Brevet FR2681341A1 — publié le 19930319

i La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour prétraiter un fil avant son introduction dans une machine de frisage. Ce procédé et ce dispositif sont applicables en principe à tous les fils à friser, tels que polyamides, polyesters, polypropylènes, acryliques, laines et leurs mélanges Ces fils peuvent être des fils simples ou des fils retors. La machine à friser peut être placée entre le râtelier d'alimentation et l'entrée d'une installation de thermofixation telle que décrite par exemple dans la demande de brevet français n O 2 655 064 au nom de la demanderesse. Les fils frisés et thermofixés obtenus peuvent être utilisés dans la fabrication des tapis et des moquettes. Une machine à friser traite simultanément un grand nombre de fils. Dans le cas de filaments continus type BCF, les fils sont d'abord introduits dans un barillet dit "fausse torsion" animé d'un mouvement de rotation alternée d'amplitude variable Les fils sont ensuite entraînés par pincement entre deux galets et introduits dans une chambre de compression dans laquelle ils subissent l'opération de frisage proprement dite. Après cette opération de frisage, les fils cheminent le long d'une goulotte jusqu'au tapis transporteur de l'installation de thermofixation. Dans le cas d'autres fils que ceux du type BCF, l'opération précitée de "fausse torsion" est court- circuitée et les fils sont introduits directement entre les deux galets d'entraînement Une machine à friser du type ci-dessus a été décrite par exemple dans la demande de brevet français 89 12868 du 28 septembre 1989 au nom de la demanderesse. Cette machine à friser comporte un circuit de vapeur permettant d'injecter de la vapeur dans la chambre de compression Cette injection de vapeur permet d'augmenter le "gonflant" du fil, de fixer et amplifier la frisure et de stabiliser cette dernière avant son entrée dans l'installation de thermofixation. Le but de la présente invention est d'apporter des perfectionnements aux procédés et dispositifs connus de frisage des fils. L'invention vise ainsi un procédé de frisage des fils dans lequel les fils sont introduits en continu dans une machine à friser dans laquelle ils subissent une compression qui a pour effet de les friser. Suivant l'invention, ce procédé de frisage est caractérisé en ce qu'avant d'être introduits dans la machine à friser, les fils subissent un prévaporisage. Ce prévaporisage consiste à traiter les fils dans une chambre dans laquelle de la vapeur d'eau est injectée sous pression à l'état saturé ou surchauffé La pression de vapeur varie suivant la nature des fils entre 0,1 et 0,5 bar environ (au-dessus de la pression atmosphérique) La température de cette vapeur varie entre 80 et 1000 C environ. L'expérience a montré que ce prévaporisage avant frisage des fils apportait les avantages suivants Il confère au fils "un gonflant" qui ouvre les spires et leur donne une meilleure élasticité De ce fait, les fils conservent leur géométrie, notamment leur section circulaire, après passage entre les rouleaux ou galets d'entraînement qui précèdent la machine à friser. Ainsi, les fils prévaporisés conformément à l'invention, se présentent pour l'opération ultérieure de frisage de la manière la plus optimale possible, ce qui favorise la frisure en la rendant plus efficace, plus régulière et plus stable. Ces améliorations ont pour conséquence une amélioration sensible de la qualité des produits finis obtenus à partir des fils frisés traités conformément à l'invention. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comprend deux chambres sensiblement coaxiales comportant à leurs extrémités axiales opposées des ouvertures pour le passage des fils, un circuit d'alimentation de vapeur sous pression comportant au moins une tubulure d'injection de vapeur débouchant dans la première chambre qui est entourée par la seconde chambre, cette première chambre présentant des ouvertures permettant à la vapeur de s'échapper dans l'espace compris entre les deux chambres et la seconde chambre comprenant au moins une tubulure d'évacuation de la vapeur, ces deux chambres étant disposées en amont d'une machine à friser. La vapeur est ainsi injectée d'abord dans la première chambre ou chambre intérieure, dans laquelle les fils défilent en continu La vapeur préchauffe et humidifie ainsi en continu les fils pour leur donner les propriétés indiquées plus haut La vapeur s'échappe de cette chambre intérieure par des ouvertures pour pénétrer dans la seconde chambre qui entoure la précédente, et ensuite s'échappe de cette seconde chambre par une tubulure. La première chambre est ainsi entourée par un espace rempli de vapeur issue de cette chambre Cet espace de vapeur isole thermiquement la première chambre de l'atmosphère ambiante, ce qui permet de réaliser à l'intérieur de la première chambre une température parfaitement homogène bénéfique à l'égard des propriétés recherchées pour les fils. De plus, grâce à l'isolation thermique obtenue, on évite toute condensation d'eau sur la surface intérieure de la première chambre et par conséquent toute chute de gouttelettes d'eau sur les fils susceptibles d'affecter la qualité de ceux-ci. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci- après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 est une vue schématique en plan et en coupe d'une machine à friser précédée d'une chambre de prévaporisage et suivie d'une chambre de détente, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale avec arrachement de la chambre de prévaporisage, la figure 3 est une vue en coupe suivant le plan III-III de la figure 2, la figure 4 est une vue en coupe longitudinale de la machine à friser, la figure 5 est une vue de détail à échelle agrandie d'une partie du système d'entraînement du fil frisé, la figure 6 est une vue de dessus et en coupe longitudinale de la chambre de compression de la machine à friser, le système d'entraînement ayant été enlevé, la figure 7 est une vue en coupe longitudinale de la chambre de détente et de ses accessoires, la figure 8 est une vue en coupe suivant le plan VIII-VIII de la figure 7. Comme indiqué sur la figure 1, l'installation de traitement d'un fil 1 en fibres textiles comprend principalement, en suivant le sens de déplacement D du fil 1, une chambre de prévaporisage 2, suivie d'une machine 3 à friser et d'une chambre de détente 4 qui précède elle-même une installation 5 de thermofixation. Cette dernière peut être du genre de celle décrite dans la demande de brevet français n O 2 655 064 au nom de la demanderesse. Conformément à un premier perfectionnement de l'invention, avant d'être introduits dans la machine à friser, les fils 1 subissent un prévaporisage dans la chambre 2. Ce prévaporisage est effectué avec de la vapeur qui est généralement sous une pression comprise entre 0,1 et 0,3 bar environ et à une température comprise entre 80 et 1000 C environ. Le dispositif pour réaliser le prévaporisage comprend (voir figures 2 et 3) deux chambres 6, 7 sensiblement coaxiales comportant à leurs extrémités axiales opposées des ouvertures 6 a, 6 b; 7 a, 7 b pour le passage des fils 1. Ces chambres 6, 7 sont reliées à un circuit d'alimentation de vapeur sous pression comportant une tubulure 8 d'injection de vapeur débouchant dans la première chambre 6 qui est entourée par la seconde chambre 7. La première chambre 6 présente des ouvertures 6 a, 6 b permettant à la vapeur de s'échapper dans l'espace 9 compris entre les deux chambres 6, 7. La seconde chambre 7 comprend une tubulure 10 d'évacuation de la vapeur. Ces deux chambres 6, 7 sont disposées en amont et à proximité d'une machine à friser 3 qui sera décrite plus loin. On voit sur la figure 2 que les ouvertures 6 a, 6 b de la première chambre 6 qui permettent à la vapeur de s'échapper dans l'espace 9, correspondent aux ouvertures situées aux extrémités axiales opposées de cette chambre 6 Toutefois, d'autres ouvertures pourraient être prévues dans cette chambre 6. Dans la réalisation représentée sur la figure 3, les deux chambres 6, 7 sont constituées chacune par deux demi-coquilles 6 c, 6 d; 7 c, 7 d reposant l'une sur l'autre par leurs bords respectifs situés dans un plan horizontal Le bord de la demi-coquille inférieure 6 d, 7 d présente une gorge lla, 12 a dans laquelle est engagée le bord de la demi-coquille supérieure 6 c, 7 c Cette gorge lia, 12 a est adaptée pour recevoir l'eau condensée sur la surface intérieure de la demi- coquille supérieure 6 c, 7 c pour former un joint d'étanchéité. Le dispositif 2 de vaporisage que l'on vient de décrire fonctionne de la façon suivante: Les fils à traiter 1 traversent en continu la chambre 6 en passant successivement par les ouvertures axiales 7 a, 6 a, 6 b, 7 b La vapeur est injectée dans la chambre intérieure 6 par la tubulure 8 Elle en sort par les ouvertures 6 a, 6 b et pénètre dans l'espace 9 compris entre les deux chambres 6, 7 d'o elle sort par la tubulure 10 Lors de leur passage dans la chambre 6, les fils sont chauffés et humidifiés par la vapeur, ce qui a pour effet de leur donner un certain "gonflant" qui a un effet bénéfique, compte tenu des traitements ultérieurs. L'espace 9, rempli de vapeur, isole thermiquement la chambre intérieure 6 à l'égard de l'atmosphère ambiante et évite une condensation d'eau trop importante sur la surface intérieure de la chambre. Les gorges lia, 12 a cependant se remplissent d'eau de condensation, ce qui forme des joints d'eau sensiblement étanches, permettant de maintenir une légère surpression de vapeur dans la chambre intérieure 6. On va maintenant décrire en référence aux figures 4, 5, 6, la machine à friser 3. Cette machine 3 comprend essentiellement une paire de galets 13 entre lesquels chaque fil 1 est pincé et qui l'achemine dans une chambre de compression 14. La structure particulière de cette chambre de compression 14 a été décrite dans la demande de brevet français 89 12868 du 28 septembre 1989 au nom de la demanderesse. La forme générale de cette chambre 14 est visible sur la figure 6. Elle comprend à son entrée une partie 14 a qui s'évase brusquement, suivie par une partie 14 b qui s'évase-beaucoup plus progressivement et qui aboutit dans une partie terminale 14 c dont la section se rétrécie progressivement grâce à deux parois mobiles relativement à l'axe X-X' de la chambre. Cette forme particulière de la chambre 14 a pour conséquence que le fil en s'engageant dans celle-ci subit un compactage qui donne lieu à la formation de spires ou de frisures comme indiqué sur la figure 4. Ainsi la machine 3 à friser les fils comprend d'une façon générale une chambre allongée 14 comprenant à l'une de ses extrémités une ouverture 15 d'introduction du fil à friser 1 et à son autre extrémité une ouverture de sortie 16 du fil frisé Des moyens en eux-mêmes connus sont prévus pour soumettre le fil 1 à une compression axiale dirigée en sens inverse de son sens de progression dans la chambre 14 Conformément à un autre perfectionnement de l'invention, la paroi 17 de la chambre 14 comporte (voir figure 6) une ouverture allongée 18 parallèle à l'axe X-X' de cette chambre 14, dans laquelle sont engagés des doigts 19 régulièrement répartis le long de cette ouverture 18 Des moyens sont prévus pour déplacer les doigts 19 pour permettre à ceux- ci de déplacer positivement le fil frisé 1 vers l'ouverture de sortie 16 de la chambre 14. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, les moyens pour déplacer les doigts 19 comprennent une chaîne enroulée autour de deux roues dentées 21 placées près des extrémités de l'ouverture allongée 18 Cette chaîne 20 porte les doigts 19 et l'une des roues 21 est reliée à un moteur non représenté pour l'entraîner en rotation. Une troisième roue dentée 22 est prévue pour tendre la chaîne 20. Bien entendu, la chaîne 20 peut être remplacée par une courroie enroulée autour de deux poulies placées près des extrémités de l'ouverture allongée, cette courroie portant les doigts 19 et l'une des poulies étant reliée à un moteur pour l'entraîner en rotation. Dans l'exemple représenté sur les figures 4 et 6, l'ouverture allongée 18 est pratiquée à la partie supérieure de la chambre 14 et la chaîne 20 s'étend juste au-dessus de l'ouverture 18. Le dispositif représenté sur la figure 4 fonctionne de la façon suivante: Les doigts 19 entraînés par la chaîne 20 pénètrent entre les spires ou frisures la du fil, et propulsent ainsi l'ensemble du fil frisé vers la sortie de la chambre 14. Grâce à ces doigts 19 régulièrement espacés par exemple de 50 mm, le fil frisé 1 sort de la chambre 14, avec des frisures très régulières La régularité de ces frisures a un effet très bénéfique sur la qualité du produit final obtenu. Par ailleurs, grâce à cet entraînement positif par les doigts 19, la progression du fil n'est pas affectée par les frottements le long de la chambre qui sont tributaires du taux d'humidité et des traitements qui ont été effectués au préalable. Comme montré sur la figure 1, la chambre allongé 14 de la machine à friser est suivie d'une seconde chambre 23 qui est représentée plus en détail aux figures 7 et 8 Cette seconde chambre 23 présente une section égale ou légèrement supérieure à celle de la première chambre 14 Cette seconde chambre 23 est agencée pour détendre le fil frisé 1 engagé dans celle-ci. Cette seconde chambre 23 présente en outre (voir figure 8) deux parois latérales perforées 24 Ces dernières ainsi que la paroi inférieure 25 de la chambre étant entourées par une enveloppe 26, définissant avec les parois ci-dessus un espace 27 qui communique avec l'intérieur de la chambre 23 par les perforations 28 desdites parois latérales 24 et avec l'extérieur par une cheminée 29 Des moyens sont en outre prévus pour introduire dans ledit espace 27 de la vapeur et/ou de l'air chaud. On voit également sur les figures 7 et 8 que la paroi supérieure 30 de la seconde chambre 23 comporte une ouverture allongée 31 parallèle à l'axe de la chambre. Dans cette ouverture allongée 31 sont engagés des doigts 32 régulièrement répartis le long de cette ouverture. Comme dans le cas de la figure 4, une chaîne 33 est prévue pour déplacer les doigts 32 pour permettre à ceux- ci de déplacer positivement le fil frisé vers l'ouverture de sortie 34 de cette seconde chambre 23. On voit d'autre part sur la figure 8 que les parois latérales 24 de la seconde chambre 23 sont montées coulissantes dans une direction (voir flèches F) perpendiculaire à leur plan pour pouvoir régler la largeur de cette chambre 23. Par ailleurs, à l'intérieur de l'espace 27 est prévu un ventilateur 35 agencé pour faire circuler la vapeur et/ou l'air chaud suivant un circuit fermé qui traverse les parois latérales perforées 24 de la chambre 23. D'autre part, à l'intérieur de l'espace 27 sont prévus des moyens de chauffage 36 pour réchauffer la vapeur et/ou l'air circulant dans ledit espace 27. Dans l'exemple de la figure 8, la vapeur est injectée, en haut de l'espace 27, dans une zone située en regard de l'une des parois perforée 24, par des tubulures 37. Par ailleurs, le chauffage de l'air soufflé par le ventilateur 35 est réalisé par un faisceau de tubes 36 dans lesquels circule de la vapeur Ce faisceau de tubes 36 est disposé entre le ventilateur 35 et la zone d'injection de la vapeur, de façon que l'air soufflé par le ventilateur traverse le faisceau de tubes 36 et soit réchauffé par ceux-ci, avant de pénétrer dans la chambre 23. Le faisceau de tube 36 est relié à des tubulures de vapeur 38, 39 équipées de détendeur, vannes etc Le débit de la vapeur peut être réglé grâce à une électro-vanne 3 commandée par une sonde de température 41 disposée dans l'espace 27. La chambre de détente 23 que l'on vient de décrire présente de nombreux avantages. D'une part elle permet de réaliser la détente du fil frisé sortant de la chambre de compactage 14 dans des conditions optimales pour les deux raisons suivantes: grâce à l'entraînement positif réalisé par les doigts 32 qui permet de maintenir la régularité de la frisure, grâce à la possibilité de pouvoir régler la largeur de la chambre 23 en fonction de la nature du fil et du traitement qui lui a été appliqué. En outre, le traitement à la vapeur permet d'améliorer le "gonflant" du fil. Lorsque le fil est traité par de l'air chaud, il est séché, ce qui lui permet de réabsorber de l'humidité dans d'excellentes conditions dans l'installation de thermofixation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi la chambre de prévaporisage pourrait également être constituée par une chambre unique présentant une entrée et une sortie de la vapeur sous il pression Pour éviter la condensation d'eau sur la paroi de la chambre, celle-ci pourrait être enroulée extérieurement par des moyens chauffants tels qu'une résistance électrique. REVENDICATIONS 1 Procédé de frisage des fils dans lequel les fils ( 1) sont introduits en continu dans une machine à friser ( 3) dans laquelle ils subissent une compression qui a pour effet de les friser, caractérisé en ce qu'avant d'être introduits dans la machine à friser ( 3), les fils ( 1) subissent un prévaporisage. 2 Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le prévaporisage est effectué avec de la vapeur sous une pression comprise entre 0,1 et 0,5 bar environ et à une température comprise entre 80 et 1000 C environ. 3 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux chambres ( 6, 7) sensiblement coaxiales comportant à leurs extrémités axiales opposées des ouvertures ( 6 a, 6 b; 7 a, 7 b) pour le passage des fils ( 1), un circuit d'alimentation de vapeur sous pression comportant au moins une tubulure ( 8) d'injection de vapeur débouchant dans la première chambre ( 6) qui est entourée par la seconde chambre ( 7), cette première chambre ( 6) présentant des ouvertures ( 6 a, 6 b) permettant à la vapeur de s'échapper dans l'espace ( 9) compris entre les deux chambres ( 6, 7) et la seconde chambre ( 7) comprenant au moins une tubulure ( 10) d'évacuation de la vapeur, ces deux chambres ( 6, 7) étant disposée en amont d'une machine à friser ( 3). 4 Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les ouvertures ( 6 a, 6 b) de la première chambre ( 6) qui permettent à la vapeur de s'échapper dans ledit espace, correspondant aux ouvertures situées aux extrémités axiales opposées de cette chambre ( 6). Dispositif conforme à l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les deux chambres ( 6, 7 > sont constituées chacune par deux demi- coquilles ( 6 c, 6 d; 7 c, 7 d) reposant l'une sur l'autre par leurs bords respectifs situés dans un plan horizontal, le bord de la demi- coquille inférieure ( 6 d, 7 d) présentant une gorge (lia, 12 a) dans laquelle est engagée le bord de la demi-coquille supérieure ( 6 c, 7 c), cette gorge (lia, 12 a) étant adaptée pour recueillir l'eau condensée sur la surface intérieure de la demi- coquille supérieure ( 6 c, 7 c) pour former un joint d'étanchéité à eau. 6 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre unique pour le passage des fils comportant une entrée et une sortie de vapeur, cette chambre étant entourée par des moyens de chauffage pour éviter la condensation sur la paroi de cette chambre. 7 Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent une résistance électrique chauffante.