Brevet FR2727991A1 — publié le 19960614

APPAREIL ROTATIF A TEINDRE LES ECHEVEAUX La présente invention concerne un procédé de teinture d'écheveaux de fils consistant à tremper dans un bain, à essorer et à sécher lesdits écheveaux entraînés en rotation autour d'un axe horizontal, ainsi qu'un appareil mettant en oeuvre ce procédé. Le document EP 0 281 525 décrit un appareil de teinture et de séchage d'écheveaux de fils en bain court dans lequel les écheveaux sont enfilés autour de bras mobiles horizontaux disposés en étoile autour du rotor qui constitue un collecteur central véhiculant le colorant. La coloration des fils est assurée par le ruissellement du colorant à travers les orifices prévus dans les bras horizontaux. L'essorage est obtenu par centrifugation et le séchage est obtenu par circulation d'air chaud. La coloration par ruissellement ne permet pas de garantir une teinture parfaite et uniforme de l'ensemble des fils, contrairement à la technique du trempage. C'est pourquoi les écheveaux sont montés lâches autour de leur bras de support horizontal respectif de façon à tourner autour de ce dernier au cours du mouvement de rotation du rotor, pour améliorer la diffusion du colorant à travers les fils.Mais une telle disposition présente les inconvénients suivants : les fils des écheveaux ont tendance à frotter les uns contre les autres et contre les bras de support, ce qui, dans le cas de fils fragiles, comme la laine, entraîne un feutrage. De plus, lors de l'essorage par centrifugation, les vitesses de rotation élevées vont entraîner dans les fils des écheveaux des tensions internes élevées particulièrement néfastes. Enfin, l'utilisation d'air chaud pour effectuer le séchage est, elle aussi, dommageable pour des fils fragiles comme la laine ou la soie. Le procédé selon la présente invention permet, en particulier, de remédier à ces inconvénients. A cet effet, il est proposé un procédé de teinture d'écheveaux de fils comportant au moins les étapes consistant à tremper dans un bain de coloration, à essorer et à sécher lesdits écheveaux entraînés en rotation autour d'un axe horizontal, ledit procédé étant caractérisé en ce que les fils des écheveaux sont maintenus en permanence parallèles à la direction du mouvement, sans tension interne, et ce, quelle que soit la vitesse de rotation. I1 est également proposé un appareil mettant en oeuvre ce procédé. Dans le procédé selon l'invention, les fils constituant les écheveaux entrent dans le bain de trempage parallèlement au mouvement, ce qui permet à la teinture de glisser le long des fils, améliorant ainsi sa pénétration. De plus, à la remontée, la teinture, sous l'effet de la gravité, va être amenée à ruisseler le long des fils, procurant ainsi une meilleure uniformité de couleur. Enfin, le fait de maintenir les écheveaux sans engendrer de tension à l'intérieur des fils, et ce , quelle que soit la vitesse de rotation, permet d'essorer à grande vitesse sans risque d'endommager lesdits fils. Selon une variante particulière du procédé, l'utilisation d'une atmosphère raréfiée permet d'abaisser la température d'évaporation de l'eau et donc d'effectuer le séchage à des températures relativement basses. Cela permet, d'une part, d'effectuer des économies d'énergie et, d'autre part, de préserver les fils fragiles contre les hautes températures. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue de côté de l'appareil selon l'invention, représenté sans la paroi latérale circulaire de l'enceinte. Le procédé de teinture selon l'invention consiste à entraîner les écheveaux 1 en rotation autour d'un axe O horizontal avec leurs fils parallèles au mouvement de rotation autour de cet axe O, c'est à dire que les écheveaux 1 sont disposés en arc de cercle autour dudit axe O, parallèlement à un plan perpendiculaire audit axe O. Une façon particulièrement simple de réaliser cette configuration consiste à disposer les écheveaux 1 en appui positif entre deux parois intérieure 2 et extérieure 3, cylindriques et concentriques, entraînées en rotation autour de leur axe O commun, lesdits écheveaux 1 étant parallèles à un plan perpendiculaire audit axe O, comme il est représenté sur les figures 1 et 2.Lorsque les écheveaux 1 pénètrent, au cours de leur mouvement de rotation, dans le bain 4 de coloration où trempe la partie inférieure des parois 2 et 3, le colorant du bain 4 pénètre les écheveaux 1 le long des fils assurant ainsi une diffusion au coeur des écheveaux 1. Lors de la remontée, le colorant va ruisseler le long des fils par gravité permettant ainsi une répartition uniforme de la teinture qui va s'écouler par capillarité, dans le sens et à l'intérieur des fibres constituant les fils, d'une extrémité à l'autre de l'écheveau 1. Selon une autre caractéristique du procédé, les écheveaux 1 sont maintenus de façon à ne pas engendrer de tension à l'intérieur des fils les constituant, et ce, quelle que soit la vitesse de rotation. Cette caractéristique permet d'utiliser, pour l'essorage des écheveaux 1, après leur teinture, des vitesses de rotation élevées sans pour autant soumettre les fils à des tensions internes dommageables dues aux forces centrifuges. Cette disposition est, par exemple, réalisée en maintenant les écheveaux 1 par leurs deux extrémités la,lb entre deux tiges 5 disposées entre les deux parois 2,3 cylindriques et concentriques, parallèlement à l'axe O commun, comme il est représenté sur la figure 2. Ce montage autorise le réglage de l'écartement des deux tiges 5, parallèlement à elles-mêmes, par translation circulaire autour de l'axe O commun.Les écheveaux 1 étant en appui positif entre les deux parois intérieure 2 et extérieure 3, cylindriques et concentriques, la vitesse de rotation ne peut pas entraîner d'allongement des écheveaux 1 par déformation radiale et ne peut donc pas créer de tension interne au sein des fils constituant lesdits écheveaux 1. En pratique, on écarte juste les deux tiges 5 l'une de l'autre, sans tendre les écheveaux 1, de façon à maintenir latéralement, aux vitesses de rotation lentes utilisées au trempage, lesdits écheveaux 1 dans un plan perpendiculaire à l'axe O. On prévient ainsi le glissement latéral des fils des écheveaux 1 les uns sur les autres. Cette disposition des écheveaux 1 maintenus par leurs deux extrémités la,lb entre deux tiges 5 n'est cependant pas la seule possible.Toute autre disposition respectant l'alignement des fils avec la direction du mouvement et garantissant une absence de tension desdits fils, quelle que soit la vitesse de rotation, ne sortirait donc pas du cadre de la demande. En particulier, on peut disposer entre les deux parois 2, 3, des griffes radiales, non représentées sur les figures, émergeant des deux parois 2, 3 pour pénétrer les fils des écheveaux 1 de façon à maintenir latéralement et longitudinalement lesdits écheveaux 1. Enfin, dans une variante particulière du procédé, on réalise le séchage suivant l'essorage, dans une atmosphère raréfiée. Sous la condition particulière d'une atmosphère raréfiée, autrement dit sous la condition de travailler "sous vide", on peut bénéficier de températures d'évaporation de l'eau plus basses, permettant d'une part, de faire des économies d'énergie, et d'autre part, de préserver les fils fragiles, contre des températures de séchage trop élevées. De plus, selon une autre variante particulière du procédé, on effectue une mise sous vide des écheveaux 1, préalablement à leur coloration par trempage, ceci afin de réaliser une désaération des fils permettant un mouillage à coeur" sans utilisation d'agents mouillants. Un appareil mettant en oeuvre une variante du procédé décrit ci-dessus est représenté sur les figures 1,2 et 3. I1 consiste principalement en un tambour 6 constitué de deux parois 2,3 cylindriques et concentriques, de même longueur selon leur axe O commun et horizontal, fermées conjointement à une de leurs extrémités par un flasque perpendiculaire audit axe O qui forme la paroi latérale 7 du tambour 6. Ce dernier est entraîné en rotation par un arbre principal 8 solidaire de la paroi latérale 7. A la surface interne de celle-ci émergent, parallèlement audit axe O et à une distance de ce dernier comprise entre les rayons respectifs desdites parois 2 et 3, N paires de tiges 5, N étant un entier naturel qui est choisit égal à quatre sur les figures.Ces N paires de tiges 5 délimitent avec l'axe O, N secteurs angulaires 9, fermés à l'extrémité du tambour 6, opposée à la paroi latérale 7, par N portes de chargement 10, comme il est représenté sur la figure 3. Ces N portes de chargement 10 sont articulées perpendiculairement à l'axe O, sur un moyeu 11 solidaire de l'arbre principal 8, suivant N axes d'articulation 1 formant un polygone régulier à N côtés. A l'opposé de leur axe d'articulation ol, les portes de chargement 10 viennent s'emboîter sur les extrémités des tiges 5 et sur les flans des parois 2,3. Le tambour 6 est monté dans une enceinte 12 cylindrique, étanche et concentrique, tronquée en sa partie supérieure selon un plan de coupe P horizontal et fermée hermétiquement, au dessus dudit plan de coupe P, par un couvercle 13 hémicylindrique complémentaire.Celui-ci est articulé sur ladite enceinte 12 selon un axe 2 parallèle à l'axe O et situé dans le plan de coupe P. Ledit plan de coupe P est disposé de manière à ce que, lorsqu'un secteur angulaire 9 est amené, par rotation, dans la position où sa porte de chargement 10 se situe au-dessus de son axe d'articulation Oî, lui-même horizontal, ledit axe d'articulation 1 se situe au dessus dudit plan de coupe P. L'une au moins des deux tiges 5, constituant chacune des N paires, est ajustable angulairement autour de l'arbre principal 8, par translation circulaire autour de ce dernier, parallèlement à elle-même.Cela permet de régler l'écartement desdites tiges 5 de façon à juste maintenir latéralement l'écheveau 1 dans un plan perpendiculaire à l'axe O, par ses deux extrémités la,lt, sans créer de tension interne aux fils dudit écheveau 1. Selon une variante particulière, la paroi extérieure 3 cylindrique du tambour 6 est divisée en N carters perforés 14 correspondant angulairement aux N secteurs angulaires 9 définis par les N paires de tiges 5. Les perforations prévues dans lesdits carters 14 permettent au liquide en excès de s'évacuer sous l'effet de la force centrifuge lors de l'essorage obtenu par rotation du tambour 6 à grande vitesse. Selon une autre variante particulière, non représentée sur les figures, les tiges 5 sont remplacées par des grilles de positionnement, disposées entre les parois 2 et 3 concentriques, qui viennent plaquer les fils à teindre contre les carters perforés 14. Cette variante est, en particulier, applicable à la teinture de gâteaux, ceux-ci s'entendant comme l'enroulement de fils obtenu à partir d'une bobine de fils à laquelle on a retiré son âme. Etant donné leur faible longueur, ces gâteaux ne nécessitent pas d'être maintenus par leurs extrémités et s'accommodent fort bien de la fixation par l'intermédiaire de grilles. Ces grilles se présentent, par exemple, sous la forme d'une paroi cylindrique ajourée parallèle aux carters perforés 14 et rattachée à la paroi intérieure 2 par deux parois radiales planes dont les plans passent par l'axe O.Ces gâteaux sont maintenus en forme par un simple pièce de tissu perméable à la teinture et sont positionnés, les un à côté des autres, avec leurs fils parallèles à la direction du mouvement, sur ladite paroi cylindrique ajourée. Par ailleurs, le niveau du bain 4 est maintenu en permanence au-dessus du point le plus bas de la paroi intérieure 2, pour que les écheveaux 1 trempent intégralement dans le bain 4. Le recyclage permanent dudit bain 4 permet d'en conserver toutes les caractéristiques de température et de concentration, et ce, durant toute la phase de trempage. De plus, l'appareil selon l'invention comporte des moyens aptes à réaliser, au moins, à l'intérieur de l'enceinte 12 étanche, une valeur de vide correspondant à une pression absolue de 205 hpa. Ces moyens, comme par exemple une pompe à vide, sont bien connus de l'homme du métier. L'étanchéité nécessaire à l'établissement du vide relatif peut, par exemple, être obtenue par un joint gonflable fixé à la jonction entre l'enceinte 12 étanche et son couvercle 13.Comme il a déjà été dit plus haut, ce vide relatif facilite le séchage des fils en abaissant la température du point d'évaporation de l'eau. A cet effet, l'appareil comporte, fixée à l'intérieur de l'enceinte 12 étanche, à la périphérie de la surface extérieure 3 du tambour 6, parallèlement à l'arbre principal 8, une batterie 15 de chauffages halogènes à même de réaliser le séchage dans une atmosphère raréfiée. Enfin, selon une dernière variante représentée sur la figure 1, permettant de travailler avec une charge variable et donc de traiter de petites quantités de fils, l'appareil comporte, à l'intérieur de l'enceinte 12 étanche, deux tambours 6 et 6' identiques montés l'un derrière l'autre sur le même arbre principal 8. Il présente également des moyens d'étanchéité 16 internes à ladite enceinte 12, permettant d'isoler les deux bains 4 et 4' dans lesquels trempent respectivement lesdits tambours 6 et 6'. On peut donc recycler de façon indépendante les deux bains 4 et 4' et travailler ainsi à demi-charge avec une quantité de colorant correspondant à la moitié de celle nécessaire au fonctionnement de l'ensemble des deux tambours 6 et 6'. Par exemple, on disposera de deux tambours capables de traiter chacun, simultanément ou non, vingt kilogrammes de fils. REVENDICATIONS 1 - Procédé de teinture d'écheveaux (1) de fils comportant au moins les étapes consistant à tremper dans un bain (4) de coloration, à essorer et à sécher lesdits écheveaux (1) entraînés en rotation autour d'un axe (O) horizontal caractérisé en ce que les fils des écheveaux (1) sont maintenus en permanence parallèles à la direction du mouvement, sans tension interne, et ce, quelle que soit la vitesse de rotation. 2 - Procédé de teinture d'écheveaux (1) de fils selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'on dispose les écheveaux (1), en appui positif entre deux parois (2,3) cylindriques, concentriques et entraînées en rotation autour de leur axe (O) commun, lesdits écheveaux (1) étant parallèles à un plan perpendiculaire audit axe (o). 3 - Procédé de teinture d'écheveaux (1) de fils selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les écheveaux (1) sont maintenus par leurs deux extrémités (la,lb). 4 - Procédé de teinture d'écheveaux (1) de fils selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le séchage est réalisé sous atmosphère raréfiée. 5 - Procédé de teinture d'écheveaux (1) de fils selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une mise sous vide relatif des écheveaux (1) est réalisée préalablement à leur coloration par trempage. 6 - Appareil rotatif pour la teinture d'écheveaux (1) de fils par trempage dans un bain (4) de coloration, par essorage et par séchage, mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un tambour (6) constitué de deux parois (2,3) cylindriques et concentriques de même longueur selon leur axe (O) commun et horizontal, un arbre principal (8) matérialisant ledit axe (O) commun et entraînant en rotation lesdites parois (2,3), par l'intermédiaire d'un flasque perpendiculaire audit arbre principal (8), ledit flasque formant la paroi latérale (7) du tambour (6) qui ferme conjointement lesdites parois (2,3) à une de leurs extrémités, N paires de tiges (5) émergeant à la surface interne de ladite paroi latérale (7), et s'étendant parallèlement audit axe (O) à une distance de ce dernier comprise entre les rayons respectifs desdites parois (2,3), N secteurs angulaires (9) délimités avec ledit axe (O) commun par les N paires de tiges (5) et fermés à l'extrémité du tambour (6) opposée à la paroi latérale (7), par N portes de chargement (10), N axes d'articulation (O1) articulant lesdites N portes de chargement (10), perpendiculairement à l'axe (Q) commun, sur un moyeu (11) solidaire de l'arbre principal (8), lesdits axes d'articulation ( 1) formant un polygone régulier à N côtés, une enceinte (12) cylindrique et étanche dans laquelle est monté, de manière concentrique, ledit tambour (6), ladite enceinte (12) étant tronquée en sa partie supérieure selon un plan de coupe (P) horizontal disposé de manière à ce que, lorsqu'un secteur angulaire (9) est amené, par rotation, dans la position où sa porte de chargement (10) se situe au-dessus de son axe d'articulation (Ol)r lui-même horizontal, ledit axe d'articulation (O1) se situe au dessus dudit plan de coupe (P), et un couvercle (13) hémicylindrique complémentaire de ladite enceinte (12) qu'il vient fermer hermétiquement, par rotation autour d'un axe (O2) situé dans ledit plan de coupe (P) et parallèle à l'axe (O) commun. 7 - Appareil rotatif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'au moins une des deux tiges (5) constituant chacune des N paires de tiges (5) est ajustable angulairement par translation circulaire autour de l'arbre principal (8) parallèlement à elle-même. 8 - Appareil rotatif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que la paroi extérieure (3) cylindrique du tambour (6) est divisée en N carters perforés (14) correspondant angulairement aux N secteurs angulaires (9) définis par les N paires de tiges (5). 9 - Appareil rotatif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à réaliser, au moins, à l'intérieur de l'enceinte (12) étanche, une valeur de vide correspondant à une pression absolue de 205 hpa. 10 - Appareil rotatif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte, fixée à l'intérieur de l'enceinte (12) étanche, à la périphérie de la paroi extérieure (3) cylindrique du tambour (6), parallèlement à l'arbre principal (8), une batterie (15) de chauffages halogènes. 11 - Appareil rotatif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte, à l'intérieur de la même enceinte (12) étanche, deux tambours (6,6') identiques montés l'un derrière l'autre sur le même arbre principal (8) et en ce qu'il présente des moyens d'étanchéité (16) interne à ladite enceinte (12), permettant d'isoler les deux bains (4,4') respectifs dans lesquels trempent lesdits tambours (6,6'). 12 - Application du procédé de teinture selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 à la teinture de gâteaux de fils.