Brevet FR2633315A1 — publié le 19891229

Procédé de filature à fibres libérées d'une structure textile linéaire à base de fibres discontinues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention concerne le domaine de la fabrication d'articles textiles, en particulier de la filature, et a pour objet un procédé de filature à fi- bres libérées d'une structure textile linéaire à base de fibres discontinues. L'invention a également pour objet un disposi- tif pour la mise en oeuvre de ce procédé. La fabrication d'articles textiles repose sur l'utilisation de fibres, inclusivement les filaments, pour obtenir les caractéristiques de perméabilité à l'air, de souplesse, de légèreté et de solidité requises en vue de l'utilisation pour l'habillement. Actuellement, la filature de fibres repose sur deux opérations essentielles, à savoir, la formation d'une bandelette de fibres à partir d'un ruban ou d'une mèche et la formation d'un fil en conférant de la cohé- sion à ladite bandelette. Un ruban est affiné, soit à l'aide d'un train d'étirage à cylindres, soit à l'aide d'un dispositif dé- fibreur, appelé couramment briseur. La cohésion de la bandelette est obtenue par torsion, qui consiste à tordre l'une ou l'autre extrémi- té de la bandelette, par guipage, c'est-à-dire par for- mation de guipures pour consolider des fibres de la ban- delette ou par collage, en utilisant une substance adhé- sive pour coller les fibres les unes aux autres. La fabrication de filés de fibres par filature à fibres libérées s'effectue généralement par applica- - tion d'un procédé à rotor qui permet des rendements beaucoup plus élevés que le procédé classique de filatu- re dit "à anneau-curseur". Cependant, la filature à rotor présente un handicap important, à savoir, la formation de fagotages inhérents au principe même de formation du fil. En ef- fet, la structure des filés à rotor est complètement différente de celle des fils classiques. On remarque, notamment, des enroulements de fibres ou fagotages au- tour du flux fibreux principal qui sont dus à l'enroule- ment d'une fibre non désirée autour du fil en formation, cette fibre ne suivant, généralement, pas le chemin du flux fibreux principal et se joignant au fil en prenant la corde. Les fibres fagotées possèdent une torsion in- verse à celle du fil et, en fonction de leur angle d'incidence sur le fil, elles forment des enroulements hélicoïdaux d'un pas plus ou moins important. La quanti- té de fagotages est liée aux conditions de filature, en particulier, à la valeur du rapport longueur de fibres/diamètre du rotor. En outre, la régularité et la pilosité du fil sont influencées par les fagotages qui perturbent sa structure et qui n'apportent, par ailleurs, aucune amé- lioration des propriétés dynamométriques. Enfin, dans le cas d'un tissu gratté, les fagotages sont même très gê- nants, car plus ils sont nombreux et plus la structure du fil est fermée, ce qui rend plus difficile le gratta- ge du tissu. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des procédés de filature connus. Elle a, en effet, pour objet un procédé de fi- lature à fibres libérées d'une structure textile linéai- re à base de fibres discontinues caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à injecter, dans la cavité com- prise entre un rotor conique tournant à 4rande vitesse et un cône femelle fixe, des fibres libérées issues d'un dispositif d'affinage1par aspiration dans un courant d'air pénétrant dans le sommet du rotor conique au ni- veau de son axe et dont la vitesse du flux augmente pro- gressivement de l'entrée de la cavité jusqu'au sommet du rotor conique, les fibres libérées étant, d'une part, étirées dans la cavité entre le rotor et le cône femelle fixe et, d'autre part, accumulées de manière aléatoire sur la surface interne du cône femelle fixe, la filature étant amorcée par simple introduction d'une extrémité de fil dans la zone de formation qui s'étend en avant du sommet du rotor conique, la torsion étant conférée au fil, ainsi qu'aux fibres s'y rattachant, par l'effet de rotation des fibres se plaquant sur la circonférence du sommet du rotor conique sous l'effet de l'aspiration. L'invention a également pour objet un disposi- tif pour la mise en oeuvre de ce procédé caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par un dispositif d'affinage, par une chambre de filage, délimitée par un cône femelle fixe et par un rotor conique, formant une buse de torsion et muni d'un canal d'aspiration, par une buse de sortie et par un dispositif de renvidage. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non li- mitatifs, et expliqués avec référence aux dessins sché- matiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe du dispositif pour la mise en oeuvre conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en perspective expli- quant schématiquement le procédé conforme à l'invention; les figures 3 à 7 sont des vues en coupe de divers modes de réalisation de la chambre de filage; la figure 8 est une vue en élévation latérale et partiellement en coupe d'une buse d'accumulation et de torsion équipant le sommet du rotor conique; les figures 9 à 11 sont des vues en perspecti- ve de différents modes de réalisation possibles de l'ex- trémité du rotor conique, et les figures 12 et 13 sont des vues en coupe de variantes de réalisation de la chambre de filage du dis- positif suivant la figure 1. Conformément à l'invention, et comme le mon- trent, plus particulièrement, à titre d'exemple, les fi- gures 1 et 2 des dessins annexés, le procédé de filature à fibres libérées d'une structure textile linéaire à ba- se de fibres discontinues consiste essentiellement à in- jecter, dans la cavité 1 comprise entre un rotor conique 2 tournant à grande vitesse et un cône femelle fixe 3, des fibres libérées 4' issues d'un dispositif d'affinage , par aspiration dans un courant d'air pénétrant dans le sommet du rotor conique 2 au niveau de son axe. La vitesse du flux d'air augmente progressivement de l'en- trée de la cavité 1 jusqu'au sommet du rotor conique 2 et les fibres libérées sont, d'une part, étirées dans la cavité 1 entre le rotor 2 et le cône femelle fixe 3 et, d'autre part, accumulées de manière aléatoire sur la fa- ce interne du cône femelle fixe 3. Cette accumulation s'effectue en supposant que la vitesse de la couche de fibres en contact avec la pa- roi du cône femelle fixe 3 soit nulle. La filature est amorcée par simple introduction d'une extrémité de fil dans la zone de formation 6 qui s'étend en avant du som- met du rotor conique 2 et la torsion sera donnée au fil, ainsi qu'aux fibres qui s'y rattachent, du fait de l'effet de rotation de ces dernières qui se plaquent sur toute la circonférence du sommet du rotor conique 2 con- sécutivement à l'aspiration du courant d'air traversant ledit sommet au niveau de l'axe du rotor 2. Le nombre de fibres doit, dans la zone 6, atteindre celui nécessaire pour former le fil souhaité. Selon une variante de réalisation de l'inven- tion, pour la production d'un filé à âme, le procédé consiste à introduire un fil d'âme dans le flux de fi- bres au niveau de la zone de formation 6 à travers le rotor conique 2. Dans ce cas, le fil d'âme subira, à l'intérieur du rotor conique 2, une fausse torsion qu'il perdra dès son passage dans la zone de formation du fil. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procé- dé conforme à l'invention est représenté, plus particu- lièrement, sur la figure 1 des dessins annexés, et est essentiellement constitué par une chambre ou cavité de filage 1 délimitée par un rotor conique 2 tournant à grande vitesse et par un cône femelle fixe 3, le rotor conique 2 formant une buse de torsion et étant muni d'un canal d'aspiration 7, par un dispositif d'affinage-5 et par une buse de sortie 8. Le dispositif d'affinage 5 est constitué par un cylindre briseur 9 logé dans une chambre cylindrique d'un carter 10 et alimenté par le ruban de fibres 4, pé- nétrant dans le carter 10 à travers un condenseur d'en- trée 11 et une table de pression 11', au moyen d'un rou- leau d'alimentation 12, le cyLindre briseur 9 évacuant les fibres dans la chambre ou cavité 1 à travers un ca- nal de transport 13 et un canal tangentiel 14 d'entrée d'air débouchant dans la chambre cylindrique du carter , sensiblement en direction du canal de transport 13. Le rotor conique 2 présente un sommet tronqué dont l'extrémité est située en retrait par rapport à l'extrémité correspondante du cône femelle fixe 3, afin de déterminer entre ledit sommet et la buse de sortie 8, la zone 6 de formation du fil 15. Le dispositif conforme à l'invention est com- plété, en outre, de manière connue, par un mécanisme de renvidage 16 (figure 2), par un casse-fil, par un systè- me d'aspiration, etc.. (non représentés). Les figures 3 à 7 représentent diverses va- riantes de réalisation possibles de la cavité ou chambre de filage 1. A cet effet, conformément à l'invention, la cavité ou chambre de filage 1 peut présenter une section longitudinale parabolique (figure 3), une section longi- tudinale conique à paroi uniformément perforée entourée par une chambre d'aspiration 17 (figure 4), une forme sphérique (figure 5), une section longitudinale conique dont l'extrémité correspondant à la zone 6 de formation du fil présente des perforations radiales 18 ou tangen- tielles reliées à une gorge annulaire 19 de raccordement à une arrivée d'air comprimé (figure 6), ou encore une section longitudinale parabolique s'étendant jusqu'au niveau du sommet du rotor conique 2 et prolongée par un évidement de formation du fil (figure 7). Les figures 9 à 11 représentent divers modes de réalisation possibles de l'extrémité du rotor conique 2. Ainsi, conformément à une caractéristique de l'inven- tion et comme le montre la figure 9, le sommet du rotor 2 se présente sous forme d'une buse conique munie de rainures longues 20. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, représentée à la figure 10, le sommet du rotor 2 se présente sous forme d'une buse conique à rai- nures courtes 21 pourvues chacune d'un trou radial 22. La figure 11 représente une autre variante de réalisation de l'extrémité du rotor conique 2, dans la- quelle le sommet du rotor se présente sous forme d'une buse conique munie de lames de guidage 23 s'étendant se- lon une trajectoire correspondant à celle des fibres dans la zone de formation 6. Les figures 12 et 13 représentent d'autres va- riantes de réalisation de l'invention, dans lesquelles le rotor conique 2 est constitué en plusieurs éléments, à savoir, un rotor proprement dit 25, sous forme de cy- lindre épaulé présentant le canal d'aspiration 7 et d'une buse d'accumulation et de torsion 26 et par un cô- ne enveloppe fixe 27 entourant la partie de fixation de la buse 26 du rotor 25 jusqu'au niveau de la fixation de ladite buse 26, la partie de plus grande diamètre du ro- tor 25 formant le palier de support de ce dernier et la buse 26 étant avantageusement démontable et interchan- geable. La figure 8 est une vue en élévation latérale et partiellement en coupe de la buse d'accumulation et de torsion utilisée dans les modes de réalisation suivant les figures 12 et 13. Dans le mode de réalisation suivant la figure 12, la buse 26, en prolongement du rotor 25, réalise l'accumulation et la torsion des fibres préalablement à leur entrée dans la buse de sortie 8 du fil 15, l'accu- mulation des fibres au niveau de la buse 26 s'effectuant du fait d'un rétrécissement de la section de la chambre ou cavité de filage 1 et la torsion étant effectuée dans l'espace résiduel entre l'extrémité de la buse 26 et l'entrée de la buse de sortie 8. Dans le mode de réalisation selon la figure 13, la chambre ou cavité de filage 1 présente un rétré- cissement de section au niveau de l'extrémité de la buse 26, une buse de torsion complémentaire 28 mécanique, pneumatique, électrostatique ou mixte est disposée entre la sortie de la chambre ou cavité 1 et la buse de sortie 8. Ainsi, la torsion est donnée définitivement après la buse 26 et partiellement hors de la cavité ou chambre 1. Grâce au procédé et au dispositif conformes à l'invention, il est possible de produire un filé de fi- bres ou un filé à âme, l'âme pouvant elle-même être un filé ou bien un fil multifilamentaire. Le procédé con- forme à l'invention s'appuie sur le principe de la fila- ture à fibres libérées, mais, du fait du rotor conique mâle, exclu tout fagotage, les fibres suivant une tra- jectoire en spirale proche de celle connue en filature classique. En outre, du fait de la faible inertie des éléments tournants, le dispositif conforme à l'invention permet des vitesses de production supérieures à celles connues à ce jour, tout en autorisant une consommation d'énergie motrice réduite. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins an- nexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de filature à fibres libérées d'une structure textile linéaire à base de fibres discontinues caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à in- jecter, dans la cavité ou chambre (1) comprise entre un rotor conique (2) tournant à grande vitesse et un cône femelle fixe (3), des fibres libérées (4') issues d'un dispositif d'affinage (5), par aspiration dans un cou- rant d'air pénétrant dans le sommet du rotor conique (2) au niveau de son axe et dont la vitesse du flux augmente progressivement de l'entrée de la cavité ou chambre (1) jusqu'au sommet du rotor conique (2), les fibres libé- rées étant, d'une part, étirées dans la cavité ou cham- bre (1) entre le rotor (2) et le cône femelle fixe (3) et, d'autre part, accumulées de manière aléatoire sur la surface interne du cône femelle fixe (3), la filature étant amorcée par simple introduction d'une extrémité de fil dans la zone de formation qui s'étend en avant du sommet du rotor conique (2), la torsion étant conférée au fil, ainsi qu'aux fibres s'y rattachant, par l'effet de rotation des fibres se plaquant sur la circonférence du sommet du rotor conique (2) sous l'effet de l'aspira- tion. 2. Procédé, suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que, pour la production d'un filé à âme, il consiste à introduire un fil d'âme dans le flux de fi- bres au niveau de la zone de formation (6) à travers le rotor conique (2), le fil d'âme subissant, à l'intérieur du rotor conique (2), une fausse torsion qu'il perdra dès son passage dans la zone de formation du fil. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procé- dé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par une chambre ou cavité de filage (1), délimitée par un cône femelle fixe (3) et par un rotor conique (2), formant une buse de torsion et muni d'un canal d'aspira- tion (7), par un dispositif d'affinage (5) et par une buse de sortie (8). 4. Dispositif, suivant la revendication 3, ca- ractérisée en ce que le dispositif d'affinage (5) est constitué par un cylindre briseur (9) logé dans une chambre cylindrique d'un carter (10) et alimenté par le ruban de fibres (4), pénétrant dans le carter (10) à travers un condenseur d'entrée (11) et une table de pression (11'), au moyen d'un rouleau d'alimentation (12), le cylindre briseur (9) évacuant les fibres dans la chambre ou cavité (1) à travers un canal de transport (13) et un canal tangentiel (14) d'entrée d'air débou- chant dans la chambre cylindrique du carter (10), sensi- blement en direction du canal de transport (13). 5. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le rotor conique (2) présente un sommet tronqué dont l'extrémité est situé en retrait par rapport à l'extrémité corres- pondante du cône femelle fixe (3), afin de déterminer entre ledit sommet et la buse de sortie (8), la zone (6) de formation du fil (15). 6. Dispositif, suivant la revendication 3, ca- ractérisé en ce que la cavité ou chambre de filage (1) présente une section longitudinale parabolique, une sec- tion longitudinale conique à paroi uniformément perforée entourée par une chambre d'aspiration (17), une forme sphérique, une section longitudinale conique dont l'ex- trémité correspondant à la zone (6) de formation du fil présente des perforations radiales (18) ou tangentielles reliées à une gorge annulaire (19) de raccordement à une arrivée d'air comprimé, ou encore une section longitudi- nale parabolique s'étendant jusqu'au niveau du sommet du rotor conique (2) et prolongée par un évidement de for- mation du fil. 7. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que le sommet du rotor (2) se présente sous forme d'une buse conique munie de rainures longues (20). 8. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que le sommet du rotor (2) se présente sous forme d'une buse conique à rainures courtes (21) pourvues chacune d'un trou radial (22). 9. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que le sommet du rotor se présente sous forme d'une buse conique munie de lames de guidage (23) s'étendant selon une trajectoi- re correspondant à celle des fibres dans la zone de for- mation (6). 10. Dispositif, suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le rotor conique (2) est constitué en plusieurs éléments, à savoir, un rotor proprement dit (25), sous forme de cylindre épaulé présentant le canal d'aspiration (7) et d'une buse d'accumulation et de tor- sion (26) et par un cône enveloppe fixe (27) entourant la partie de fixation de la buse (26) du rotor (25) jusqu'au niveau de la fixation de ladite buse (26), la partie de plus grande diamètre du rotor (25) formant le palier de support de ce dernier et la buse (26) étant avantageusement démontable et interchangeable. 11. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 3 et 10, caractérisé en ce que la chambre ou cavité de filage (1) présente un rétrécissement de section au niveau de l'extrémité de la buse (26) et une buse de torsion complémentaire (28) mécanique, pneumati- que, électrostatique ou mixte est disposée entre la sor- tie de la chambre ou cavité (1) et la buse de sortie (8).