Brevet FR2535740A1 — publié le 19840511

Procédé pour le filage centrifuge de fibres ayant des propriétés spécifiques et dispositif pour l'applica- tion de ce procédé ". L'invention concerne le filage centrifuge de fibres ayant des propriétés qui ne permettent pas de réaliser un filage centrifuge en fils de qualité accepta- ble, sur les dispositifs actuels, du fait que la résul- tante de l'influence de ces propriétés augmente de ma- nière excessive la force axiale dans le fil que l'on extrait du rotor de filage, de sorte que ces fibres se distinguent nettement, surtout du coton On considère en particulier comme "propriétés spécifiques" 'les coef- ficients de frottement (surtout dynamiques) de la surfa- ce des fibres, ainsi que l'adhérence du fil sur d'autres- surfaces, la déformabilité de la section transversale du fil, y compris la diminution de la dureté de sa surface ainsi que la résistance au pliage du fil et l'importance de sa surface spécifique. En particulier, les fibres qui doivent être traitées à la façon du coton sont pourvues, déjà au cours de leur fabrication, d'une pellicule de prépa - ration de la surface (avivage) qui leur confère, sans autre apprêt, ni adaptation, des propriétés de la sur- face conférant l'aptitude au façonnage chez ceux qui l'effectueront Il n'est pas courant, dans la technologie du coton, d'apprêter la surface et de la réapprêter, com- me c'est le cas dans la technologie de la laine Il est en conséquence évident que les propriétés mentionnées se rapportent au complexe total: fibres/pellicule de prépa- ration de la surface Il en ressort que les fibres fabri- quées à partir des mêmes substances macromoléculaires (et même morphologiquement semblables), peuvent différer très sensiblement dans leurs propriétés spécifiques que l'on a indiquées, précisément en raison de différences d'ap- prêts de surface. L'invention résout le problème du filage centrifuge fin de fibres possédant des propriétés spéci- fiques en abaissant la force axiale en excès du fil extrait jusqu'à une valeur optimale déterminée, en ajus- tant le point du premier contact du fil, sur son par- cours d'extraction après la surface de collecte du rotor, lors de l'entrée du fil dans ce qu'on appelle l'enton- noir d'extraction du fil, c'est-à-dire en ajustant la surface d'entrée active de l'entonnoir d'extraction du fil. Les procédés de filage centrifuge connus jusqu'à ce jour sont appliqués avec succès dans l'indus- trie, avec un très grand succès sur les fibres naturel- les (coton, stade initial de traitement de la laine), les fibres chimiques (rayonne-viscose) ainsi que les fibres synthétiques (fibres de polyester), et éventuel- lement sur leurs mélanges La résultante de l'influence des propriétés spécifiques des fibres chimiques, ainsi que des fibres synthétiques, sur le frottement et en conséquence sur la force axiale du fil obtenu par le filage, et extrait du rotor sur la surface métallique, ne diffère toutefois pas sensiblement de celle du coton. On est parvenu maintenant, pour le filage centrifuge de ces fibres, à un optimum et les efforts de perfectionne- ment s'appliquent surtout à une adaptation des propriétés de surface des nouvelles fibres. L'évolution actuelle des entonnoirs d'ex- traction de fil destinés aux fibres filées jusqu'à main- tenant par le procédé centrifuge, qui ne se distinguent pas trop du coton, est dirigée par la tendance qui vise à établir, sur l'entonnoir, des conditions de frottement telles qu'il devient possible d'obtenir un meilleur contrôle, et une localisation déterminée du fil dans le parcours de retoure de l'entonnoir vers la surface de collecte du rotor Cette tendance nécessite un frotte- ment plus important sur la surface d'entrée active de l'entonnoir, et comme son facteur-limite réside dans la résistance axiale du fil que l'on extrait, les solutions brevetées jusqu'ici font appel à différentes combinai- sons de surfaces -de travail sur l'entonnoir, lisses et rugueuses, (par exemple, le changement, pendant une révolution du rotor, entre segments lisses et segments rugueux sur l'entonnoir), de forges radiales ainsi que concentriques, sur la surfaàce d'entrée active de l'en- tonnoir et autres. Ces solutions ne peuvent pas être utili- sées pour le filage centrifuge de fil fin possédant des propriétés spécifiques, car le coefficient de frottement sur les surfaces d'entrée actives lisses courantes de l'entonnoir est déjà tellement élevé qu'il n'est pas possible de l'augmenter encore, par exemple au moyen d'un segment plus rugueux. Le frottement est le résultat de l'action réciproque de deux surfaces, celle qui est frottée et celle qui frotte La pratique technique actuelle a une possibilité relativement très limitée de compenser l'effet de coefficients de frottement trop importants de nombreuses fibres en réduisant le coefficient de frottement des surfaces actives du parcours d'extrac- tion du fil Les possibilités d'une opération analogue avec des fibres, c'est-à-dire, la réduction du frotte- ment des fibres en utilisant une préparation appliquée sur la surface des fibres au cours de leur fabrication sont également limitées. Dans les dispositifs connus jusqu'à main- tenant pour le filage centrifuge, qui contiennent des postes de filage comportant un rotor et un entonnoir d'extraction, on n'envisage pas d'adapter la réalisation de l'entonnoir d'extraction, dans son principe, aux résultantes de l'influence des propriétés spécifiques mentionnées de fibres déterminées Le parcours et le type de contact avec un angle de renvoi donné du fil à extraire, qui sont déterminés par le rayon de courbure "r" (voir le dessin annexé) de la surface d'entrée de l'entonnoir avec laquelle le fil prend contact, sont trop inadaptés au filage de fibres possédant des pro- priétés spécifiques Il est certes connu que la dimi- nution du rayon de courbure de la surface d'entrée active conduit à une diminution de la force axiale du fil à extraire, toutefois dans une mesure qui n'est pas très importante, de sorte qu'on ne peut pas tirer parti de cette disposition, ni non plus y faire appel systèma- tiquement pour compenser des résultantes indésirables de l'influence de propriétés spécifiques sur le frottement sur la surface active d'entrée de l'entonnoir et de ce fait sur l'augmentation excessive de la force axiale dans le fil à extraire. Une augmentation excessive de la force axiale a pour conséquences: une diminution de la productivité (la force axiale, proportionnelle au carré de la vitesse de rotation- du rotor oblige à diminuer cette vitesse de rotation du rotor, et provoque en conséquence une diminution de la vitesse d'extraction du fil, une abrasion excessive de la préparation (avivage) de la surface des fibres, ou même une abrasion de la masse même de la fibre et par suite une augmentation de la formation de poussière, cette poussière étant aspirée par le rotor, ce qui nécessite une plus grande fréquence du nettoyage des rotors, mais surtout en- tra;ne une diminution de la qualité du fil, une augmentation du nombre des cassures du fil, qui coincide avec une plus grande probabilité de cassure de fil sous l'effet d'une tension dépassant la résis- tance du fil. Les inconvénients indiqués ci-dessus sont supprimés par le procédé de filage centrifuge suivant l'invention pour des fibres possédant des propriétés qui provoquent une augmentation excessive de la force axiale en raison des résultantes de leur influence sur le fil à extraire; procédé basé sur le fait que l'influence des forces de frottement qui agissent sur le fil peut être diminuée, sur la surface active d'entrée de l'en- tonnoir d'extraction du fil, en raccourcissant le-par- cours du contact avec le fil à extraire, de sorte que l'on obtient une force axiale optimale du fil à extrai- re dans la section qui suit la sortie de l'entonnoir. Cette force mesurée après la surface active d'entrée de l'ento nnoir, et également après la surface de sortie, (au cas o l'entonnoir possède une surface-active de sortie) ne dépasse pas 2,5 fois la force axiale F qui s'établit sur le rotor et qui est donnée par l'équation suivante: F = 5, 45 îO 12 R 2 n dans laquelle F = la force axiale du fil à extraire dans la section qui se trouve entre la surface de collecte du rotor de filage et l'entrée dans l'entonnoir d'ex- traction, mesurée en m N/tex, R = le rayon du rotor de filage en mm, n = la vitesse de rotation du rotor de filage par minute. Un raccourcissement du parcours avec con- tact du fil sur la surface active d'entrée de l'entonnoir est obtenu en abaissant la hauteur de la partie de tête de l'entonnoir possédant un rayon de courbure donné, tandis qu'il n'est pas possible sur cet appareil, d'effec- tuer d'une façon acceptable, le filage centrifuge de fil fin à partir de fibres présentant des propriétés spécifi- ques En diminuant la hauteur de la partie de tête de l'entonnoir, en plus du raccourcissement du parcours avec contact du fil sur la surface active d'entrée de l'entonnoir d'extraction primitivement inadapté, se trouve formée en outre une surface active d'une qualité nouvelle, qui est formée par l'arête d'entrée et le res- te de la surface active d'entrée initiale. De la façon indiquée, et au moyen d'un dispositif facile à utiliser pour l'exécuter, on peut compenser la résultante de l'influence des propriétés spécifiques, différentes pour des fibres différentes, sur leur frottement dans la partie critique du parcours d'extraction, et sur l'excès de force axiale du fil que l'on doit extraire qui en serait la conséquence, avec, pour effet final, l'obtention d'un fil de plus grande qualité, qui peut être filé fin avec de remarquables caractéristiques de productivité. La figure unique annexée représente la surface active de sortie de l'entonnoir d'extraction ainsi que le principe de l'invention qui repose sur la modification du contact du fil que l'on doit extraire du rotor de filage avec la surface active d'entrée de l'-en- tonnoir. L'entonnoir d'extraction 1 dont le dia- mètre intérieur est "D" à l'orifice est représenté en coupe longitudinale suivant un plan passant par l'axe s 2535740. de rotation 2 de l'entonnoir, qui est en même -temps l'axe de rotation du rotor de filage Le fil 3 est retiré de la surface de collecte du rotor de filage en passant sur l'arête circulaire 4, puis par la surface active d'entrée 5 de l'entonnoir, qui est déterminée par l'arête 4 et le dernier point de contact 6 de la surface active d'entrée, qui présente un rayon de courbure "r" L'arête 4 est une ligne de coupe circulaire de la surface qui est formée par la rotation d'un quart de cercle ayant le rayon "r" sur l'axe 2 à une distance D (surface de rotation qui forme la surface active d'entrée 5) ainsi qu'un plan dé- terminant la hauteur "h" de la partie de tête de l'en- tonnoir, ce plan s'étendant perpendiculairement à l'axe 2. Le parcours avec contact est raccourci, suivant le principe de l'invention, pour une valeur don- née "r", par réduction de la hauteur de la partie de tête de l'entonnoir d'une valeur (H-h), si-l'on compare avec le parcours avec contact sur l'entonnoir quand la hauteur de la partie de tête est H,-l'utilisation de cette hauteur donnant au fil à -extraire une force axiale excessive Après la surface active d'entrée 5 de l'en- tonnoir, ou après le point 6, le fil est tiré par le dispositif d'extraction et de bobinage habituel, soit directement, soit en passant d'abord sur une surface active de sortie de l'entonnoir, qui est formée par exem- ple par une bague céramique (en corindon fritté), un tube plié avec des valeurs angulaires variables et autre, puis dans le dispositif d'extraction La surface active de sortie,-de même que le dispositif de bobinage, ne sont pas représentés dans la figure. Sur la figure, sont indiquées par une ligne interrompue les parties de l'entonnoir qui ne sont - pas adaptées pour le filage centrifuge de numéros fins,- de fibres possédant des propriétés déterminées (spéci- fiques), c'est-à-dire d'un entonnoir o la partie de tête a une hauteur H, à partir duquel il est le plus simple de former un entonnoir bien adapté avec une hau- teur "h" de la partie de tête. Des exemples d'un mode de réalisation concret sont donnés ici sous la forme d'un résumé dans le tableau suivant On y trouvera les critères décisifs de la force axiale dans le fil à extraire (sous forme de valeurs moyennes des enregistrements graphiques aux mêmes intervalles de temps dufilage) en commun avec les caractéristiques de la qualité du fil filé, qui correspond à l'entonnoir utilisé initialement (enton- noir Standard -S) ou au nouveau (N), qui est obtenu en rectifiant le S suivant l'invention Il apparaît une conséquence suffisamment représentative des résultats du filage fin d'un échantillon de fibres dans les mêmes conditions climatiques Les rapports entre les valeurs de la force axiale et la qualité du fil sont entière- ment conservés même pour un type de fibres tout à fait différent, comme il ressort de l'examen d'un grand. nombre de séries qui sont analogues à celles qui sont données Des indications sur le type de fibres sont en conséquence tout à fait superflues dans l'exemple donné. Le résultat de l'utilisation de l'entonnoir S est valable seulement pour le début du filage, ensuite, il se dété- riore Avec un entonnoir N correctement optimisé (exem- ples 2-et 4), le résultat ne se modifie pas avec le temps. Métier pour le filage centrifuge BD 200 S de fin - Rayon du rotor (mm) 27 Mèche de filage fournie étirée deux fois, 3,3 ktex Vitesse de rotation du cylindre peigneur (Min 1) 6 000 Fil-obtenu Finesse (tex) 35,5 2535740. Torsion Vitesse de rotation des rotors -1 (Min) Vitesse d'extraction du fil (m/min -1) Entonnoir utilisé (Exemple NI) Rayon de courbure r de la sur- face active d'entrée (mm) Diamètre intérieur de l'ori- fice D (mm) Hauteur de la partie de tête H ou h (mm) Surface active d'entrée Surface active de sortie Force axiale (m N/tex) du fil extrait: après la sortie de la sur- face active F avant la surface active d'entrée F o rapport F/Fo Qualité du fil obtenu: irrégularité USTER (CV'%) nombre de parties minces nombre de parties épaisses nombre de noppes 46 250 51 200 74,6 S/1 N/2 5/3 82,6 N/4 N/5 4 4 4 4 2 2 2 2 H 3,9 h 2,4 H 3,9 h 3,1 lisse, chrome dur anneau en corindon fritté h 2,4 18 50 31 23 8,5 8,5 10,4 10,4 10,4 4,7 2,1 4,9 3 2,2 19,5 16,2 19,6 17,3 468 202 620 310 428 '150 2535740. R E V E N D I C A T I O N S ) Procédé pour le filage centrifuge fin de fibres possédant des propriétés qui, par la ré- sultante de leurs influences, provoquent une augmenta- tion excessive de la force axiale dans le fil à extraire, procédé caractérisé en ce que l'on diminue l'influence des forces de frottement agissant sur le fil ( 3) au pre- mier point de contact sur le parcours d'extraction ( 4, 6), après la surface de collecte du rotor de filage, c'est-à-dire sur la surface active d'entrée de l'enton- noir d'extraction en raccourcissant le parcours avec contact du fil à extraire dans la section qui suit la sortie de l'entonnoir et abaissant la hauteur (h) de l'entrée de l'entonnoir ( 4). 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on obtient une force axiale optimale de traction de ce fil, qui ne dépasse pas 2,5 fois la force axiale donnée par l'équation F O = 5,45 10 12 R 2 n équation dans laquelle: F = la force axiale du fil à extraire dans la section qui se trouve entre la surface de collecte du rotor de filage et l'entrée dans l'entonnoir d'extraction, mesu- rée en m N/tex, R = le rayon du rotor de filage en mm, n = la vitesse de rotation du rotor de filage par minute. ) Installation pour l'application du procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, qui contient un poste de filage avec un rotor et un enton- noir d'extraction présentant une surface active, ins- tallation caractérisée en ce que la-surface active ( 1) de l'entonnoir est formée par le bord d'entrée ( 4) avec la section déterminée par ce bord et le dernier point ( 6) de contact du fil sur cette surface active, et on détermine le raccourcissement désiré du parcours 2535740. h avec contact du fil par un choix de la hauteur de la partie de têt_-e de l'entonnoir (h) pour un rayon de courbure r donné.