Brevet FR2649999A1 — publié le 19910125

PROCEDE ET MACHINE POUR LA FABRICATION EN CONTINU D'UN FIL ELASTIQUE A BASE D'ELASTANE. L'invention concerne un procédé pour la fabrication en continu d'un fil élastique à base d'élasthane. Elle se rapporte également à une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé. Il est connu depuis fort longtemps de fabriquer des fils élastiques guipés, notamment par la technique dite "de simple guipage". Pour ce faire, on étire tout d'abord le fil élasthane de trois à cinq fois, puis on enroule autour de celui-ci en spires, de préférence jointives, un fil dit "enrobant", notamment un fil texture. En prati- que, la torsion de guipage qui varie en fonction inverse du titre du fil enrobant est de l'ordre de mille à trois mille (1000 à 3000) tours/mètre (t/m), puisque'l'on dé- sire obtenir des spires sensiblement jointives. Aussi, lorsque l'on désire réaliser des fils simples guipés le plus fin possible et avec le minimum de gonflant, tels que les fils que l'on recherche pour la fabrication des jambes de bas, on utilise couramment des fils élasthane assez fins, c'est-a-dire de l'ordre de dix à quarante dtex, que l'on recouvre par un fil synthétique grège ou texture par fausse torsion de dix à trente dtex, guipé à des torsions de l'ordre de mille cinq cent (1500) tours -par mètre (t/m). Bien que cette technique soit très lar- gement répandue, elle présente néanmoins certains incon- vénients notables, tels que le prix de revient élevé et l'impossibilité d'obtenir des enroulements sans noeud de poids appréciable. Dans le document FR-B-2 561 676 des Demandeurs, on a proposé une technique qui consiste à guiper le fil élas- thane tendu avec un fil synthétique multifilamentaire partiellement étiré avec une torsion de guipage du tiers de la torsion usuelle, puis dans une phase distincte à compléter cette torsion par une broche double torsion, et enfin dans une troisième phase également distincte à faire subir au fil guipé un étirage complémentaire rési- duel à chaud. Cette technique donne des fils guipés bien adaptés à la fabrication des bas et des collants o l'on recherche les fils les plus fins possible. Toutefois, pour obtenir un guipage correcte du fil élasthane et par là le protéger contre les éraillages, il faut tordre le fil à des torsions de l'ordre de deux mille (2000) tours/ mètre (t/m). Il s'ensuit que cette technique, bien que développée, reste encore coûteuse. On a également proposé de tricoter (ou de tisser) des fils élasthane tendus nus. Bien que proposée depuis longtemps, cette technique ne s'est pas développée par suite du coût trop élevé de fabrication, résultant notam- ment du pourcentage élevé des produits finis (collants) de deuxième choix. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé et une machine pour la fabrication en continu sur une seule position de travail d'un fil élasthane assemblé qui soit rapide, économique, et permette notablement d'abaisser la quantité de fils élasthane et par voie de conséquence le prix de ce fil, tout en augmentant la finesse des fils réalisés de la sorte, finesse qui est de plus en plus recherchée notamment dans la fabrication des bas et des collants. En outre, cette technique perfec- tionnée permet de mettre en oeuvre les fils réalisés de la sorte à des vitesses de tricotage sans commune mesure avec celle utilisée avec des fils nus. Ce procédé perfectionné pour la fabrication d'un fil élastique se caractérise en ce qu'il consiste en continu et sur la même position de travail: - dans un premier temps, à assembler à une torsion inférieure & cinq cent (500) tours/mètre (t/m) et sans résultante de torsion, un fil élasthane nu tendu avec un fil synthétique multifilamentaire partiellement étiré; - puis, dans un deuxième temps, à faire subir à ce fil assemblé un étirage complémentaire à chaud pour com- pléter l'étirage résiduel, d'une part du fil multifila- mentaire partiellement étiré, et d'autre part du fil élasthane tendu; - et enfin, à renvider le fil élastique obtenu. Comme on le sait, un "fil synthétique multifilamen- taire partiellement étiré" est un fil synthétique qui n'a subi qu'un étirage partiel, c'est-à-dire qu'une orien- tatation moléculaire partielle. De tels fils sont bien connus et sont appelés couramemnt "POY" (pré-oriented yarn) ou parfois MOY (medium oriented yarn). De tels fils sont décrits notamment dans le document FR-A2 151 896 ou dans ses correspondants américains USA 3 771 162 et 3 772 872 de DUPONT DE NEMOURS. * 25 Par "sans résultante de torsion", on désigne un fil assemblé dont chaque fil aurait une torsion nulle si on retirait l'autre fil. En pratique: - le fil enrobant est un fil de polyamide partielle- ment étiré, présentant un taux d'étirage résiduel de l'ordre de 10 à 25 %; - le fil élasthane est étiré dans un rapport de trois. Il importe que la torsion d'assemblage du premier temps soit inférieure à cinq cent (500) tours/mètre (t/m). En effet, si on assemble avec des torsions supé- rieures, d'une part on augmente inutilement le prix de revient sans amélioration proportionnelle, et d'autre part et surtout on affecte l'aspect des produits finis (collants). Avantageusement, cette torsion pour des fils fins destinés à la fabrication des bas et collants, c'est-àdire dans lesquels on utilise un fil d'élasthane de l'ordre de vingt dtex, doit être comprise entre cent cinquante et trois cent (150 et 300) tours/mètre (t/m), avantageusement voisine de deux cent cinquante (250) tours/mètre (t/m). L'invention concerne également une machine pour la fabrication d'un tel fil élastique. Cette machine cons- tituée par une pluralité de positions de travail se ca- ractérise en ce que chaque position comprend: - une broche creuse à plateau tournant, destinée à recevoir un enroulement fixe de fil élasthane, immobilisé pendant la rotation du plateau; - un moyen d'amenée d'un fil multifilamentaire par- tiellement étiré depuis un enroulement jusqu'au plateau tournant de la broche creuse; - un moyen d'étirage du fil élasthane; - un moyen pour assembler sans résultante de torsion le fil multifilamentaire partiellement étiré avec le fil d'élasthane tendu; - un train d'étirage du fil assemblé formé pour compléter l'étirage résiduel du fil multifilamentaire et du fil élasthane tendu, constitué de deux paires de rou- leaux respectivement d'appel et d'étirage; - un organe de chauffage disposé entre les deux paires de rouleaux; - un organe de renvidage du fil élastique formé. Il est, indispensable que l'étirage du fil assemblé s'effectue & chaud pour favoriser à la fois l'étirage résiduel du fil multifilamentaire, et également pour augmenter la' capacité d'allongement du fil élasthane d'âme. Dans le document FR-A-2 184 230 de l'un des Deman- deurs, on a décrit un procédé de simple guipage d'un fil élasthane tendu par enroulement d'un fil d'enrobage en hélice au moment du blocage de la fausse torsion, notam- ment en faisant appel à une broche creuse à plateau tour- nant sur lequel l'enroulement d'élasthane est immobilisé, puis traitement thermique éventuellement en continu. Ici, on utilise un fil multifilamèentaire standard, c'est-à- dire totalement étiré, et le fil assemblé obtenu a une mauvaise couverture par le fil d'enrobage. C'est la rai- son pour laquelle cette technique ne s'est d'ailleurs pas développée. Il n'était pas évident de rapprocher puis d'adapter les enseignements de ces deux techniques décrites dans les documents cités (FR-A-2 184 230 et 2 561 676), à preuve le long délai écoulé, d'autant que la première technique non exploitée visait un procédé continu, alors que la seconde exploitée visait un procédé discontinu. En outre et surtout, le rapprochement de ces deux techni- ques toutefois en les adaptant, permet de régler avec succès un problème qui se posait depuis fort longtemps, à savoir l'obtention d'un fil élastique assemblé le plus fin possible, susceptible d'être tricoté à grande vites- se. En outre, de manière surprenante, l'invention permet pour un même résultat, c'est-à-dire pour les mêmes quali- tés textiles, de diminuer la quantité de fil élasthane et par voie de conséquence,l'incidence de cette matière pre- mière coûteuse sur le prix de revient du fil fini. De la sorte, les fils réalisés conformément à l'invention peu- vent être utilisés avec succès dans la fabrication des collants ou des bas o D'on recherche la plus grande finesse. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit à la lumière de la figure unique annexée, montrant une position de travail caractéristique conforme à l'invention. D'une bobine de filature (1), on prend à la défilée un fil (2) de polyamide 6.6 POY (pré-oriented yarn) ayant un titre de dix-sept dtex formé de six filaments élémen- taires parallèles. Ce fil POY (2) après étirage complé- mentaire, permet d'obtenir un fil standard quatorze dtex- six brins. Ce fil d'enrobage (2) passe ensuite dans un tendeur (3), puis pénètre dans l'axe creux (4) d'une broche creuse désignée par la référence générale (5), portée par un palier (6) et entraînée-tangentiellement par une cour- roie (7). De manière connue, le palier (6) peut être débrayé par éloignement de la courroie (7). Le fil d'en- robage (2) partiellement étiré traverse l'axe de la bro- che (4), pénètre tangentiellement dans le plateau tour- nant (8) et forme un ballon (9) limité par le barbin arrêt de ballon (10). La broche (5) porte un enroulement (11) de fil d'élasthane (12), par exemple un fil commercialisé par DUPONT DE NEMOURS sous la marque déposée LYCRA de vingt deux-dtex (mono ou multifilamentaires). Pendant la rota- tion du plateau tournant (8), cet enroulement (11) est fixe. Le fil d'élasthane (12) est fortement tendu par le freinage que le tendeur exerce sur lui, alors qu'il est tiré vers le haut par l'appel positif du premier rouleau d'appel (14) du train d'étirage. Le fil élasthane (12) ainsi allongé pénètre dans le barbin (10) o il est as- semblé avec le fil (2) avec effet de fausse torsion, mais sans résultante de torsion. Le fil assemblé obtenu (20) pénètre ensuite dans un train d'étirage formé par deux paires de rouleaux ou de cabestans, respectivement d'ap- pel (14) et d'étirage (15) pour subir un étirage complé- mentaire destiné à compléter l'étirage résiduel d'une part, du fil multifilamentaire (2) partiellement étiré et d'autre part, du fil élasthane tendu (12). Pour faciliter cet étirage et les propriétés d'al- longement du fil fini, cet étirage caractéristique com- plémentaire est effectué à chaud, c'est-à-dire par pas- sage dans un four thermique (16) connu. Le fil assemblé élastique fini (21) est renvidé par un moyen connu (17) sous forme de bobine (18). Dans une forme d'exécution pratique, le fil d'enrobage (2) est un fil POY en polyamide 6.6. de dix-sept dtex - six brins susceptible, après étirage, de former un fil standard de quatorze dtex - six brins. Le fil d'âme élasthane (12) est un fil LYCRA (marque déposée E.I. DUPONT DE NEMOURS) de vingt-deux dtex, qui est étiré après passage sur le tendeur (13) de trois fois environ pour être amené à sept dtex. Le rapport des vitesses entre les deux cabestans (14) et (15) est réglé à environ 20 % et la température du four (16) à 160 C. On obtient ainsi un fil assemblé élastique (21) constitué d'un fil élasthane de six dtex environ, sen- siblement rectiligne, recouvert de manière régulière, mais non jointive par des spires de polyamide 6.6 de quatorze dtex - six brins. Le titre final de ce fil (21) est de vingt dtex, ce qui était très difficile à obtenir économiquement à ce jour. Ce fil convient parfaitement pour la fabrication des bas et collants sur des métiers à tricoter à grande vitesse. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour la fabrication d'un fil (21) élasti- que à base d'élasthane, caractérisé en ce qu'il consiste , en continu et sur la même position de travail: - dans un premier temps, à assembler à une torsion inférieure à cinq cent (500) tours/mètre (t/m), et sans résultante de torsion, un fil élasthane nu tendu (12) avec un fil synthétique multifilamentaire partiellement étiré (2); - puis, dans un deuxième temps, à faire subir à ce fil assemblé (20) un étirage complémentaire à chaud (16) pour compléter l'étirage résiduel, d'une part du fil multifilamentaire partiellement étiré (2), et d'autre part du fil élasthane tendu (12); - et enfin, à renvider (17,18) le fil élastique (21) obtenu. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil multifilamentaire (2) est un fil polyamide partiellement étiré, présentant un taux d'étirage rési- duel compris entre 10 et 25 %. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fil élasthane (12) est étiré dans un rapport de trois. 4/ Machine pour la fabrication d'un fil élastique (21) à base d;élasthane constituée par une pluralité de positions de travail, caractérisée en ce que chaque posi- tion comprend - --une broche creuse (5) à plateau tournant (8), destinée à recevoir un enroulement fixe (11) de fil (12) d'élasthane, immobilisé pendant la rotation du plateau; - un moyen (1,3) d'amenée d'un fil multifilamentaire partiellement étiré (2), depuis un enroulement (1) jus- qu'au plateau tournant (8) de la broche creuse (5); - un moyen d'étirage (13) du fil d'élasthane (12); - un moyen (10) pour assembler sans résultante de torsion le fil multifilamentaire partiellement étiré (2) avec le fil d'élasthane tendu (12); - un train d'étirage (14,15) du fil assemblé (20) formé pour compléter l'étirage résiduel du fil multifila- mentaire (2) et du fil d'élasthane tendu (12), constitué par deux paires (14,15) de rouleaux respectivement d'ap- pel (14) et d'étirage (15); - un organe de chauffage (16) disposé entre les deux paires de rouleaux (14,15); - un organe de renvidage (17,18) du fil élastique formé (21).