[0001] La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le filage des
filés de fibres, comportant éventuellement au moins une âme.
[0002] La production des fils peut être effectuée sur de nombreux systèmes de filage. On
connaît, en particulier, les systèmes anneau-curseur, les systèmes d'auto-torsion,
ceux à bout libre, de guipage etc...
[0003] Un cas particulier de fil se trouve dans les fils à âmes, dans lesquels un fil d'âme
est enveloppé d'une gaine de fibres discontinues. Des procédés d'obtention de fils
à âme sont décrits notamment dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 1373880,
2024156, 2210884, 2313058, 2504523, 2526523, 3017740 et 3038295.
[0004] La production de fils à âmes peut être effectuée sur de nombreux systèmes de filage
communément utilisés pour la fabrication de fils à partir de fibres discontinues.
Toutefois, et en particulier avec le système anneau-curseur, les fils à âmes filés
présentent généralement l'inconvénient d'être limités dans la vitesse de production
à celle des machines employéeset donc au système de tordage utilisé.
[0005] Les fils à âme auto-tordus sont connus par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n°
4033102. Un mode de réalisation originale de fils à âmes auto-tordus est décrit dans
les brevets français n° 7918173 et 7913995. L'avantage de ce procédé est de ne nécessiter
que des mouvements unidirectionnels à vitesse constante. Par contre, son grand inconvénient
est d'imposer au fil de brusques et importantes variations de torsion et donc de tension
qui en limitent l'efficacité au niveau de la vitesse de production, et accroissent
les risques de glissement des fibres de couverture par rapport à l'âme.
[0006] Le brevet français n° 8111642 évite ces inconvénients et permet une vitesse de production
élevée sans glissement des fibres de couverture par rapport à l'âme et réalise après
retordage une torsion unidirectionnelle du retors. Son grand inconvénient est de nécessiter
l'emploi d'un ou plusieurs filaments continusservant de vecteur aux fibres de couverture,
ce qui peut être un inconvénient dans le produit final.
[0007] La présente invention a pour but de permettre l'obtention de filés de fibres avec
ou sans âmes avec une vitesse de production extrêmement élevée, obtenue par la consolidation
de la résistance du filé de fibres, de préférence au moment où il a à supporter des
efforts.
[0008] Ce but est atteint par un procédé pour le filage des filés de fibres, procédé selon
lequel on étire au moins une mèche de fibres entre des points d'amenée de ces mèches
et des paires de cylindres étireurs, en amont desquels on introduit un filament continu
et conformément à l'invention, on tord les brins formés par chaque mèche de fibres
et chaque filament continu par un organe de torsion de préférence à friction, en les
faisant converger en un même point situé en amont ou en aval de l'organe de torsion.
On fait passer le fil ainsi formé au travers d'une paire de cylindres délivreurs placée
après l'organe de torsion,on bobine le fil sur un support approprié et on retord éventuellement
le fil ainsi formé par les brins sur un métier à retordre.
[0009] Ce procédé est tel que l'on donne au fil en un point déterminé précis, une cohésion
suffisante pour permettre le retordage. Ainsi, on n'a pas de rupture du filé de fibres.
Préférentiellement on donne la cohésion au fil entre le point de prise de torsion
et entre le point de dévidage du fil:
[0010] Le fil ainsi formé selon l'invention, est retordu sur un métier à retorde classique,
par exemple à anneau-curseur ou à double torsion ou à double étape pour donner la
torsion définitive.
[0011] Selon un autre mode de réalisation on donne la cohésion au fil par ensimage des fibres,à
savoir par adjonction d'un produit cohésif, aux fibres par exemple, avant d'étirer
les mèches de fibres, en particulier au niveau de la préparation des mèches, ou plus
préférentiellement après torsion des brins et avant leur bobinage.
[0012] Selon l'invention, le fil qui est bobiné est tel qu'il n'existe pas de torsion d'assemblage
qui est évitée par réglage de la tension. Au cas où cette torsion d'assemblage existe,
due aux irrégularités de fonctionnement de l'organe de torsion liées aux irrégularités
de masse du fil, c'est une torsion au hasard, ou torsion alternée ou auto-torsion
non régulière. Elle n'est donc régulière ni en pas, ni en intensité. L'invention permet
d'éviter une telle torsion d'assemblage non désirée du fil bobiné.
[0013] Pour réaliser un fil sans âme, on coupe le ou les filaments continus avant d'effectuer
le bobinage. Préférentiellement,on coupe le ou les filaments continus en amont des
cylindres étireurs. Ceci constitue un mode de lancement de la fabrication qui n'est
nullement limitatif et on peut prévoir d'autres manières de procéder.
[0014] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention on étire séparément au moins
deux mêches de fibres entre des points d'amenée et des paires de cylindres étireurs,
on alimente les fils continus, on les introduit dans lesdites mêches en amont des
différents cylindres étireurs et on fait converger les brins formés en un même point
d'un organe de torsion. On fait passer les brins formés au travers d'une paire de
cylindres délivreurs et on coupe les filaments continus, en amont des cylindres étireurs,
avant le bobinage de l'ensemble restant. L'ensemble formé par les fibres est ensuite
mis sur un métier à retordre où l'on assure une résistance du fil entre le point de
dévidage du fil sur la bobine et le point de prise de torsion.
[0015] Ce but est également atteint par un dispositif pour le filage des filés de fibres
comportant éventuellement au moins un filament continu,comprenant :
- des moyens de réalisation d'au moins deux brins de fibres,
- des moyens d'alimentation d'au moins un filament continu dans chaque brin,
- des moyens de fausse torsion des brins, de préférence par friction,
- des moyens de réglage de la tension des brins, de préférence situés en aval des
moyens de torsion, éventuellement des moyens d'élimination du filament continu,
- des moyens de bobinage,
- des moyens de retordage du filé,
- des moyens conférant une cohésion suffisante pour permettre de retordage.
[0016] Préférentiellement, les moyens de cohésion sont placés entre le point de dévidage
du fil sur la bobine et le de prise de torsion lors de retordage .
[0017] Selon l'invention, le fil qui est bobiné a une structure tout à fait particulière.
En effet, il est formé d'au moins deux brins placés côte à côte présentant une faible
torsion résiduelle, éventuellement alternée, très faible, suffisante pour assurer
une cohésion des fibres de couverture sur le filament et insuffisante pour provoquer
l'assemblage des deux brins par auto-torsion de façon régulière et constante.
[0018] Enfin, le fil après retordage est tel que les fibres sont toutes sensiblement parallèles
les unes aux autres dans l'axe de chaque brin avec une variation égale à la très faible
torsion résiduelle existant dans le fil avant retordage, mais telle que l'on sache
dissocier les deux brins par détorsion.
[0019] Il s'agit effectivement d'un fil deux brins.
[0020] L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce
aux exemples de mise en oeuvre, donnés ci-après à titre illustratif , mais non limitatif
et qui sont illustrés par les figures annexés dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique, en perspective d'un dispositif de filage avant
l'arrêt du filament continu dans le cas où lepoint de convergence est en amont du
tordeur.
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un dispositif permettant d'obtenir
un fil double avant la montée en torsion et après la coupe du filament, dans le cas
où le point de convergence est en aval du tordeur.
- La figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif, permettant d'obtenir une
résistance du filé entre le point de dévidage du fil sur la bobine et le point de
prise de torsion d'un métier à retordre.
- La figure 4 est une vue en coupe dudit dispositif de la figure 3, monté sur la coronelle
de dévidage d'une retordeuse double-torsion.
- La figure 5 est une vue en perspective d'une variante du dispositif de la figure
3.
- La figure 6 est une vue en perspective d'une autre variante du dispositif de la
figure 3.
- La figure 7 est une vue schématique du dispositif de la figure 5, monté sur un métier
à retordre à anneau cursseur.
- La figure 8A est une vue du fil après retordage selon l'invention.
- La figure 8B est une vue d'un fil de la technique antérieure.
[0021] Selon l'invention, on effectue un procédé de filage en étirant un mèche de fibres
5a entre un point d'amenée 2a et une paire de cylindres étireurs 4a. Le système d'étirage
comporte en outre une paire de manchons d'étirage 3a. parallèlement, on étire séparément
une mèche de fibres 5b par un système d'étirage comportant un point d'amenée, à savoir
une paire de cylindres alimentaires 2b, une paire de manchons d'étirage 3b et une
paire de cylindres étireurs 4b.
[0022] En amont des cylindres étireurs (4a, 4b) on introduit un filament continu (6a, 6b).
On forme donc deux brins constitués chacun d'une mèche de fibres et d'un filament.
Les brins ainsi formés sont tordus ensemble par un tordeur 7 et sont guidés par deux
guides 8 et 9. Les deux brins passent ensuite par une paire de cylindres 10 avant
d'être aspirés par un aspirateur 13 avant d'éliminer les filaments continus par exemple
par coupage, au moyen d'une paire de ciseaux manuels, en amont des cylindres étireurs.
[0023] Les filaments continus ainsi coupés sont donc amenés par l'aspirateur 13 aux déchets.
[0024] La figure 2 représente le dispositif de filage après la coupe des filaments, quand
le filé de fibres est bobiné sur un cylindre 11.
[0025] Il est important, d'avoir un nombre de fibres en ' section suffisant, en relation
avec la cohésion des fibres, la propreté de la mèche et la tension entre les étireurs
4 et les cylindres délivreurs 10.
[0026] A propos de la cohésion entre les fibres, il peut être intéressant d'adjoindre au
fibres, au moment de la préparation des mêches, en ensimage augmentant cette cohésion
entre les fibres. Par exemple, un ensimage paraffinique ou un ensimage contenant de
la silice colloïdale. Cela ayant, aussi, pour effet de faciliter le retordage.
[0027] Dans le cas où le point de couvergence est en amont de l'organe de torsion.
[0028] Il est aussi important de régler la tension entre les étireurs 4 et les cylindres.délivreurs
10, de façon à avoir un distance h convenable entre les étireurs 4 et le point de
convergence 12 des fils,en relation avec la torsion donnée et la vitesse de défilement.
En effet, une torsion existe dans chacun des brins simples, entre le point de convergence
12 des brins et le point où le brin est saisi en dernier lieu par les étireurs 4,
mais cette torsion n'est pas incorporée dans le fil résultant. Cette torsion existe
dans les brins préalablement à la convergence en une quantité d'équilibre qui dépend
de la géométrie du système et des paramètres de filage. Cet état de fait décrit ci-dessus
peut être en pratique modifié. En effet, les irrégularités survenant au hasard dans
les brins, une partie de la torsion est incorporée dans des brins de manière variant
au hasard. Une telle torsion est toutefois de faible intensité.
[0029] Si la tension est trop faible, trop peu de torsion se trouve dans le brin entre les
cylindres étireurs 4 et le point de convergence 12, ce qui se traduit par des pertes
de fibres à la sortie des cylindres étireurs 4, suite à un mauvais accrochage des
fibres. Par exemple, on a obtenu d'excellents résultats à la vitesse de 215 mètres
par minute avec un étirage, entre les étireurs 4 et les délivreurs 10, égal à 1,53%
et un fil 2 x 25 tex composé de 45% de laine de 27 microns et de 55% de polyester
de 3 deniers. Ainsi, on règle la différence de vitesse entre les cylindres étireurs
4 et les cylindres délivreurs 10 en fonction des paramètres de filage et de la vitesse
de déplacement. Si la tension est par contre trop forte, le fil est trop tendu, ce
qui entraîne un risque de casse.
[0030] Dans le cas où l'on utilise des organes de torsion à friction assurant à la fois
une composante de torsion et une oomposante d'avancée du fil il peut être intéressant
de régler la tension du fil par variation de cette composante d'avancée, indépendamment
du réglage de tension entre les cylindres délivreurs et étireurs . Par exemple lorsque
l'on utilise deux courroies croisées sans fin ce réglage ce fait par variation de
l'angle des deux courroies.
[0031] Lorsque le filé de fibres est au stade de la retorsion, sa résistance est en général
trop faible pour permettre une marche sans problèmes et le fil casse . souvent entre
le point de dévidage du fil sur la bobine et le point de prise de torsion.
[0032] Or on a trouvé qu'une très légère cohésion supplémentaire suffisait pour assurer
le dévidage du fil. En fonction de la cohésion initiale des fibres, un simple ensimage
cohésif peut suffire. On peut adjoindre ce produit cohésif aux fibres, soit au niveau
de la préparation des mêches soi au niveau de la machine à filer, entre l'organe de
torsion des brins et l'organe de bobinage.
[0033] Dans les cas où cela n'est pas suffisant ou lorsque l'emploi d'ensimage est à proscrire,
on a trouvé que l'adjonction de quelques tours de torsion, à l'aide d'un dispositif
de fausse torsion suffisait pour assurer un bon dévidage.
[0034] Les dispositifs de fausse torsion sont connus. Ils peuvent être rotatifs ou opérer
par friction. Ils peuvent être statiques et un simple enroulement sur une tige peut
assurer une torsion par roulage en amont de la tige lorsque l'on tire sur le fil,
pour autant que l'angle du fil par rapport à la tige, le diamètre de la tige en fonction
de celui du fil ainsi que le pas du fil sur la tige et le coefficient de frottement
du matériau de la tige, soient judicieusement choisis.
[0035] L'exemple de la figure 3 est un dispositif qui réalise ces impératifs. Il est constitué
d'un corps 14 en matière légère qui supporte une tige 15 en forme de demi cercle sur
la partie supérieure du corps 14.
[0036] L'utilisation du dispositif de la figure 3 sera cependant mieux comprise grâce à
la figure 4 qui représente une coupe d'une broche de retordage double torsion dans
laquelle la bobine de fil 16 est placée sur le pot 17 où elle est centrée grâce au
centreur 18.
[0037] Le fil 19 se dévidant à la défilée, en quittant la bobine passe à travers l'oeillet
20 de la coronelle de dévidage 21. Le fil s'enroule ensuite sur la tige 15 qui est
supportée par le corps 14, lui-même fixé par un moyen quelconque non représenté, sur
la coronelle 21. Après avoir fait un certain nombre de tours le fil rentre dans le
corps du prolongateur 22 où il va recevoir le premier tour de torsion donné par le
disque de torsion(non représenté)pour ensuite passer entre le pot 17 et l'anti-ballon
23 où il reçoit le deuxième tour de torsion avant d'être bobiné sur une bobine non
représentée.
[0038] En général, dans une machine à retordre double torsion, la tension du fil et donc
le nombre de tours d'enroulement sur le disque de torsion est réglée par un piston
à ressort, bloqueur de torsion, non représenté, qui se trouve dans le prolongateur
22.
[0039] Dans le cas de l'utilisation du dispositif, selon l'invention il faut, soit enlever
ce piston et ainsi la torsion remonte jusqu'à la tige 15, soit avoir une distance
entre ce piston et la tige 15, inférieure à la longueur des fibres.
[0040] En utilisant le dispositif, on règle la tension du fil, en jouant sur les paramètres
suivants :
- nombre de tours d'enroulement du fil 19 sur la tige 15,
- diamètre de la tige 15,
- coefficient de frottement du matériau de la tige 15,
- angle a formé par le fil 19 et la tige 15 au moment où le fil arrive sur la tige.
[0041] On peut faire varier la rotation de la coronelle de dévidage 21 par des moyens classiques,
par exemple, son poids, son coefficient de frottement,etc... On peut, comme avec une
machine à retordre double torsion classique jouer sur la force du ressort du bloqueur
de torsion, dans le cas où on l'utilise.
[0042] Par exemple, on a obtenu de bons résultats avec le fil 2 x 25 tex, décrit précédemment
sur un métier à retordre double torsion avec une vitesse de broche de 11000 tours
par minute et une torsion de 371 tours par mètre, soit un développement de 59,2 mètres
par minute, en utilisant le dispositif décrit dans la figure 4 où le fil faisait 1
tour sur une tige d'acier à ressort de 0,5 millimètre de diamètre, sans utiliser de
bloqueur de torsion.
[0043] On a obtenu de bons résultats avec un fil 2 x 33 tex dont l'un des brins est constitué
d'un filament de 300 deniers en triacétate brillant, sans couverture de fibres et
l'autre brin, constitué de fibres 100% acrylique mat 3 deniers , sans filament. Le
tout étant retordu à 260 tours de broches à une vitesse de broche de double torsion
de 10 000 tours par minute en utilisant le dispositif décrit sur la figure 4 où le
fil 19 faisait 2 tours d'enroulement sur la tige 15 qui avait un diamètre de 0,25
millimètre, et sans utiliser de bloqueur de torsion.
[0044] Une variante du dispositif est représentée sur la figure 5 où le fil s'enroule sur
une tige droite.
[0045] En fonction des fils à retordre, on pourra avoir des angles différents de la tige
par rapport à la verticale, de façon à changer l'angle du fil par rapport à la tige
afin de varier l'intensité de fausse torsion.
[0046] Les exemples de forme de dispositif décrits sont donnés à titre non limitatif. Le
seul impératif est d'avoir un enroulement du fil sur la tige avec un angle appropriée
du fil par rapport à la tige. De façon plus générale, on utilise tout dispositif qui
permet une fausse torsion entre le devidage et la prise de torsion, qui permet le
dévidage du fil lors du retordage sans qu'il casse du fait de sa faible résistance.
[0047] Une autre variante du dispositif est représentée par la figure 6 où la tige est spiralée
en forme de cône.
[0048] Dans le cas où l'on retord par une autre technique de retordage, par exemple avec
un continu à retordre à anneau, comme le représente la figure 7, il suffira de placer
une tige 24 entre la bobine 25 et les délivreurs 26 pour avoir un certain angle du
fil par rapport à la tige de façon à donner une fausse torsion suffisante pour le
dévidage, dans le but d'obtenir une distance entre la tige et les délivreurs inférieure
à la longueur des fibres. La tension est dans ce cas donnée par le poids de curseur
27.
[0049] Dans le cas où l'on retord par la technique de retordage double étape, il suffira
d'adapter le dispositif de la figure 7 à la première étape d'assemblage retordage.
[0050] Ainsi, selon l'invention, on obtient un filé de fibres comportant au moins deux brins,
qui ne présente pas de discontinuités, telle que noeuds, épissures ou arrêts et qui
permet la réalisation de bobines de fil d'un poids important, par exemple ayant un
poids d'au moins 1 kg pour des fils fins, par exemple d'environ 10 tex et des bobines
de fil d'au moins 10 kg pour les fils gros, par exemple pour les fils d'environ 1000
tex.
[0051] Un tel fil est représent sur la figure 8A. Comme on peut le voir, les fibres 28 sont
sensiblement beaucoup plus parallèles les unes aux autres, que les fibres 29 d'un
fil de la technique antérieure, toutes choses égales par ailleurs.
1. Procédé de filage d'un filé de fibres comportant éventuellement une âme selon lequel
on étire au moins deux mêches de fibres entre des points d'amenée de cette mèche et
des paires de cylindres étireurs, on introduit un filament continu dans chaque mèche
en amont des paires d'étireurs,on tord les brins formés par chaque mèche de fibres
et chaque filament par un organe de torsion notamment à friction (7) et on les rassemble
en un même point de convergence (12), on règle la tension des brins, on bobine les
brins, éventuellement on retord le fil formé des brins sur un métier à retordre, après
bobinage, caractérisé par le fait qu'on donne une cohésion suffisante aux brins ainsi
formés en un point déterminé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on donne la cohésion
aux brins entre le point de prise de torsion et le dévidage.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait
que l'on coupe chaque filament, notamment en amont des cylindres étireurs.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé par le fait
que la tension du fil est réglée par variation de la composante d'avancée de l'organe
de torsion.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que
l'on introduit les filaments d'âme (6a, 6b) dans les mèches (5a, 5b) de fibres avant
de communiquer la torsion.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que
l'on règle la tension des brins avant le bobinage en règlant la différence de vitesse
entre les cylindres délivreurs (10) et les cylindres étireurs (4).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que
l'on retord le fil après le bobinage sur un métier à retordre en donnant de la cohésion
entre fibres à l'aide d'un produit cohésif appliqué a la préparation des mêches ou
entre l'organe de torsion et la bobine.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisé en ce que
l'on retord le fil après bobinage sur un métier à retordre en donnant de la fausse
torsion aux brins entre le point de dévidage du fil sur la bobine et le point de prise
de torsion.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 8, caractérisé en ce que
l'on retord le fil après bobinage sur un métier à retordre en donnant de la fausse
torsion aux brins entre le point de dévidage du fil sur la bobine et le point de prise
de torsion par enroulement du fil sur une tige faisant un certain angle avec le fil,
en un endroit situé à une distance, du point de prise de torsion, inférieure à la
longueur des fibres.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que
l'on règle la tension du fil à la retordeuse en faisant varier le nombre N de tours
d'enroulement du fil sur la tige, l'angle formé par le fil et la tige, le diamètre
de la tige et son coefficient de frottement.
11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 10, pour le filage des filés de fibres comportant au moins deux brins, le dit
dispositif comprenant :
- des moyens de réalisation d'au moins deux brins constitués d'au moins une mèche
de fibres (5a) et d'au moins un filament continu (6a) ;
- des moyens de suppression du filament continu ;
- des moyens de fausse torsion (7) par friction des brins ;
- des moyens de réglage (10) de la tension des brins situés en aval des moyens de
torsion (7) ;
- des moyens de bobinage (11),
- des moyens de retordage du fil formé par les brins ;
- des moyens d'augmentation de la résistance du fil entre le point de dévidage du
fil sur la bobine et le point de prise de torsion au retordage du fil.
12. Dispositif, selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de réalisation
d'un brin comportent une paire de rouleaux d'amenée (2) d'une mèche de fibres, une
paire de manchon d'étirage (3) de la mêche, une paire de cylindres étireurs (4) de
la mèche, un condenseur situé entre le manchon d'étirage (3) et les cylindres étireurs
(4) ; les moyens de torsion par friction des brins comportent des surfaces mobiles
sans fin ; les moyens de réglage de la tension des brins comportent des cylindres
délivreurs 10 dont la vitesse est réglée par rapport à la vitesse des cylindres étireurs
4 ; les moyen, de suppression du filament continu comportent des ciseaux ; les moyens
de retordage sont constitués par un métier à retordre ; les moyens d'augmentation
de la résistance du fil sont réalisés premièrement par fausse torsion par enroulement
du fil autour d'une tige faisant un certain angle avec le fil et placé entre le point
de dévidage du fil sur la bobine et le point de prise de torsion à une distance du
point de prise de torsion inférieure à la longueur des fibres et deuxièmement éventuellement,
par adjonction d'un produit cohésif a la préparation des mêches ou au filage, entre
l'organe de torsion et le bobinage.
13. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en
ce qu'il comporte au moins deux moyens de réalisation de brins.
14. Filé de fibres, comportant au moins deux brins, fabriqué par le procédé selon
l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il est constitué
uniquement de fibres et tel que les fibres sont toutes sensiblement parallèles les
unes aux autres dans l'axe de chaque brin, les brins étant placés côte à côte et présentant
une faible torsion résiduelle insuffisante pour provoquer l'assemblage des brins mais
suffisante pour assurer la cohésion des brins.
15. Filé de fibres, comportant deux brins au moins, fabriqué par le procédé selon
l'une quelconque des revendications 1 a 10, caractérisé en ce qu'il ne présente pas
de discontinuités telles que noeuds, épissures ou arrêts et permettant la réalisation
de bobines de fils d'un poids important, par exemple d'au moins 1 kg pour les fils
fins par exemple d'environ 10 tex et d'au moins 10 kg pour les fils gros, par exemple
d'environ 1000 tex.