Brevet FR2595727A1 — publié le 19870918

INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT EN CONTINU D'AU MOINS UN FIL TEXTILE La présente invention concerne une installation pour le traitement en continu d'au moins un fil textile, comprenant des moyens pour entraîner en continu au moins un fil prélevé sur une bobine, une tête de dépose pour déposer ce fil sous forme de spires ou suivant une 5 autre géométrie répétitive sur une bande transporteuse perméable aux gaz, au moins une enceinte de traitement thermique traversée par le fil reposant librement sur ladite bande transporteuse, et un dispositif de reprise du fil sur la bande transporteuse pour le rebobiner. Des installations de ce type sont connues et utilisées pour effectuer divers traitement thermiques de fils textiles. Par exemple, la publication W0-85/04198 décrit une machine dans laquelle le fil, déposé sous forme de spires couchées sur une bande transporteuse perforée, 15 est soumis à un vaporisage dans une enceinte de traitement, avant d'être rebobiné pour être séché dans une autre machine. Dans le but de diminuer les manutentions, en particulier les transferts de bobines d'une machine à une autre ou les débobinages et les rebobinages successifs, il est connu d'utiliser aussi une machine du même genre pour 20 le séchage en continu d'un fil dans une enceinte renfermant de l'air chaud, notamment après un lavage ou une opération de teinture. Toutefois, ce procédé de séchage en air chaud d'un fil déposé en spires ne convient que pour des fils ayant une faible humidité. En effet, dans le tube aplati formé par l'ensemble des spires couehées les unes 25 contre les autres, la densité de matière n'est pas uniforme car elle est sensiblement plus élevée le long des deux bords, o de nombreuses spires se recouvrent. L'air chaud circule donc moins bien dans ces zones et le séchage y est moins efficace. Pour pallier cet inconvénient, il faudrait surchauffer la matière déjà sèche pour réussir à 30 sécher les parties internes restées humides, mais ceci produirait une deshydratation excessive et une détérioration des fibres surséchées, qui présenteront alors ultérieurement un taux insuffisant de reprise d'humidité. Pour éviter ce phénomène, on est obligé de réduire considérablement la densité de fils sur la bande, donc réduire la capacité 35 de l'installation ou augmenter ses dimensions. En outre, les procédés traditionnels de fixation et de séchage des fils après teinture (fixation par vaporisage, séchage à air chaud avec ou sans radiateurs) provoquent des différences locales dans les réactions du colorant avec les fibres. Le chauffage du fil commence par la 5 périphérie et induit un gradient de température qui a pour conséquence une migration du colorant vers le coeur du fil. Pendant le vaporisage, l'eau de condensation tend à diluer la teinture sur les fibres extérieures et à l'entraîner vers le coeur, o le colorant se fixe en plus grande quantité. L'uniformité n'est pas rétablie par le séchage, car 10 celui-ci s'effectue d'abord dans la périphérie du fil, en progressant vers le coeur. Il résulte de ces phénomènes une différence de coloration entre la périphérie plus claire et le centre du fil. Cet effet est appelé givrage et il est considéré comme un défaut. C'est pourquoi on continue dans la plupart des installations à utiliser d'autres 15 types de machines pour le séchage des fils, bien que cela implique des manipulations supplémentaires, ainsi que la création de zones tampons dans les processus continus. La présente invention a pour but de fournir une installation polyva20 lente pour le traitement en continu de fils textiles, permettant de pallier les inconvénients susmentionnés grâce à un dispositif de séchage qui opère de manière uniforme et complète dans la zone de l'installation o le fil repose librement sur la bande transporteuse. Dans ce but, l'invention concerne une installation du type indiqué en préambule, caractérisée en ce que ladite enceinte de traitement thermique comporte un dispositif de séchage du fil par traitement aux micro-ondes ou aux hautes fréquences, ce dispositif de séchage comportant des moyens de ventilation forcée à travers le dépôt de fil 30 et la bande transporteuse. L'utilisation du chauffage par perte diélectrique pour le traitement thermique des fils textiles et notamment pour leur séchage permet d'atteindre des vitesses d'évaporation qui ne peuvent pas être obte35 nues par des moyens traditionnels. En effet, il échauffe en même temps toute l'eau absorbée dans les différentes parties du volume du matériau, ce qui produit une excellente uniformité du traitement et une faible durée de séchage d'un matériau présenté sous forme d'une masse de fils relativement dense. On utilise actuellement ce mode de séchage des fils dans des séchoirs à haute fréquence (de l'ordre de 15 à 35 MHz) dans lesquels les fils sans introduits sous forme de bobines. 5 Cependant, comme les bobines usuelles présentent une faible perméabilité au passage de la vapeur, l'eau vaporisée a du mal à s'évacuer et monte en pression et en température, échauffant le matériau proprement dit. Plus la matière s'échauffe, plus son facteur de perte diélectrique augmente et elle absorbe donc encore plus d'énergie. On atteint de 10 cette manière un régime d'emballement thermique, contrairement au phénomène usuel d'autorégulation qui résulte de la diminution du facteur de perte par suite de la diminution progressive de l'humidité. Cet emballement thermique peut conduire à une fusion ou à une carbonisation locale du fil. Il est très difficile d'y remédier, si ce n'est 15 en réduisant la puissance et en réalisant des bobines de densité spécialement faible. En revanche, avec la présente invention, la combinaison d'un dépôt relativement mince des fils sur la bande transporteuse avec un chauf20 fage par perte diélectrique permet d'assurer une ventilation forcée convenable à travers le dépôt de fils et d'éliminer le risque d'emballement thermique, grâce aussi au fait que la densité du dépôt de fils peut être environ dix fois moindre que celle des bobines. On profite ainsi de l'autorégulation de séchage propre à ce principe de chauffage 25 et l'on obtient à la sortie une humidité uniforme du fil, qui peut être réglée de manière optimale en vue d'un taux de reprise normal. Dans les séchoirs à haute fréquence classiques, la charge en eau à l'entrée et à la sortie de l'applicateur HF est variable en fonction 30 du type de matière à traiter (coton, laine, polyester, etc) et une correction automatique à chaque changement de lot est compliquée à réaliser et surtout représente un gros investissement. Au contraire, dans une installation selon l'invention, on peut facilement ajuster la charge en eau en variant la vitesse de dépose et de transport en 35 fonction du titre et de la qualité du fil. De ce fait, on supprime l'obligation d'un contrôle rigoureux des conditions d'adaptation d'impédance de l'applicateur HF. Comme le dispositif proposé permet l'utilisation d'un dépôt de fils sous une épaisseur relativement faible, par exemple n'excédant pas 40 mm, il est possible d'effectuer le séchage au moyen de micro-ondes dont la fréquence est de l'ordre de 2'450 MHz. En effet, la profondeur 5 de pénétration étant inversement proportionnelle à la fréquence et aux pertes, des fréquences aussi élevées sont inutilisables pour chauffer des bobines de taille courante. Selon une forme de réalisation avantageuse, ladite enceinte de 10 traitement thermique comprend une zone de fixation, pourvue d'une gaine tubulaire entourant la bande transporteuse et le fil déposé sur celle-ci, cette gaine ayant une double paroi en matière perméable aux hautes fréquences ou micro-ondes utilisées et renfermant dans cette double paroi un circuit de fluide chauffant, et une zone de séchage 15 située en aval de la zone de fixation, l'ensemble constitué par la zone de fixation et la zone de séchage étant équipé de générateurs à haute fréquence ou à micro-ondes. De préférence, l'enceinte de traitement thermique comporte au moins 20 une entrée d'air située en dessus de la bande transporteuse, au moins une sortie d'air située en dessous de cette bande et raccordée à des moyens d'aspiration, et des déflecteurs disposés entre les bords de la bande et les parois latérales respectives de l'enceinte de manière à forcer l'air à traverser la bande. En plus des éléments susmentionnés et dans le but de permettre l'utilisation desdits éléments dans différents procédés de traitement, l'installation selon l'invention peut être complétée par diverses unités de traitement disposées en amont ou en aval de 30 l'enceinte de traitement thermique. En particulier, elle peut comporter au moins un dispositif d'essorage disposé sur le parcours du fil en amont de la tête de dépose, ce dispositif d'essorage étant de préférence du type à exprimage pneumatique. L'installation peut aussi comporter au moins un moyen d'imprégnation du fil en amont du 35 dispositif d'essorage. Dans une' forme de réalisation préférée, l'installation comporte en amont de la tête de dépose une machine d'imprégnation dans laquelle sont regroupés les moyens d'imprégnation et ledit dispositif d'essorage. Cette machine d'imprégnation peut comporter un bac contenant un bain de liquide à travers lequel s'étend le parcours du fil, par exemple pour laver ou pour teindre le fil. L'installation peut comporter en outre une chambre de thermofixation à 5 vapeur sous pression, traversée par la bande transporteuse entre l'enceinte de traitement thermique et le dispositif de reprise du fil. Selon un autre aspect résultant des principes exposés plus haut, la présente invention concerne également un procédé de séchage en continu 10 de fils textiles reposant librement sur une bande transporteuse perméable aux gaz, caractérisé en ce que l'on fait circuler ladite bande supportant les fils à travers une enceinte se trouvant sensiblement à la pression atmosphérique, en ce que l'on expose les fils à des microondes provoquant un échauffement de l'eau contenue dans les fils, et 15 en ce que l'on effectue simultanément une ventilation forcée & travers les fils et la bande transporteuse. Dans une forme de réalisation avantageuse du procédé, dans une zone initiale du parcours de la bande transporteuse dans ladite enceinte, on supprime localement la ventilation forcée et l'on maintient un taux d'humidité élevé autour des fils 20 au moyen d'une gaine chauffée perméable aux micro-ondes, entourant la bande et les fils supportés par celle-ci. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'aide de la description d'une forme de réalisation préférée de 25 l'installation, donnée ci-dessous à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue latérale schématique et partiellement coupée d'une installation comportant notamment une machine d'imprégnation et 30 une enceinte de traitement thermique, La figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale de la machine d'imprégnation, La figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale de l'enceinte de traitement thermique, et La figure 4 est une vue schématique en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la fig. 3. L'installation représentée globalement et schématiquement sur la fi5 gure 1 est une ligne de traitement d'un ou plusieurs fils textiles 1 (dans la description qui suit, on parlera généralement d'un seul fil pour simplifier l'exposé). L'installation est constituée par une série d'unités qui sont traversées par le fil en cours de traitement et qui comprennent: un ràtelier de bobines 2 sur lequel le fil est prélevé 10 en continu; une machine d'imprégnation 3 dont les diverses fonctions seront précisées plus loin et dans laquelle le fil circule suivant sa direction longitudinale; une tête de dépose 4 ayant pour fonction de déposer le fil 1 sur une bande transporteuse 5 suivant une géométrie déterminée, par exemple sous forme de spires 6 qui sont couchées vers 15 l'arrière en reposant les unes sur les autres de manière échelonnée; une enceinte de traitement thermique 7, traversée par la bande transporteuse 5; une chambre de thermofixation 8, également traversée par la bande transporteuse 5; un mécanisme d'entraînement 9 de la bande transporteuse 5; et un dispositif 10 de reprise du fil sur la bande 20 transporteuse, pour le rebobiner sur un bobinoir 11. Bien qu'on ne les ait pas représentés, l'installation comporte naturellement des organes d'alimentation fournissant les divers fluides nécessaires au traitement, ainsi que des organes de commande qui coordonnent le fonctionnement des différentes unités. Dans cette installation, les unités 2, 4, 8, 9, 10 et 11 sont bien connues et ne nécessitent pas de description particulière ici. De même, la bande transporteuse 5, qui est perforée pour pouvoir être traversée notamment par l'air et la vapeur d'eau, fait partie d'un 30 convoyeur de type couramment utilisé dans l'industrie textile. On se référera à la fig. 2 pour la description de la machine d'imprégnation 3. Le long du parcours du fil 1, cette machine comporte successivement dans un premier étage 12 un peigne de séparation 13a pour le 35 cas o l'on traite plusieurs fils en parallèle, un frein 13b utilisé en cas d'arrêt, des poulies 14 d'entraînement du fil 1, un bac de lavage ou de teinture 15 contenant un bain 16 à travers lequel circule le fil, et un dispositif d'essorage 17 disposé à la sortie du bac 15. Le fil 1 est ensuite entraîné par un autre Jeu de poulies 18 vers un second étage 20 qui comprend essentiellement trois modules semblables 5 22 disposés en série sur le parcours du fil. Chaque module 22 est destiné à effectuer un essorage et éventuellement une imprégnation préalable du fil. A cet effet, il comprend une enceinte 23 pourvue d'une entrée et d'une sortie pour le fil 1, ainsi que d'un bac de récupération de liquide 24. Cette enceinte renferme un dispositif 10 d'imprégnation 26 et un dispositif d'essorage 27, du type à exprimage pneumatique, qui est représenté en coupe longitudinale dans le détail A de la fig. 2. On remarque que ce dispositif est d'une construction particulièrement simple; il est formé d'un bottier dont deux parois opposées 28 et 29 sont percées chacune d'un orifice 30, 31 pour le 15 passage du fil. Ces orifices ont une forme évasée à l'entrée et à la sortie et présentent chacun un diamètre minimal qui est légèrement supérieur à celui du fil. Pour produire l'essorage, on introduit de l'air comprimé suivant la flèche B dans un conduit central 32 communiquant avec les orifices 30 et 31. L'air s'échappant à grande vitesse 20 et avec une forte chute de pression autour du fil dans les deux orifices emporte une part importante du liquide contenu dans le fil, qui est récolté dans le bac 24. Si l'on ne désire pas effectuer un essorage, il suffit d'arrêter l'arrivée d'air comprimé, le fil pouvant alors continuer A circuler à travers le dispositif. 25 Le dispositif d'imprégnation 26 est construit de manière semblable au dispositif 27. Au lieu d'in3ecter de l'air comprimé, on in3ecte suivant la flèche B on liquide tinctorial ou tout autre liquide de traitement avec lequel on désire imprégner le fil. Celui-ci peut 30 ensuite être essoré directement dans le même module 22 ou seulement dans l'un des modules suivants. Il faut noter que, si l'on n'utilise pas le premier étage 12 de la machine d'imprégnation 3, on peut faire passer le fil directement du 35 râtelier à bobines 2 au second étage 20, suivant le parcours raccourci 1' représenté en traits interrompus sur la fig. 1. La forme générale de l'enceinte de traitement thermique 7 est repré- sentée schématiquement par les figures 3 et 4. Le long du parcours de la bande transporteuse 5 supportant les spires de fil 6, cette enceinte comporte: un couloir d'entrée 34 équipé de clapets métalliques 35 servant de pièges à ondes; une chambre de fixation 36 dans 5 laquelle la bande transporteuse et les spires de fils sont entourées par une gaine tubulaire 37; une chambre de séchage 38 qui communique avec la chambre de fixation 36 par une ouverture 39; et un couloir de sortie 40 équipé de clapets métalliques 35. Une série de générateurs à micro-ondes 42 est répartie le long de la paroi supérieure des deux 10 chambres 36 et 38 de manière à exposer aux micro-ondes les spires de fil 6. Les micro-ondes sont confinées à l'intérieur de l'enceinte 7 par les parois métalliques de l'enceinte et par les clapets métalliques 35. La fréquence préférée pour échauffer l'eau contenue dans le fil est de 2'450 MHz. Dans une installation prototype, on a prévue 15 d'utiliser quarante générateurs de 1,2 KW. La gaine 37 est partiellement ouverte aux deux bouts et elle comprend essentiellement un tube à double paroi en matière perméable aux microondes, par exemple en verre. Dans l'espace annulaire délimité par la 20 double paroi, on fait circuler de la vapeur introduite suivant la flèche C et évacuée suivant la flèche D, pour chauffer la gaine 37. Comme cette gaine entoure étroitement la bande transporteuse 5 et les spires de fil, le fil se trouve exposé dans cette gaine à un microclimat particulièrement chaud et humide. En effet, d'une part le fil 25 n'est pas ventilé dans cette zone tout en étant échauffé par les micro-ondes, et d'autre part l'humidité s'échappant du fil ne peut pas se condenser sur les parois chauffées de la gaine 37, de sorte que l'atmosphère reste extrêmement humide dans cette gaine. De cette manière, le fil chargé d'humidité subit un échauffement homogène 30 Jusqu'à une température de l'ordre de 80 à 1000C, favorable par exemple pour la fixation d'un colorant sur les fibres. Les deux chambres 36 et 38 sont ventilées par de l'air introduit en haut de l'enceinte, comme le montrent les flèches de la fig. 4, à 35 travers les générateurs de micro-ondes 42 afin de les refroidir. L'air chargé d'humidité est évacué de la chambre de fixation 36 par un conduit d'aspiration 43. Dans la chambre de séchage 38, l'air introduit par le haut est forcé de traverser le dépôt de fils 6 et la bande transporteuse 5, grâce à des déflecteurs 44 qui obturent l'espace situé entre la bande 5 et les parois latérales de l'enceinte. L'air est évacué vers le bas par un conduit d'aspiration 45. La combinaison de la chambre de fixation 36 et de la chambre de séchage 38 dans une même enceinte 7 de traitement par micro-ondes permet d'effectuer un traitement thermique complexe avec une grande économie au point de vue de la construction, l'encombrement et de la 10 consommation d'énergie. Elle permet en outre un séchage rapide grâce à l'échauffement initial important aux produits par les micro-ondes ou les hautes fréquences pendant la première partie du traitement, o l'humidité est maintenue à un taux élevé. Dans une installation selon l'invention, la chambre de thermofixation 8 est facultative. Toutefois, il est généralement avantageux d'intégrer cette chambre à l'installation si la place disponible est suffisante. Elle peut être mise hors service sans affecter le fonctionnement du reste de l'installation. Une telle chambre, équipée 20 de sas à rouleaux 48 à l'entrée et à la sortie, est bien connue dans la branche et ne nécessite de description particulière. Un avantage remarquable de l'installation décrite ci-dessus est sa conception modulaire offrant de multiples possibilités d'utilisation, 25 par des combinaisons variées des opérations suivantes: a) débobinage sur le râtelier 2, b) imprégnation dans la machine 3, dans le bac 15 et/ou dans le dispositif d'imprégnation 26, c) essorage simple ou multiple dans la machine 3, d) dépose par la tête 4 sur la bande 5, e) séchage par HF ou micro-ondes, avec fixation éventuelle, dans l'enceinte de traitement 7, f) vaporisage sous pression dans la chambre 8, 35 g) bobinage du fil sec sur le bobinoir 11. Nous indiquons ci-dessous quelques exemples de traitement avec la combinaison d'opérations correspondante. - Séchage d'un fil essoré au préalable dans une centrifugeuse: a) + d) + e) + g). - Séchage d'un fil non essoré au préalable: a) + c) + d) + e) + g). - Lavage et séchage, par exemple pour des fils filés au gras: a) + b) + c) + d) + e) + g). - Teinture sans fixation sous pression: 10 a) + b) + c) + d) + e) + g). - Teinture avec fixation sous pression: a) + b) + c) + d) + e) + f) + g). Dans tous les cas, l'essorage peut être modulé par la mise en oeuvre 15 d'un seul ou de plusieurs dispositifs d'exprimage pneumatique dans la machine 3, ainsi qu'en faisant varier la pression d'air comprimé. D'autre part, en aJustant la vitesse d'entraînement du fil, on règle la charge en eau à l'entrée de l'enceinte de traitement thermique 7. Par un réglage de la vitesse de la bande transporteuse 5, on règle la 20 densité du dépôt de fil sur la bande. Revendications 1. Installation pour le traitement en continu d'au moins un fil textile, comprenant des moyens pour entraîner en continu au moins un fil prélevé sur une bobine, une tête de dépose pour déposer ce fil sous forme de spires ou suivant une autre géométrie répétitive sur une 5 bande transporteuse perméable aux gaz, au moins une enceinte de traitement thermique traversée par le fil reposant librement sur ladite bande transporteuse, et un dispositif de reprise du fil sur la bande transporteuse pour le rebobiner, caractérisée en ce que ladite enceinte de traitement thermique (7) comporte un dispositif de séchage du 10 fil par traitement aux micro-ondes (42) ou aux hautes fréquences, ce dispositif de séchage comportant des moyens (44, 45) de ventilation forcée à travers le dépôt de fil (6) et la bande transporteuse (5). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que 15 ladite enceinte de traitement thermique (7) comprend une zone de fixation (36), pourvue d'une gaine tubulaire (37) entourant la bande transporteuse et le fil déposé sur celle-ci, cette gaine ayant une double paroi en matière perméable aux hautes fréquences ou micro-ondes utilisées et renfermant dans cette double paroi un circuit de fluide 20 chauffant, et une zone de séchage (38) située en aval de la zone de fixation, l'ensemble constitué par la zone de fixation et la zone de séchage étant équipé de générateurs à haute fréquence ou à micro-ondes (42). 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'enceinte de traitement thermique (7) comporte au moins une entrée d'air située en dessus de la bande transporteuse (5), au moins une sortie d'air (43, 45) située en dessous de cette bande et raccordée à des moyens d'aspiration, et des deflecteurs (44) disposes entre les 30 bords de la bande et les parois latérales respectives de l'enceinte de manière à forcer l'air à traverser la bande. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif d'essorage 35 (17, 27) disposé sur le parcours du fil en amont de la tête de dépose (M). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit dispositif d'essorage (17, 27) est du type à exprimage pneumatique. 6. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un moyen (16, 26) d'imprégnation du fil, disposé sur le parcours du fil en amont d'un dispositif d'essorage (17, 27). 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en amont de la tête de dépose (4) une machine d'imprégnation (3) dans laquelle sont regroupés les moyens d'imprégnation et les dispositifs d'essorage. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la machine d'imprégnation (3) comporte un bac (15) contenant un bain de liquide à travers lequel s'étend le parcours du fil. 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle 20 comporte une chambre de thermofixation (8) à vapeur sous pression, traversée par la bande transporteuse entre ladite enceinte de traitement thermique (7) et le dispositif de reprise du fil (10). 10. Procédé de séchage en continu de fils textiles reposant librement 25 sur une bande transporteuse perméable aux gaz, caractérisé en ce que l'on fait circuler ladite bande supportant les fils à travers une enceinte se trouvant sensiblement à la pression atmosphérique, en ce que l'on expose les fils à des micro-ondes provoquant un échauffement de l'eau contenue dans les fils, et en ce que l'on effectue simultané30 ment une ventilation forcée à travers les fils et la bande transporteuse. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, dans une zone initiale du parcours de la bande transporteuse dans ladite en35 ceinte, on supprime localement la ventilation forcée et l'on maintient un taux d'humidité élevé autour des fils au moyen d'une gaine chauffée perméable aux micro-ondes, entourant la bande et les fils supportés par celle-ci.