Brevet FR2527235A1 — publié le 19831125

La présente invention se rapporte à un appareil pour la fabrication de fil à parties plus grosses, par traitement d'un fil multifilaments au moyen d'un fluide. Des procédés pour communiquer une compacité à un fil multifilaments, dans lesquels le fil est soumis à l'action d'un fluide turbulent, sont bien connus dans l' art antérieur On peut citer, par exemple, les brevets US n' 2 036 838, 4 063 338, 3 823 449 et 4 251 904 Un tel appareil de traitement de fil a pour but d'obtenir un fil synthétique multifilaments qui présente des quali- tés de gonflement, de compacité et de facilité de traite- ment ultérieur Ces qualités sont particulièrement bien obtenues si des parties ouvertes plus grosses et des par- ties enchevêtrées compactes apparaissent alternativement le long du fil Plus le nombre de parties enchevêtrées par unité de longueur est grand, plus le produit final est robuste. Un appareil à jet de fluide ou d'air est utilisé de préférence pour obtenir ces qualités, car les autres procédés, par exemple les procédés de torsion ou d'apprêt, présentent plusieurs inconvénients Si le fil est apprêté, il est nécessaire de laver les textiles fabriqués à partir de ce fil,afin d'éliminer la colle Si le fil est tordu, une machine de torsion est nécessaire Dans tous les cas, le nombre des opérations de traitement est augmenté, une opération de rebobinage est nécessaire et le risque de dé- térioration des fils est plus grand L'appareil à éjection de fluide évite de recourir à ces procédés et permet d'ob- tenir les enchevêtrements de compactage par turbulence d'un fluide dans le passage de fil de l'appareil Ces pro- cédés à éjection de fluide permettent d'obtenir un produit de même qualité que les fils tordus, la séparation des fi- laments étant déterminée bien qu'ils ne soient pas tordus. Toutefois, le traitement du fil par un fluide a entraîné plusieurs difficultés en relation avec certains appareils connus Bien quela capacité de traitement du fil puisse être améliorée lorsqu'on communique une compa- cité et une cohésion au fil par entrelacement des fila- ments individuels dans le fil, le volume ou gonflement du fil diminue alors et l'aspect d'une étoffe fabriquée avec ce fil se dégrade donc lorsque la capacité de traitement du fil augmente La relation entre le gonflement ou volume du fil et la capacité de traitement est plus avantageuse si les parties enchevêtrées et non enchevêtrées se suivent régulièrement et si le nombre de parties enchevêtrées par unité de longueur est élevé Bien que les appareils con- nus tentent d'obtenir une relation plus satisfaisante en- tre le volume, la traitabilité et le prix, ils se sont a- vérés moins satisfaisants que la présente invention Une raison de ce résultat médiocre des appareils suivant l'art antérieur peut résider en ce que, dans presque tous les appareils connus, l'enceinte de passage du fil est de for- me cylindrique L'enceinte cylindrique comporte un orifice d'éjection d'air pour projeter l'air sur le fil, comme dé- crit par exemple dans les brevets US no 4 188 692, 4 070 815, 4 064 686, 4 063 338 et 4 138 840 Il existe diverses constructions particulières de ces appareils sui- vant l'art antérieur Par exemple, la longueur ou le dia- mètre de l'enceinte cylindrique peuvent être modifiés, ou une fente peut être prévue dans une direction longitudina- le de l'enceinte cylindrique afin de faciliter le passage du fil Néanmoins ils présentent l'inconvénient que la con- sommation d'air ou de fluide et la pression nécessaire sont trop élevés, comparativement au nombre obtenu de par- ties enchevêtrées et à la résistance mécanique de ces par- ties De plus, l'enchevêtrement n'est pas assez solide et une tension et une relaxation, avec seulement une petite force, font disparaître la structure enchevêtrée du fil et la caractéristique de resserrement est fréquemment per- due. La présente invention évite, d'une manière nou- velle, les divers inconvénients ci-dessus Elle permet d'obtenir, avec une plus petite quantité de fluide, un fil qui comporte un grand nombre de parties enchevêtrées, de bonne qualité et traitabilité La construction parti- culière, mais simple, de l'appareil suivant l'invention permet d'obtenir ces avantages -Au lieu d'être cylindri- que, l'enceinte est constituée dans le présent appareil par un élément de passage de fil qui est défini par des plans disposés dans la direction de déplacement du fil. Dans la forme préférée de réalisation, l'enceinte a une section transversale triangulaire Cette forme d'enceinte de passage de fil permet d'obtenir un fil régulièrement enchevêtré, car elle évite la rotation unidirectionnelle et continue, pendant les opérations d'entrelacement Un dispositif connu, qui utilise une construction analogue de l'enceinte de passage de fil, est décrit dans le brevet US n' 4 251 904 Toutefois, contrairement à ce dispositif, l'élément de passage de fil suivant la présente invention est interrompu par une intersection qui constitue la zone de traitement de fil et qui est définie par des surfaces courbes etdes plans et dont la section transversale est plus grande que celle de la partie polygonale (par exemple triangulaire) de l'élément de passage de fil La construc- tion particulière de cette partie du passage de fil permet d'obtenir effectivement le mode désiré d'enchevêtrement, comme décrit ci-après. Tous les autres dispositifs connus diffèrent encore plus de la présente invention que le brevet précité. Par exemple, dans le brevet US n' 4 064 686, la partie de traitement de fil de l'élément de passage de fil est égale- ment plus grande que les autres parties, mais l'ensemble du passage de fil est uniquement cylindrique. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non limitati- ves, représentées sur les dessins annexés. Fig 1 illustre schématiquement un ensemble d' une machine à fausse torsion, à laquelle un appareil con- forme à la présente invention est appliqué; Fig 2 représente schématiquement le fil obtenu au moyen de l'appareil représenté sur la figure 1; Fig 3 est une vue en perspective d'une forme préférée de réalisation d'un appareil de traitement de fil au moyen d'un fluide, conforme à la présente inven- tion; Fig 4 est une vue en plan d'un bloc 14; Fig 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 3; Fig 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 3; Fig 7 est une coupe illustrant un autre mode préféré de réalisation d'un appareil de traitement de fil au moyen d'un fluide, conforme à l'invention; Fig 8 est une coupe de l'appareil représenté sur la figure 7; Fig 9 est une coupe d'un autre mode de réalisa- tion d'un appareil de traitement de fil au moyen d'un flui- de, conforme à la présente invention; Fig 10 est une coupe de l'appareil représenté sur la figure 9; Fig 11 est un graphique illustrant la relation entre la pression d'air P et le nombre E de parties enche- vêtrées du fil dans le cas d'utilisation d'un appareil de traitement de fil au moyen d'un fluide, tel que représenté sur les figures 5 et 6, et dans le cas de l'utilisation d'un appareil suivant l'art antérieur; et Fig 12 est un graphique illustrant la relation entre la pression d'air P et le nombre E de parties enche- vêtrées du fil, obtenu à partir d'essais analogues à ceux de la figure 11 excepté en ce que les fils à traiter et la vitesse des fils sont changés. L'appareil d'enchevêtrement ou d'entrelacement suivant la présente invention comprend un élément de pas- sage de fil à section polygonale (par exemple de forme triangulaire) qui est définie par des plans disposés dans la direction de déplacement du fil Au voisinage de sa partie centrale, l'élément de passage de fil comporte un éjecteur de fluide L'éjecteur de fluide est entouré par des surfaces courbes qui peuvent définir une section sphé- rique (zone de traitement de fil), avec une section trans- versale de surface supérieure à celle de la partie poly- gonale de l'élément de passage de fil Les filaments indi- viduels d'un fil multifilaments traversant la zone de trai- tement de fil sont soumis à une action turbulente et à une action de dérangement différentes de celles auxquelles sont soumis les filaments qui se trouvent dans la partie polygonale de l'élément de passage de fil Ainsi, lorsque le fil multifilaments est soumis à l'action du flux injec- té de façon rapide dans la zone de traitement de fil de l'élément de passage de fil, le fil se heurte simultané- ment aux parois latérales de la partie polygonale de l'é- lément de passage de fil, ce qui favorise la formation d' enchevêtrements Le fil résultant à parties plus grosses est obtenu avec une plus faible consommation de fluide et sa qualité est supérieure à celle du fil analogue obte- nu au moyen d'un appareil usuel L'appareil conforme à la présente invention est donc beaucoup plus efficace. La figure 1 illustre un exemple d'agencement d' une machine à fausse torsion, à laquelle l'appareil confor- me à la présente invention peut être appliqué. Un fil Y 1 est extrait, par traction, d'une bobi- ne 1 d'alimentation en fil, au moyen d'un premier rouleau d'avance 2, et il se déplace verticalement à travers un réchauffeur 3, les rouleaux 4 et 5 de changement de direc- tion, une plaque 6 de réglage de ballon et un appareil de refroidissement 7 qui le refroidit à la température dési- ree Le fil Y 1 est ensuite introduit dans une unité 8 de fausse torsion usuelle, du type à tige, à courroie, à frottement ou autre, pour subir une fause torsion Le fil Y 1, qui a été tiré et a reçu une fausse torsion, est ensuite envoyé dans un appareil 10 conforme à la présente invention, au moyen d'un guidage et d'un deuxième rouleau d'avance 9 Par traitement au moyen d'un fluide, le fil multifilaments Y 1 sort de l'appareil 10 sous la forme d'un fil Y 2 alternativement gonflé et entrelacé Il est tiré à travers un deuxième réchauffeur 1 i, au moyen d'un troisième rouleau 12, et enroulé sur une bobine 13 Le fil résultant est un fil gonflé à Fausse torsion, comme représenté schématiquement sur la ligure 2 Des parties ouvertes plus grosses Y 3 et des parties enchevêtrées ou entrelacées Y 4 apparaissent alternativement Les parties enchevêtrées Y, assurent la facilité de traitement ulté- rieur et plus le nombre de parties enchevêtrées Y 4 par u- nité de longueur est grand, plus le fil devient solide. Par conséquent, les filaments simples peuvent être effec- tivement empêchés de se séparer dans les opérations ulté- reures. Les figures 3 et 4 illustrent un mode préféré de réalisation de l'appareil 10 Cet appareil est de cons- truction géométrique simple Il comprend deux blocs 14 et 15 et des vis 16 pour l'assemblage du bloc 14 au bloc 15. Le bloc 14 constitue l'élément de passage de fil, avec une section transversale polygonale qui est de préférence triangulaire et définit un canal ou goulotte triangulaire 17 Le canal est défini par des plans ou parois disposés dans la direction de déplacement du fil Une zone courbe 18 de traitement de fil est ménagée dans le canal trian- gulaire Le bloc 15 sert à fermer le côté supérieur de l' élément 14 de passage de fil et la zone 18 de traitement de fil, de manière à constituer une enceinte ou tunnel de passage de fil La figure 4 est une vue en plan mon- trant la surface du bloc 14 de l'appareil. Les figures 5 et 6 sont des coupes de la même forme préférée de réalisation de l'invention, représentée sur les figures 3 et 4 La figure 5 est une coupe de l'é- lément 14 de passage de fil, suivant la ligne V -V de la figure 3 La figure 6 est une coupe de l'élément 14 de passage de fil, suivant la ligne VI-VI de la figure 3 L' élément 14 de passage de fil et le bloc 15 définissent une enceinte triangulaire entourée par trois parois latérales ,21 et 22, parallèles à la direction 19 de déplacement du fil Dans sa partie centrale, le passage de fil com- porte un orifice 23 d'éjection d'air La sortie 24 de l'o- rifice d'air est entourée par des surfaces courbes 25 a et 25 b, définissant une section sphérique qui s'étend au- delà des parois latérales 20 et 21. L'enceinte de passage de fil a une section trans- versale en forme de triangle isocèle ou équilatéral dont le sommet 26 se trouve dans l'élément 14 de passage de fil Le diamètre de la zone sphérique de traitement de fil est plus grand que le côté L de ce triangle De préférence, le diamètre D est de 1,5 à 2,1 fois la longueur L Par conséquent, la zone sphérique 18 de traitement de fil de l'élément de passage de fil a une section supérieure à cel- le du canal triangulaire 17. Ainsi, l'air comprimé injecté par l'orifice d' air 23 rencontre la paxri 22 et se rabat vers les deux cô- tés, de manière à engendrer un écoulement tourbillonnant ou turbulent Il en résulte un enchevêtrement des fais- ceaux de filaments, de la façon suivante Lorsque le fais- ceau de filaments Y est entraîné en rotation le long des parois latérales sphériques 25 a et 25 b, dans la zone 18 de traitement de fluide, et qu'il est dérangé de façon aléa- toire dans la zone délimitée par les parois 25 a et 25 b et par le plan 22, sous l'action de l'air injecté, l'enche- vêtrement des filaments Y est favorisé par les forces qui agissent sur les filaments Y dans les régionshes intersec- tions 27,27 Les forces qui agissent aux intersections 27,27 entre la partie triangulaire du passage de fil et la partie sphérique du passage de fil sont engendrées du fait que la partie triangulaire est située de part et d'autre de la partie sphérique et que sa section transver- sale est plus petite que celle de la partie sphérique du passage de fil De plus, les trajectoires des fils sont stabilisées et les fils sont effectivement guidés pendant leur déplacement, puisque les deux parties du canal 17,17 ont une section triangulaire Le fonctionnement de l'appa- reil suivant l'invention peut également être expliqué en ce qu'il résulte du remplissage de la zone 18 de traite- ment de fil en fil turbulent, jusqu'à ce que l'introduc- tion de fil dans la zone 18 engendre une force qui expulse le fil de la zone 18 L'expulsion du fil de la zone 18 peut entraîner en même temps une partie de fil non soumise au même traitement La nature exacte du phénomène n'est pas encore entièrement déterminée Il est seulement clair que les résultats de l'invention sont étonnamment supé- rieurs à ceux des dispositifs connus. Contrairement à un appareil suivant l'art anté- rieur, un appareil conforme à la présente invention ne né- cessite pas de pièces de guidage pour commander le passage du fil à l'entrée et à la sortie de l'appareil et pour ob- tenir les résultats désirés Le nombre désiré de parties enchevêtrées, ou le nombre de parties enchevêtrées par u- nité de longueur, ou la résistance d'enchevêtrement ou d' entrelacement peuvent être obtenus malgré l'absence de piè- ces de guidage. Les figures 7 et 8 représentent un autre mode préféré de réalisation de la présente invention L'élément 14 de passage de fil a une section tranversale en forme de trapèze inversé et comprend un canal 28 et une zone 29 de traitement de fluide La zone 29 est définie par une sur- face courbe 30, constituant une zone sphérique, et par un plan 31 défini par le bloc 15, de la même façon que dans la forme de réalisation décrite précédemment La section transversale de la zone 29 de traitement de fil est éga- lement supérieure à celle du canal polygonal 28. Les figures 9 et 10 représentent encore une autre forme de réalisation de la présente invention L'é- lément 14 de passage de fil comprend un cana 132 sensible- ment en forme de pentagoneet une zone 33 de traitement de fil, encore définie par une surface courbe constituant 1 o une zone sphérique et/Ur plan 37 défini par le bloc 15, la sortie 24 de l'orifice d'éjection d'air étant prévue à la base de la zone 33, de la même façon que dans les formes de réalisation précédentes. Les modes de réalisation de la présente inven- tion, décrits ci-dessus, ont en commun que la sortie 24 de l'orifice d'éjection d'air, à la base de la zone sphérique, est située au même niveau que les fonds 26, 34 et 35 des passages de fil 17,28 et 32 des différentes formes de réa- lisation, et qu'au moins un sommet du polygone est en con- tact intérieurement avec une partie d'un arc de cercle ima- ginaire de la zone de traitement de fil En outre, dans tous les modes de réalisation, les canaux de fil 17, 28 et 32 ont une section transversale de surface inférieure à celle de la zone de traitement de fil, les parois des canaux 17, 28 et 32 sont disposées dans la direction de déplacement du fil et elles définissent une goulotte pour supporter le fil. Des exemples expérimentaux, dans le cas d'utili- sation d'une machine de fausse torsion, comme représenté sur la figure 1, à laquelle un appareil conforme à la pré- sente invention est appliqué, sont décrits ci-après. EXEMPLE 1 La figure 11 illustre la corrélation entre la pression d'air P (kg/cm 2) et le nombre E (n/rn) de parties enchevêtrées, pour un fil de polyester du type SD 225/150/ 48 (fils traités de 150 deniers obtenus à partir d'un fais- ceau de filaments de 225 deniers comprenant 48 filaments) traité au moyen d'un appareil Wel que représenté sur les figures 5 et 6 Le diamètre de la sortie de l'orifice d'éjection d'air est de 1,4 mm, le diamètre de la zone de traitement de fil est de 2 mm, l'angle a du canal de passage de fil est de 600, la vitesse des fils dans le canal est de 600 rm/mn et le coefficient de suralimenta- tion du deuxième rouleau d'avance ? et du troisième rou- leau d'aivance 12 est de 2 %. La courbe L 1 représente la relation entre la pression P et le nombre E de parties enchevêtrées, pour un appareil conforme à la présente invention, tandis que la courbe L 2 représente cette relation dans le cas de l'u- tilisation d'un appareil usuel à canal cylindrique de passage de fil Les courbes L et L 2 montrent que le nom- bre E de parties enchevêtrées est 80/m pour une pression d'air P de 2 kg/cm 2 (ns le cas d'un appareil conforme à la présente invention, tandis qu'il n'y a presque pas de parties enchevêtrées dans le cas de l'utilisation de l'ap- pareil usuel De plus, on voit clairement que le nombre E de parties enchevêtrées est de 98/ni dans le cas de l'uti- lisation d'un appareil conforme à la présente invention, ce qui est environ le double du nombre E de parties enche- vêtrées dans le cas d'un appareil usuel, soit 48/m, pour une pression d'air P de 3 kg/cm Ainsi, pour la même pres- sion d'air, un appareil suivant l'invention permet d'obte- nir un nombre de parties enchevêtrées notablement plus grand que l'appareil suivant l'art antérieur En outre, un appareil conforme à l'invention nécessite une pression d'air P de 2 kg/cm 2 seulement pour obtenir un nombre E de parties enchevêtrées de 80/rm, tandis que l'appareil usuel nécessite une pression d'air P de 5 kg/cm 2 environ pour ob- tenir le même nombre E Par conséquent, la consommation d'air d'un appareil suivant l'invention est la moitié de celle de l'appareil suivant l'art antérieur et son rende- ment est donc supérieur. EXEMPLE 2 La figure 12 illustre la relation entre la pres- sion d'air P et le nombre E de parties enchevêtrées, dans un deuxième exemple expérimental dans lequel des fils de type SD 115/75/36 sont traités au moyen du même appa- reil La courbe L 3 représente la relation entre la pres- sion d'air P et le nombre E de parties enchevêtrées, à une vitesse de fil de 600 m/mn, pour un appareil suivant l'art antérieur Les courbes L 4, L 5 et L 6 représentent la relation entre la pression d'air P et le nombre E de parties enchevêtrées, à des vitesses de fil de 600 m/mn, 700 m/mn et 800 m/mn, respectivement. Avec un appareil conforme à la présente inven- tion, un nombre E de parties enchevêtrées de 80 à 118/m peut être obtenu avec une pression d'air P de 2 à 5 kg/ cm 2, pour chaque vitesse de fil, ce qui est notablement plus grand que ce qu'on obtient avec l'appareil suivant l'art antérieur De plus, on voit qu'un appareil suivant l'invention permet d'obtenir un nombre suffisant de parties enchevêtrées, même pour une vitesse accrue du fil Ainsi, un traitement à grande vitesse est possible. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci En particulier, la présente invention peut être mise en oeuvre au moyen d'agencements mécaniques di- vers et de forme variée Par exemple, bien que les dis- positifs aient été représentés avec des éléments supérieur et inférieur,il est possible de prévoir deux éléments cô- te-à-côte, ou un seul élément. Revendications 1 Appareil pour l'enchevêtrement ou l'entrelacement des filaments d'un fil, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un élément ( 14) de passage de fil comportant au moins deux parties de section transversale différente, à savoir, premièrement, une partie sous la forme d'un canal ( 17) de passage de fil ayant une première section transversale qui est définie par une ou plusieurs parois planes ( 20,21) disposées dans la direction de déplacement du fil et ayant une première surface transversale et, deuxièmement, une autre partie constituant une zone ( 18) de traitement de fil, placée en continuité avec le canal ( 17)-de passage de fil et comportant au moins un orifice ( 24) d'éjection de fluide, cette-autre partie étant définie par des surfa- ces courbes ( 25 a,25 b) ayant une deuxième section transver- sale de surface supérieure à celle de la première section transversale, au moins un orifice d'éjection de fluide étant prévu près de la base de la surface courbe; et (b) des moyens qui ferment l'élément de passage de fil pour dé- finir avec lui une structure en forme de tunnel. 2 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première section transversale est polygonale. 3 Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le polygone ( 17) est un triangle. 4 Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le polygone ( 28) est un trapèze. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le polygone ( 32) est de forme octogonale. 6 Appareil suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième section transversale est circulaire et définit une zone sphérique ( 25,29,33). 7 Appareil suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fermeture comprennent une pièce séparée ( 15) qui est fixée à l'élément ( 14) de passage de fil. 8 Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un sommet ( 26) de la section transversale trian- gulaire est sensiblement aligné avec l'orifice ( 24) d'é- jection de fluide. 9 Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport du diamètre de la deuxième section transversale circulaire à la longueur du plus grand côté de la section transversale triangulaire est de l'ordre de 1,25 et en ce qu'aucun côté du triangle n'a une longueur supérieure de plusëb 50 % à celle d'un autre côté. Appareil de structuration par traction, carac- térisé en ce qu'il comprend (a), des moyens de structura- tion par traction d'un fil multifilaments, comportant des rouleaux d'avance ( 9) à leur sortie; (b) un dispositif ( 10) d'enchevêtrement pneumatique suivant l'une des reven- dications 1 à 9, qui comprend un élément de passage de fil ayant au moins deux parties de section transversale diffé- rente, à savoir premièrement une partie sous la forme d'un canal de passage de fil ayant une première section trans- versale qui est définie par une ou plusieurs parois planes disposées dans la direction de déplacement du fil et ayant une première surface transversale, et deuxièmement une autre partie de l'élément de passage de fil constiuant une zone de traitement de fil en continuité avec le canal de passage de fil et comportant au moins un orifice d'éjec- tion de fluide, cette partie étant définie par des surfa- ces courbes constituant une deuxième section transversale de surface transversale plus grande que celle de la pre- mière section transversale, au moins un orifice d'éjection de fluide étant prévu près de la base de la surface courbe; (c) des moyens de fermeture de l'élément de passage de fil, pour constituer avec celui-ci une structure en forme de tunnel; et (d) ledit dispositif ( 10) recevant le fil mul- tifilaments du rouleau d'avance ( 9), le coefficient de suralimentation étant de préférence au moins de l'ordre de 2 %. 11 Appareil suivant la revendication 6, caractéri- sé en ce que le fil qui traverse l'élément de passage de fil est soumis à une action de rotation rapide et de dé- rangement le long des parois de la zone sphérique, tan- dis que les parois planes du canal triangulaire de l'é- lément de passage de fil engendrent simultanément un en- chevêtrement des filaments par frottement. 12 Appareil suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les parois planes sont parallèles à la direction de déplacement du fil.