mouillage est associé à des moyens d'aspiration 15, commun aussi avec ceux d'aspiration des fumées 16, disposés à proximité de l'orifice de sortie 17 du four Ainsi que celà est représenté à la figure 2, ces moyens d'as piration sont constitués essentiellement par une plaque 18 qui entoure de préférence au moins partiellement le fil 2 et qui com porte des orifices 19. Bien que celà ne soit pas représenté dans les schémas annexés, l'organe mouilleur peut être constitué par un cylindre rotatif au lieu d'un disque. Dans ce cas, le cylindre peut être-commun à l'en semble des positions et sera entraîné en rotation de préférence en sens inverse au sens de passage du fil 2. D'autres moyens équivalents pourraient éventuellement être utilisés sans sortir du cadre de l'invention. Par ailleurs, si un seul dispositif de mouillage ne permet pas de refroidir suffisament le fil lors de son passage, il est évident que l'on peut disposer plusieurs organes mouilleur en série, étant bien entendu que chaque organe mouilleur est suivi d'un ensemble d'aspiration permettant d'éliminer les vapeurs produites et que la température du fil après passage sur le dernier organe mouilleur ne soit pas inférieure à la température de vaporisation du liquide de-refroidissement. Le fonctionnement d'une telle installation est le suivant. Le fil 2 provenant de la source d'alimentation 1 passe dans le délivreur 3, puis dans le four 4 de l'ensemble de refroidissement 5 et 6, dans la broche 7, le second délivreur 8, le four 9, le délivreur Il avant d'être renvidé en 10. A la sortie du four 4 le fil est refroidi partiellement par l'in termédiaire de l'organe mouilleur 12 contre la surface duquel il est en contact lors de son déplacement, le temps de contact avec cet organe étant tel que, en fonction de la vitesse de passage du fil, la température soit supérieure à la température de vaporisation du li- quide, par exemple dans le cas d'eau, voisine comprise entre cent dix (110) et cent vingt (120) degrés.C. L'eau ainsi déposée sur le fil se vaporise pratiquement instantanément et les vapeurs produites sont aspires par les orifices 19, et éliminées. Le fil passe ensuite sur le tube de refroidissement convention nel 6, puis dans la broche 7 dans laquelle il pénètre parfaitement sec, à une température qui ne doit pas etre supérieure à soixante (60) soixante dix (70) degrés C. Lorsque l'on utilise comme organe mouilleur un cylindre rotatif au lieu d'un disque tel que représenté à la figure 2, on a déterminé que l'on obtenait de bons résultats, pour une vitesse de pas-. sage du fil de l'ordre de huit cent (800) mètres par minute, en faisant tourner ce cylindre en sens inverse du passage du fil à une vitesse de rotation comprise entre vingt (2cl) tours par minute et vingt cinq (25) tours par minute. En effet, à une vitesse inférieure, le refroidissement est insuffisant et, lorsque l'on tourne plus rapidement, on a constaté quelles caractéristiques du fil avaient tendance à se dégrader. Les exemples suivants, donnés à titre illustratif mais non limitatifs, permettront de mieux comprendre les avantages apportés par l'invention. Dans ces exemples, on utilise un métier de texturation par fausse torsion, tel que celui représenté à la figure 1. Le four 9 n'est pas utilisé. Le four 4 est un four fermé classique agissant par contact et ayant une longueur de cent centimètres (100y. Comme organe mouilleur permettant de refroidir partiellement le fil à la sortie du four, on utilise non pas un disque tel que représenté à la figure 2, mais un cylindre de quatre centimètroe de diametre entraîné en rotation et immergé au tiers de sa hauteur dans un bac 13 alimenté en eau. La broche 7 est une broche à friction externe et un tube 6 de refroidissement complémentaire est disposé entre la broche 7 et le dispositif de mouillage 5, ce tube ayant une longueur de quatre vingts centimètres et étant relie à une source d'air froid, ayant une température voisine de vingt degrés C, le courant d'air circulant dans ledit tube en sens inverse de passage des fils. Exemple 1 Sur l'installation décrite ci-dessus, on traite un fil de polyes- ter semi-étiré de 167 décitex, 30 brins, l'étirage étant obtenu simultanément à la texturation par fausse torsion de manière conventionnelle, en jouant sur la vitesse des délivreurs 6 et 8. Le taux d'étirage est de 1,64. La vitesse linéaire du fil à la réception est de huit cent cinquante (850) mètres par minute. La température du four 4 est de deux cent trente cinq (235) degrés C. La vitesse de rotation du cylindre mouilleur est de vingt (20) tours par minute. La température du fil après passage sur l'organe mouilleur est d'environ cent quinze (115) degrés centigrade. Après traitement, on obtient un fil qui présente les caractéristiques suivantes - élasticité déterminée selon la norme DIN 53840: 32 - allongement : 19,5 Après tricotage, un tel fil permet de réaliser des articles sans défaut. Atitre comparatif, on a calculé que pour une même vitesse de broche et de passage du fil, il aurait fallu utiliser une longueur de refroidissement d'environ deux (2) mètres de longueur, pour que le fil arrive à une température correcte dans la broche de fausse torsion. Par ailleurs, un tel fil par rapport au fil obtenu confor mément à l'invention présente une élasticité fortement diminuée de l'ordre de quinze (15) à vingt (20) pour cent. Cet exemple montre bien les avantages apportés par l'invention et notamment le fait qu'il est possible de diminuer notablement la distance entre la sortie du four et la broche de fausse torsion, tout en obtenant un fil présentant une élasticité améliorée, ce qui était prévisible compte tenu des enseignements du brevet américain 3 333 409 mais qui, contrairement à ce qui se produisait an térieurement, ne présente aucun défaut de pinçage. RF NDIcArICNs l/ Procédé pour le traitement de fil qui consiste, en continu,: - à délivrer un fil provenant d'un support d'alimentation, - à traiter thermiquement le fil en mouvement, - à refroidir le.fil par mouillage, - à communiquer au fil, au moyen d'une broche de fausse torsion, une surtortion provisoire qui remonte dans l'6lEment de traitement di que - à renvider le fil tordu, éventuellement après lui avoir fait subir un traitement thermique complémentaire, caractérisé par le fait que le refroidissement du fil par mouillage à la sortie du four est un refroidissement partiel qui est réalisé dans des conditions telles qu'à la sortie de l'organe mouilleur, le fil conserve une température supérieure à la température de vaporisation du liquide de refroidissement, de telle sorte que celui-ci se vaporise pratiquement instantanément, les vapeurs produites étant aspirées et le fil étant refroidi complétement de ma nière conventionnelle avant de pénétrer dans la broche de fausse torsion. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mouillage du fil est effectué à proximité immédiate de la sortie du four, le liquide de refroidissement étant de l'eau et la température du fil après mouillage étant maintenue entre cent dix (110) degrés C et cent vingt (120) degrés C. 3/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2 du type comportant pour chacune des positions de traitement - des moyens de stockage d'un support d'alimentation en fil, - des moyens délivreurs de fil, - des moyens de traitement thermique conventionnels, - des moyens de refroidissement, - unes broche de fausse torsion permettant de communiquer une torsion provisoire au fil, - des moyens d'appel et de renvidage du fil traité, précédés éventuellement d'une deuxième série de moyens de traitement ther-mique, caractérisé par le fait que les moyens de refroidissement sont cons titués par au moins un dispositif de mouillage du fil, disposé à proximité immédiate de la sortie du four et qui est associé à un système d'aspiration permettant d'éliminer les vapeurs après mouillage. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que 1 organe de mouillage du fil est constitué par un rouleau mouilleur, dont le sens de rotation est opposé au sens d'avance du fil.