[0001] La présente invention concerne la transformation d'un filé de fibres textiles en
défilement continu, ledit filé ayant été produit par la filature dite à fibres libérées.
La transformation visée par l'invention a pour but de donner au filé une présentation
des fibres et des caractéristiques plus proches de celles des filés obtenus par la
filature à anneaux.
[0002] La filature à fibres libérées possède par rapport à la filature à anneaux et curseurs
des avantages techniques importants : capacité d'étirage plus grande, vitesse de production
plus élevée, possibilité d'augmenter le poids des bobines et d'automatiser leur levée.
Cependant, les filés produits par la filature à fibres libérées ont un aspect et
une résistance dynamométrique moins satisfaisants, compte-tenu d'une moins bonne parallélisation
des fibres constitutives desdits filés, en comparaison des filés produits par la
filature à anneaux. Ce manque de parallélisation affecte particulièrement les fibres
situées en périphérie du filé, qui peuvent parfois s'enrouler de un ou plusieurs tours
autour du filé lors de la formation de celui-ci, donnant naissance à une irrégularité
d'aspect et de gonflant connue sous le nom de fagotage. Ces irrégularités rendent
les filés obtenus par la filature à fibres libérées impropres à de nombreuses applications
pour lesquelles une parfaite régularité de diamètre apparent est nécessaire.
[0003] De nombreuses tentatives ont été faites pour éliminer ou réduire le fagotage, en
agissant ou bien sur les organes de torsion des fibres (turbine, buse pneumatique)
ou bien sur les conduits d'amenée des fibres aux organes de torsion ou bien encore
sur les dispositifs chargés d'extraire les fibres des mèches alimentaires et de les
introduire dans les conduits d'amenée aux organes de torsion. Mais, à la connaissance
du demandeur, aucune solution satisfaisante n'a été trouvée pour remédier à ce phénomène
de fagotage.
[0004] Dans la suite de la description nous utiliserons indistinctement les termes "filé
de fibres obtenu par la filature dite à fibres libérées" et le terme "filé open-end"
qui est d'usage plus courant dans la profession.
[0005] Or on a trouvé,et c'est ce qui fait l'objet de l'invention, un procédé de transformation
d'un filé open-end en défilement continu, qui améliore la parallélisation des fibres
constitutives du filé. Selon l'invention, on soumet une même portion du filé en défilement
à trois actions combinées et simultanées, la première de détorsion partielle et momentanée
suffisante pour permettre le glissement des fibres les unes sur les autres , la deuxième
d'étirage réduit selon un taux compris entre 1,10 et 1,25 et la troisième de contrôle
des fibres pendant leur glissement. La détorsion partielle a pour but de diminuer
la cohésion du filé open-end pour permettre aux fibres de glisser les unes sur les
autres sous l'action de l'étirage. L'étirage sous contrôle et à taux restreint a pour
effet de tendre les fibres, de les faire glisser légèrement de manière contrôlée
les unes par rapport aux autres et de les paralléliser. La détorsion n'est que momentanée
de sorte que le filé ainsi réorganisé retrouve une torsion qui lui assure une cohésion
suffisante pour assurer son défilement continu. La reprise de torsion intervient alors
que les fibres sont individuellement parallélisées et sous tension grâce à l'étirage
contrôlé. Cette présentation des fibres est tout-à-fait comparable à celle intervenant
lors de la constitution du filé dans la filature à anneaux : à la sortie du train
d'étirage les fibres sont parallèles et sous tension lorsque la torsion leur est
appliquée. Par opposition, lors de la constitution du filé open-end, les fibres ont
été déposées dans la gorge du rotor sans parallélisation et elles sont mises sous
torsion sans qu'une tension leur soit appliquée. Cette différence de présentation
des fibres explique les meilleures caractéristiques dynamométriques des filés obtenus
par la filature à anneaux. Ainsi grâce au procédé précité de l'invention, par un
déplacement, une réorganisation et une mise sous tension des fibres lors de la mise
sous torsion, le filé obtenu a des caractéristiques proches de celui d'un filé obtenu
par la filature à anneaux.
[0006] On connaît déjà, par le brevet DE-B-1 112 928,un procédé qui combine à la fois la
détorsion momentanée d'une mèche de fibres et son étirage. Mais ce procédé connu a
pour but d'obtenir un fil de torsion normale à partir d'une mèche fortement tordue.
Du fait de ce procédé, le fil final doit présenter une meilleure régularité en nombre
de fibres en section que la mèche initiale. En effet si la mèche initiale présente
des parties fines (nombre de fibres en section inférieure à la moyenne), celles-ci
sont surtordues par rapport aux autres parties ; l'étirage sous détorsion fera glisser
préférentiellement les fibres contenues dans les parties les moins tordues donc les
parties comportant le plus grand nombre de fibres en section.
[0007] La mise en oeuvre de ce procédé connu dans le cas d'un filé open-end conduit au
résultat contraire. En effet, l'irrégularité du filé open-end provient non pas seulement
d'une différence de nombre de fibres en section, mais du fagotage c'est-à-dire de
l'enchevêtrement de certaines fibres en périphérie du filé. La détorsion du filé ne
modifie pas le fagotage, et l'étirage sans contrôle des fibres lors de leur glissement
tend à faire glisser les fibres qui ne sont pas fagotées ; par contre les parties
fagotées et donc irrégulières restent fagotées. Le filé open-end obtenu est encore
plus irrégulier que le filé initial.
[0008] L'invention a également pour objet un dispositif spécialement conçu pour la mise
en oeuvre du procédé précité. Ce dispositif comprend sur le parcours d'un filé open-end
, en défilement continu, et agissant sur la même portion dudit filé, un moyen assurant
à la fois 1a détorsion partielle et momentanée et le contrôle des fibres lors de leur
glissement les unes par rapport aux autres, et des moyens réalisant l'étirage à taux
compris entre 1,10 et 1,25. De façon privilégiée, les moyens d'étirage consistent
en deux organes d'appel, le second organe dans le sens du défilement du filé ayant
une vitesse d'appel légèrement supérieure à celle du premier organe, et les moyens
de détorsion et de contrôle consistent en un dispositif de fausse torsion, agissant
en sens inverse de la torsion initiale du filé, placé sur le parcours du filé entre
les deux organes d'appel, présentant une surface assurant un contact étroit avec le
filé dès la sortie du premier organe d'appel.
[0009] Les organes d'appel sont d'un type connu, par exemple chaque organe est constitué
d'une paire de cylindres, dont les axes de rotation sont parallèles, appliqués l'un
contre l'autre, tournant en sens inverse l'un de l'autre, et ayant la même vitesse
périphérique. Le premier organe d'appel peut faire partie intégrante d'une installation
préexistante ; ce pourra en particulier être le cas lorsque le dispositif selon l'invention
sera placé à la sortie d'une machine de filature à fibres libérées : le premier organe
d'appel selon l'invention pourra consister dans le système de délivraison du filé
sortant de l'organe de torsion.
[0010] Préférentiellement le dispositif de fausse torsion à grande surface de contact consiste
en une tige vrillée sur elle-même en hélice le long de son axe longitudinal, et mobile
en rotation autour dudit axe longitudinal. On connaît déjà, par le brevet DE-C-618
420, un dispositif qui s'apparente à une tige vrillée en hélice, placé sur le parcours
de fibres pendant une opération d'étirage, mais ce dispositif connu est fixe et est
mis en oeuvre dans le circuit classique de la filature. Il se substitue aux dispositifs
habituels de contrôle de fibres en cours d'étirage, tels que des manchons.
[0011] Le filé de fibres s'enroule en hélice autour de la tige vrillée. Lors de la rotation
de la tige sur elle-même, la friction entre la surface de la tige et la périphérie
du filé entraîne ledit filé en rotation sur lui-même, et donc produit la détorsion
de celui-ci. La rotation du filé sur lui-même sera d'autant plus importante que le
coefficient de frottement de la surface de la tige en contact avec le filé sera lui-même
élevé. C'est cette même surface qui assure, du fait du contact étroit avec le filé,
le contrôle du glissement des fibres. Il est donc possible , en fonction des fibres
constitutives du filé, de choisir une tige dont la surface en contact avec le filé
aura soit un coefficient de frottement donné, soit un gradient de coefficient de frottement
entre la zone amont de la tige où le coefficient sera plus faible et où la tige assurera
plus la fonction de contrôle de glissement des fibres et la zone aval de la tige où
le coefficient sera plus élevé et où la tige assurera plus la fonction de fausse torsion.
[0012] Selon une autre version, la tige vrillée comporte à sa partie aval une chicane dans
laquelle passe le filé. Cette chicane est destinée à assurer la mise en rotation du
filé sur lui-même, quel que soit le coefficient de frottement de la surface de la
tige.
[0013] La tige vrillée est mobile en rotation. Pour assurer cette rotation, la tige est
par exemple logée à l'intérieur et solidaire d'un tube cylindrique, lui-même entraîné
en rotation autour de son axe longitudinal.
[0014] L'invention sera mieux comprise grâce à la lecture de la description d'un exemple
de réalisation en référence au dessin annexé sur lequel:
la figure 1 est une vue schématique du dispositif de transformation d'un filé open-end
selon le mode privilégié de l'invention, mettant en oeuvre une tige vrillée tournante,
mais sans le moyen d'entraînement de la tige.
La figure 2 est la même vue schématique que la figure 1, mais elle comporte le moyen
d'entraînement de la tige, alors que la tige elle-même n'est plus apparente.
Les figures 3a à 3h sont des vues en coupe transversale du dispositif et du filé de
fibres à différents niveaux du parcours du filé.
Les figures 4a à 4c représentent en coupe transversale trois versions différentes
du moyen de contrôle de glissement et de fausse torsion.
[0015] Le filé open-end 1 provient d'une source d'alimentation non représentée et passe
entre deux cylindres 2 et 2ʹ, animés en rotation, qui entraînent le filé 1 à une vitesse
de déplacement V₁ dans le sens de la flèche F. Le filé 1 s'enroule autour de la tige
vrillée 3, passe au travers de la chicane 4 située sur la partie aval de la tige 3,
puis entre les deux cylindres 5 et 5ʹ, animés en rotation, qui entraînent le filé
1 à une vitesse de déplacement V₂ dans le sens de la flèche F. La tige vrillée 3 est
logée à l'intérieur et est solidaire du tube cylindrique 6, qui est entraîné en rotation
par des moyens non représentés par exemple une courroie s'appliquant sur la surface
extérieure du tube 6. La rotation du tube 6 est en sens inverse de la torsion possédée
par le filé 1. La vitesse V₂ est légèrement supérieure à la vitesse V₁.
[0016] Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Le filé 1, par exemple un fil de
coton obtenu sur machine de filature à fibres libérées, a un numéro métrique 30 et
une torsion Z de 710 tours au mètre. Son coefficient de torsionαqui est, par définition,
égal au rapport de la torsion sur la racine carrée du numéro métrique est, dans ce
cas, de 130 ; cette valeur élevée est tout-à-fait habituelle pour des filés obtenus
par ce type de filature. Les cylindres 5 et 5ʹ délivrent le fil 1 à une vitesse de
50 mètres par minute. Le tube 6 tourne à raison de 25000 tours par minute dans le
sens inverse à la torsion du fil, soit dans le sens de la flèche C (figure 3). Les
cylindres 5 et 5ʹ délivrent le fil 1 à une vitesse de 60 mètres par minute (étirage
de 20 %).
[0017] L'action de contact entre la surface de la tige 3 en rotation et la périphérie du
filé 1 jusqu'à la chicane 4 provoque la détorsion du filé. Cette détorsion par mètre
de fil est au plus égale au quotient de la vitesse de rotation de la tige par la vitesse
de déplacement du filé, soit dans l'exemple précité de 500 tours au mètre. En théorie
et abstraction faite de l'incidence de l'étirage, le filé 1 a en amont de la chicane
4 une torsion de l'ordre de 210 tours au mètre. Sous cette torsion réduite, les fibres
constituant le filé 1 peuvent glisser les unes par rapport aux autres sous l'action
de l'étirage de faible taux appliqué entre la ligne de pinçage des cylindres 2 et
2ʹ et l'extrémité aval de la chicane 4 de sortie de la broche de fausse torsion 3,
audelà de laquelle le filé 1 a recouvre toute la torsion initiale mais répartie sur
une longueur plus importante compte-tenu de l'étirage ; dans l'exemple cité la torsion
du filé 1a est de 592 tours/mètre.
[0018] Pendant la détorsion et l'étirage, le filé 1 est en contact étroit avec la surface
de la tige vrillée 3 qui, par sa forme hélicoïdale, enveloppe le filé 1 et rapproche
entre elles les fibres lors de leur glissement les unes par rapport aux autres. Cette
action de contrôle du glissement des fibres exercée par la partie de la tige 3 située
en amont de la chicane 4 est particulièrement régulière et efficace lorsque la zone
d'étirage, c'est-à-dire la portion du filé comprise entre la ligne de pinçage des
cylindres 2 et 2ʹ et la sortie de la chicane 4 est légèrement inférieure à la longueur
maximale des fibres constitutives du filé 1. Cette disposition est possible compte-tenu
du faible taux d'étirage appliqué. En pratique la distance entre la ligne de pinçage
des cylindres 2 et 2ʹ et l'extrémité aval de la broche de fausse torsion 3 est choisie
de préférence supérieure à 0,8 fois la longueur maximale des fibres du filé 1 à transformer.
[0019] L'étirage contrôlé ainsi réalisé dans la portion du filé à torsion réduite a pour
effet de tendre, de redresser et de paralléliser les fibres. Le filé 1 retrouve une
torsion importante après la broche de fausse torsion, soit après la chicane 4 et
avant les cylindres 5 et 5ʹ : ainsi le filé 1 est reformé après que ses fibres aient
été redressées et parallélisées. Toutefois le filé 1a sortant de la broche de fausse
torsion 3 a certes retrouvé une torsion, importante qui lui assure une cohésion
suffisante pour être tracté et évacué du dispositif, mais ayant subi un étirage le
coefficient de torsion du filé 1a en est affecté. Dans l'exemple précité, le nouveau
coefficient de torsion du filé 1a après transformation selon le procédé de l'invention
sera de 98,6. Sachant que les fils obtenus par la filature à fibres libérées ont
un coefficient de torsion souvent largement supérieur à ceux des fils de la filature
à anneaux, cette valeur est du même ordre que celle des fils de la filature à anneaux.
Si dans l'exemple précité, le taux d'étirage avait été de 1,1, le coefficient de
torsion du filé produit aurait été de 112,4. Il est du ressort de l'homme du métier
de régler le taux d'étirage appliqué en fonction de l'utilisation du filé, qui conditionne
la valeur souhaitable du coefficient de torsion. En théorie, la valeurα₂ du coefficient
de torsion du filé 1a, après transformation, est obtenue par la formule suivante
:

où α₁ est la valeur du coefficient de torsion du filé 1 avant transformation et
K le taux d'étirage appliqué (V₂/V₁).
[0020] La tige vrillée 3 a une section circulaire (fig.1) ou sensiblement rectangulaire
(fig.4a) ou légèrement ovale (fig.4b) ou bilobée (fig.4c). Elle est réalisée dans
une matière suffisamment résistante à l'abrasion. Sa surface est lisse pour éviter
l'accrochage des fibres. Dans le cas d'une tige 3 à section circulaire (fig.1) il
est souhaitable que son diamètre D soit de l'ordre de 3 à 6 millimètres, et que le
lieu géométrique des centres des sections par des plans perpendiculaires à l'axe
de rotation soit une hélice dont le pas est compris entre 2D et 5D, ladite hélice
étant inscrite sur une surface cylindrique ou tronconique dont l'axe est confondu
avec l'axe de rotation de la tige 3 et dont le diamètre est au plus égal à D. De la
sorte, les actions de contact entre le fil 1 et la tige 3 sont régulièrement et continûment
réparties sur toute la longueur de la tige, ce qui permet à la fois le glissement
régulier du fil 1 lors de son déplacement , un bon contrôle des fibres dans la zone
d'étirage et, en combinaison avec l'emploi de la chicane 4 de sortie, une bonne application
du couple de fausse torsion.
[0021] Les figures 3a à 3h montrent les positions relatives du filé 1 et d'une tige vrillée
à section sensiblement rectangulaire, à l'intérieur du tube cylindrique 6. La tige
3 est vrillée sur elle-même le long de son axe longitudinal en forme d'hélice dont
le pas est égal à la distance séparant les plans AAʹ et EEʹ
[0022] Dans l'exemple cité, la détorsion partielle et momentanée consisterait à donner
au filé une torsion (500 tours/mètre) inverse à celle qu'il possédait initialement
(710 tours/mètre). Selon l'invention, la détorsion partielle donc l'application de
la torsion inverse doit être suffisante pour permettre le glissement des fibres les
unes par rapport aux autres sous l'action combinée d'étirage. Mais la valeur de la
torsion inverse n'est pas limitée à celle de la torsion initiale ; en effet il peut
être dans certains cas avantageux de détordre le filé au-delà de sa torsion initiale
et donc de lui apporter momentanément une torsion qui sera dans le sens inverse de
celui de la torsion initiale. Ce sera notamment le cas pour la transformation des
filés qui comportent en périphérie des fibres qui sont surtordues par rapport à la
torsion moyenne du filé.
1. Procédé de transformation d'un filé open-end en défilement continu, caractérisé
en ce qu'on soumet une même portion du filé en défilement à trois actions combinées
et simultanées, la première de détorsion partielle et momentanée suffisante pour permettre
le glissement des fibres les unes sur les autres, la deuxième d'étirage réduit selon
un taux compris entre 1,10 et 1,25 et la troisième de contrôle des fibres pendant
leur glissement.
2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé
en ce qu'il comprend sur le parcours d'un filé open-end (1), en défilement continu,
et agissant sur la même portion dudit filé, un moyen (3) assurant à la fois la détorsion
partielle et momentanée et le contrôle des fibres lors de leur glissement les unes
par rapport aux autres, et des moyens (2,2ʹ et 5,5ʹ) réalisant l'étirage à taux compris
entre 1,10 et 1,25.
3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens d'étirage
consistent en deux organes d'appel, le second organe (5,5ʹ) dans le sens du défilement
du filé ayant une vitesse d'appel légèrement supérieure à celle du premier organe
(2,2ʹ), et les moyens de détorsion et de contrôle consistent en un dispositif de
fausse torsion (3), agissant en sens inverse de la torsion initiale du filé, placé
sur le parcours du filé entre les deux organes d'appel, présentant une surface assurant
un contact étroit avec le filé dès la sortie du premier organe d'appel (2,2ʹ).
4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif de fausse
torsion à grande surface de contact consiste en une tige (3) vrillée sur elle-même
en hélice le long de son axe longitudinal, et mobile en rotation autour dudit axe
longitudinal.
5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la tige vrillée (3) comporte
à sa partie aval une chicane (4) dans laquelle passe le filé (1).
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5 caractérisé en ce que la tige
(3) est logée à l'intérieur et solidaire d'un tube cylindrique, lui-même entraîné
en rotation autour de son axe longitudinal.