PROCEDE D'ETIRAGE-TEXTURATION PAR FAUSSE TORSION ET NOUVEAU TYPE DE FOUR PERMETTANT SA MISE EN OEUVRE.

La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux techniques de texturation par fausse torsion, et a trait plus particulièrement un nouveau type de procédé apte à être mis en oeuvre sur des machines permettant de traiter des fils partiellement ou non étirés, à grande vitesse, en général supérieure à 1000 m /min, l'étirage du fil étant réalisé pendant l'opération de texturation.

A ce jour, deux techniques connues, l'une sous l'expression "étirage- texturation séquentiel", l'autre, selon l'expression "étirage-texturation simultané", sont mises en oeuvre sur les machines de texturation par fausse torsion, et ce en fonction de la nature des fils traités.

Dans la technique "étirage-texturation séquentiel", la machine est conçue de telle sorte que les opérations d'étirage et de texturation soient réalisées successivement dans deux zones distinctes. On réalise donc une simple juxtaposition d'opérations bien connues, ce qui permet de maîtriser parfaitement, en fonction de la nature des fils traités, les conditions opératoires tant dans la zone d'étirage que dans la zone de texturation proprement dite. Cette technique présente cependant comme inconvénient de conduire à des machines complexes et délicates à mettre en oeuvre.

Par suite, la technique la plus utilisée de nos jours est la technique dite "d'étirage-texturation simultané" pour laquelle la phase d'étirage est réalisée sur le fil à l'état tordu en amont de la broche de fausse torsion, et ce par simple réglage des vitesses entre les deux systèmes d'appel du fil prévus en amont du four et en aval de la broche de fausse torsion. Cette technique pose cependant des problèmes de mise en oeuvre, notamment

dans le cas de fils polyester dont on sait qu'il convient de maîtriser parfaitement la zone où se situe le point de striction.

Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un procédé perfectionné d'étirage-texturation par fausse torsion qui permet non seulement de conserver les avantages des machines mettant en oeuvre le procédé d'étirage-texturation simultané, mais également ceux de la technique d'étirage-texturation séquentiel, perfectionnement grâce auquel il est possible de localiser de manière très précise le point de striction du fil lors de la phase d'étirage, condition impérative notamment dans le cas de traitement de fils polyester.

D'une manière générale, l'invention concerne donc un procédé d'étirage-texturation par fausse torsion apte à être mis en oeuvre sur une machine constituée, de manière connue, d'une pluralité de positions de travail identiques montées sur un bâti support, chaque position comprenant, si l'on considère le sens de déplacement du fil lors de son traitement :

. une cantre pour l'alimentation en fil non ou partiellement étiré à traiter ;

. un système d'appel permettant de délivrer le fil à une vitesse prédéterminée à l'intérieur de la zone de texturation proprement dite, zone constituée par un four, une piste de refroidissement et une broche de fausse torsion ; . un second appel dont la vitesse est supérieure au premier, d'une valeur correspondant au taux d'étirage à réaliser sur le fil ; . des moyens de renvidage du fil étiré et texture, éventuellement précédés d'un four de refixation thermique avec un troisième appel disposé immédiatement avant la réception.

Le procédé conforme à l'invention se caractérise en ce qu'on localise le point de striction sur le fil lors de la phase d'étirage en provoquant une rupture ou modification brutale de la trajectoire du fil lors de sa montée en température dans la zone de texturation, et ce par appui sur une surface ou élément autorisant une remontée de la torsion communiquée par la broche jusqu'au premier système d'appel.

Grâce à une telle manière de procéder qui va à rencontre de ce qui est généralement admis dans le domaine de la texturation où l'une des conditions recherchées pour obtenir une bonne régularité du fil texture était que le trajet dudit fil soit rectiligne dans la zone allant du premier délivreur à la sortie de la broche de fausse torsion, il a été constaté que l'on obtenait une meilleure qualité des fils produits, notamment dans le cas de fils polyester.

Une telle rupture dans la trajectoire du fil permet de localiser le point de striction peut être réalisée éventuellement en prévoyant des moyens additionnels de préchauffage et de déviation du trajet du fil avant son entrée dans le four proprement dit. De préférence, la rupture de trajectoire est réalisée à l'intérieur même du four en adaptant ledit four pour que le changement de trajectoire s'effectue lors de sa montée en température du fil, et ce de préférence au voisinage de la zone où il atteint à l'intérieur du four sa température optimale de traitement.

Un tel procédé est particulièrement approprié pour être appliqué aux fours dits "à haute température" qui sont de plus en plus proposés sur les machines de texturation par fausse torsion pour réduire la longueur de la zone de traitement thermique, tels que ceux faisant l'objet de l'US-A-5 193 293 (correspondant à l'EP-A-524 111) dont le contenu est intégré en tant que besoin à la présente description.

D'une manière générale, le type de four faisant l'objet du brevet précité comprenant un bloc chauffant proprement dit, qui comporte une succession de zones cylindriques ayant des diamètres différents, disposés dans le prolongement les unes des autres, le fil à traiter étant maintenu à unç distance constante de la surface extérieure des zones de petit diamètre de {elle sorte que l'élévation de température du fil soit obtenue dans ces zones par radiation, alors qu'il vient en contact avec la surface des zones de grand diamètre, la transmission de chaleur étant alors réalisée par contact, des éléments de guidage du fil étant prévus sur la longueur du

10 four pour assurer son positionnement.

Ce type de four mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention se caractérise en ce qu'il comporte, si l'on suit la trajectoire du fil, une zone d'entrée où le chauffage s'effectue par radiation suivie d'une zone

,5 de chauffage par contact, à la sortie de laquelle sont disposés des moyens permettant de modifier la trajectoire du fil sans cependant bloquer la remontée de torsion, ladite trajectoire redevenant ensuite régulière, rectiligne ou curviligne, le fil étant alors soumis à une succession de traitements thermiques par contact et par radiation jusqu'à la sortie du

_7f) four, la dernière zone étant avantageusement constituée par une zone de chauffage par radiation.

Il a été constaté que pour un four permettant un traitement à haute température (de l'ordre de 600°C à 800°C), ayant une longueur de l'ordre --. de un mètre, une zone d'entrée et une zone de sortie permettant un chauffage par radiation ayant chacune une longueur de 100 mm, permettent d'obtenir de très bonnes caractéristiques textiles sur les fils traiter, notamment dans le cas de fils polyester. Dans un tel type de four, la zone intermédiaire comprise entre la zone d'entrée et la zone de sortie est conçue pour permettre, comme dit précédemment, une combinaison de chauffage par radiation et de chauffage par contact, la longueur des différentes zones étant adaptée en fonction des fils traiter.

Avantageusement, dans un tel type de conception de four, les zones de diamètres différents permettant d'avoir une telle combinaison de chauffage par radiation et de chauffage par contact, sont réalisées d'une manière similaire aux enseignements du brevet européen EP-A-578 589 (brevet qui correspond à l'US-A-5 332 882), dont la conception est telle que l'élément actif dit "bloc chauffant" peut être facilement démonté et remonté, soit pour effectuer les opérations de maintenance tel que le nettoyage, soit éventuellement pour remplacer un bloc chauffant de structure déterminée par un bloc différent lorsqu'on souhaite modifier le

10 traitement thermique, par exemple lorsque l'on doit traiter un fil de nature différente.

Dans un tel four mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention, et qui est donc conçu de telle sorte que l'une des faces

... extrêmes du capotage entourant l'enceinte isolante et le bloc chauffant soit amovible et supporte l'ensemble des raccords permettant d'assurer l'alimentation électrique du four, sa régulation ..., que le bloc chauffant étant fixé par l'une de ses extrémités de ladite face amovible, conformément au perfectionnement selon l'invention, les zones de

₇ - diamètres différents permettant d'avoir la combinaison de chauffage par radiation et de chauffage par contact, sont constituées d'une pluralité de modules élémentaires juxtaposés par emmanchement sur le corps de chauffe cylindrique qui est fixé par l'une de ses extrémités à la face amovible du capotage du four, le maintien en position desdits modules

-,- juxtaposés étant assuré par un élément de positionnement et de blocage lui-même solidaire de ladite face amovible.

Dans un tel mode de réalisation, le four est avantageusement conçu pour traiter deux fils en parallèle, le guidage et le positionnement des fils

,_ _n à l'intérieur du four entre l'entrée au travers d'oeillets prévus sur la face et la sortie au travers d'oeillets prévus à l'autre extrémité du four, étant assuré par l'intermédiaire de guides répartis sur la longueur de

l'ensemble de chauffage, ce qui permet ainsi de modifier le trajet des fils qui peut être soit recαligne, soit de préférence former une ou deux hélices sur la longueur du four entre la zone d'entrée et la zone de sortie où le trajet est rectiligne.

Dans un tel type de four, la localisation du point de striction est obtenue dans la zone d'entrée soit lors de la montée en température du fil, soit lorsqu'il atteint approximativement la température normale de traitement par l'intermédiaire d'un module de grand diamètre sur lequel le ou les fils sont en contact et à la sortie duquel ils embarrent, ce qui permet de provoquer une rupture ou modification brutale de la trajectoire dudit fil, zone dans laquelle se localise le point de striction.

Grâce à une telle conception du four, il est donc possible non seulement de localiser de manière précise la zone où s'effectue l'étirage du fil, mais l'on peut également adapter les éléments chauffants à chaque type de traitement par simple substitution ou combinaison de modules élémentaires permettant une succession de chauffage par contact et de chauffage par radiation, dont les longueurs peuvent être adaptées en fonction des fils, le corps de chauffe proprement dit étant le même pour n'importe quel type de fil.

L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à la description qui suit qui est illustrée par les schémas annexés dans lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement en vue de côté une position de travail d'une machine apte à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention ;

- la figure 2 illustre, en perspective schématique, la structure d'un four, qui fait également partie de l'invention, spécialement adapté pour localiser le point de striction du fil lors de son étirage, et ce conformément à l'invention, cette figure montrant la trajectoire du fil

lors de son passage à l'intérieur du four ;

- la figure 3 est une vue en perspective éclatée montrant en détail l'élément chauffant d'un four spécialement conçu pour mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention ; - les figures 4 et 5 sont des vues respectivement en perspective éclatée et en élévation en coupe d'un four comportant un élément chauffant réalisé conformément à la figure 3.

En se reportant à la figure 1 annexée, chaque position de travail de la machine mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention comporte, comme toute machine de texturation par fausse torsion :

- une cantre (1) pour l'alimentation en fil (2), non ou partiellement étiré, à traiter ;

- un système d'appel (3) permettant de délivrer le fil (2) à une vitesse prédéterminée à l'intérieur de la zone de texturation proprement dite, zone constituée par un four (4), une piste de refroidissement (5) et une broche de fausse torsion (6) ;

- un second appel (7) dont la vitesse est supérieure au premier (3) d'une valeur correspondant au taux d'étirage à réaliser sur le fil (2) et ; - des moyens de renvidage (R) du fil étiré et texture, éventuellement précédé d'un four de refixation thermique avec un troisième appel disposé immédiatement avant la réception.

Conformément à l'invention, cette machine comporte des moyens qui permettent de modifier la trajectoire du fil (2) lors de sa montée en température dans la zone de texturation, de préférence à l'intérieur même du four (4) au voisinage de la zone où il atteint sa température optimale de traitement, tout en autorisant une remontée de torsion communiquée par la broche (6) jusqu'au premier appel (3).

Une telle rupture de la trajectoire qui permet de localiser le point de striction lors de la phase d'étirage, peut éventuellement être réalisée en prévoyant des moyens de préchauffage et de déviation du trajet du fil (2) avant son entrée dans le four (4).

De tels moyens seront cependant de préférence intégrés au four (4) lui-même.

Une telle possibilité d'intrégration des moyens permettant de localiser le point de striction à l'intérieur du four lui-même, peut être obtenues de manière simple par une adaptation des fours du type faisant l'objet des brevets US-A-5 193 293 et US-A-5 332 882, mentionnés dans le préambule, étant attendu que l'on ne sort pas du cadre de l'invention en modifiant la structure d'autres types de fours connus pour obtenir un tel changement de la trajectoire du fil.

D'une manière générale, pour la mise en oeuvre de l'invention, le four sera avantageusement du type comprenant un bloc chauffant (B) proprement dit qui comporte une succession de zones cylindriques (voir figure 2) ayant des diamètres différents D et d disposés dans le prolongement les unes des autres. Lors de son passage à l'intérieur du four, le fil (2) à traiter est maintenu à une distance constante des sections de petit diamètre d, l'élévation de température étant obtenue dans ces zones par radiation, alors qu'il est en contact avec la surface des zones D de grand diamètre.

Des moyens de guidage sont prévus sur la longueur du four pour assurer le positionnement du fil.

Conformément à l'invention, le bloc chauffant (B) est conçu, si l'on suit la trajectoire du fil (2), de telle sorte qu'il comporte une zone (10) d'entrée du chauffage par radiation suivie d'une première zone (11) de chauffage par contact. Immédiatement en aval de la zone (11) de chauffage par contact, est disposé un guide (12) qui permet de localiser le po|nt de striction sur le fil en modifiant la trajectoire, sans cependant bloquer la remontée de torsion communiquée par la broche (6), ladite trajectoire redevenant ensuite régulière, rectiligne ou curviligne comme représenté à la figure 2 jusqu'à la sortie du four avec une alternance de zones de chauffage par contact et par radiation. De préférence, la dernière zone (13) de chauffage par contact est suivie par une zone (14) de chauffage par radiation.

Les figures 3, 4 et 5 illustrent en détail un four mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention ayant la structure ^" générale du type de celle faisant l'objet du brevet US-A-5 332 882 (EP-A 578 589).

Il se compose essentiellement (voir figures 4 et 5) d'une enceinte isolante désignée par la référence générale (20) et qui est constituée d'un bloc réfractaire (21) entouré par un capotage extérieur (22) qui entoure un bloc chauffant (BQ) réalisé conformément à l'invention, avec lequel elle définit un canal longitudinal à l'intérieur passe le fil à traiter.

Dans le cas présent, le four permet de traiter en parallèle deux fils (2).

Le bloc isolant (21), en matériau réfractaire, est avantageusement de forme cylindrique et comporte un évidement, de forme cylindrique, destiné à contenir l'élément chauffant (B) qui a une structure telle qu'illustrée de manière éclatée à la figure 3.

Dans cette forme de réalisation, l'élément chauffant (B) est fixé par l'une de ses extrémités à l'une des faces extrêmes (16) du capotage, cette face étant amovible et supportant des raccords (17) permettant d'assurer l'alimentation électrique du four et sa régulation.

Le bloc chauffant (B) est conçu de manière à présenter une succession de zones ayant des diamètres différents D et d, et ce de telle sorte que les fils (2) soient en contact avec les zones de grand diamètre D, la transmission de chaleur étant alors réalisée par conduction et soient maintenus éloignés des zones de plus petit diamètre d, la transmission de chaleur étant alors obtenue par radiation.

Le guidage et le positionnement des fils (2) à l'intérieur du four entre l'entrée au travers des oeillets (18) prévue sur la face (16) et la sortie au travers d'oeillets (19) prévue à l'autre extrémité du four, est assuré par l'intermédiaire de guides (30,31,32). Ces guides sont répartis sur la longueur de l'ensemble de chauffage et permettent de définir le trajet des fils pour qu'il soit par exemple rectiligne sur une partie de la longueur du four, dans le cas présent dans la zone d'entrée (10) et dans la zone de sortie (14), puis en hélice dans une ou plusieurs zones successives, dans le cas présent dans les deux zones médianes.

Conformément à l'invention, les fils tangentent avec les zones de grand diamètre D où ils sont chauffés par contact et sont maintenus espacés de la surface des zones de petit diamètre d où le chauffage est réalisé par radiation.

Pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, dans un tel mode de réalisation, le changement brutal dans la trajectoire du fil à l'intérieur du four est obtenu en associant au premier module (11) de diamètre D le premier élément de guidage (30) qui est conçu de manière à faire embarrer le fil sur le bord (lia) du module (11) et qui sert donc de

guide (12), permettant ainsi de localiser le point de striction dans cette zone. La longueur de la zone de contact du fil sur ce premier module (11) peut être variable en fonction de la nature des fils et sera en général de l'ordre de 2 à 10 cm.

Dans un tel type de four, l'élément chauffant (B) est conçu de la manière telle que schématisée à la figure 3, et se compose essentiellement d'un corps de chauffe (15), cylindrique, représenté en traits pointillés, comprenant une ou plusieurs résistances noyées dans une matrice et obtenu par moulage. Ce corps de chauffe comporte également un élément thermocouple permettant de réaliser une régulation précise de la température. En fonction des traitements à réaliser, les résistances peuvent être conçues de différentes manières, par exemple pour avoir une température constante sur toute la longueur du four ou pour avoir des températures variables, auquel cas on pourra, par exemple, disposer en parallèle deux résistances pouvant être soit de même longueur, soit être décalées l'une par rapport à l'autre sur la longueur du four.

Dans ce mode de réalisation, pour réaliser une succession de zones de diamètres différents, on utilise des modules élémentaires dont la longueur peut être adaptée en fonction des traitements à réaliser, qui peuvent être emmanchés par coulissement sur le corps de chauffe (10), et qui constituent des surfaces cylindriques de diamètre différent D et d. Chaque module peut soit former à lui seul une zone de petit diamètre d, soit une zone de grand diamètre D, soit éventuellement combiner une alternance de zones de grand diamètre D et de zones de petit diamètre d comme illustré à la figure 3.

Le diamètre interne de chaque module correspond au diamètre externe de la résistance chauffante (15) afin que les modules puissent être emmanchés par simple coulissement autour de cette dernière.

Grâce à une telle conception, il est possible d'adapter la structure du four en fonction du traitement thermique à réaliser et du type de fil à traiter.

Le maintien en position des différents modules et guides autour du corps de chauffe (10), est réalisé par tous moyens appropriés, par exemple au moyen d'une bague de blocage ou au moyen de vis, les différents modules étant bloqués longitudinalement par l'intermédiaire d'un tirant (17) solidaire de la face d'entrée (6), et dont l'extrémité (33) vient s'encliqueter dans une encoche (34) prévue dans le guide de sortie (32). radiation Le positionnement du premier module (11) par rapport à l'entrée du four est réglé par l'intermédiaire d'une entretoise (35) de longueur appropriée, permettant de définir une zone d'entrée (10) où est effectué le chauffage par radiation pouvant avoir une longueur adaptée en fonction des besoins.

Grâce à une telle conception, il est donc possible d'adapter facilement l'organe de chauffe aux conditions de traitement et aux matières à traiter en modifiant la longueur des zones de grand diamètre D et de petit diamètre dl et en modifiant leur positionnement sur la longueur du four.

Un tel type de four permet de réaliser une opération d'étirage texturation de tout type de fils synthétique y compris de fil polyester, le point de striction du fil étant parfaitement localisé lors de la phase d'étirage.

La mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ressortira cependant mieux de l'exemple concret de réalisation donné ci-après à titre indicatif, mais non limitatif.

Exemple :

Sur une machine de texturation par fausse torsion telle qu'illustrée à la figure 1, on traite un fil de polyester, partiellement étiré, ayant un titre de 167 dtex avant traitement et comportant 34 brins.

Cette machine est équipée d'un four à haute température de 100 cm de longueur, ayant une structure telle que schématisée en figure 2 et qui comporte une zone d'entrée (10) permettant un chauffage par radiation ayant une longueur de 20 cm suivie d'une zone (11) de diamètre de diamètre D de chauffage par contact de 2 cm. A la sortie de cette zone (11) de chauffage par contact, la trajectoire du fil (2) est déviée par le guide (30), ce qui entraîne donc un embarrage avec ladite surface (11) permettant de localiser le point de striction. En aval du guide de déviation (30), sont disposées une succession de zones de diamètre D et de diamètre d, ayant respectivement une longueur de 1,2 cm et 5,5 cm, la trajectoire du fil étant régulière, rectiligne ou curviligne jusqu'à la sortie du four. La dernière zone (13) de diamètre D est suivie d'une zone (14) de diamètre d ayant une longueur de 16 cm où s'effectue un chauffage par radiation.

L'élément chauffant noyé à l'intérieur du bloc, élément non représenté à la figure 2 annexée, est portée à une température de 600°C

Le four est suivi d'une zone de refroidissement (5) de longueur de 1,25 mètre et d'une broche de fausse torsion à friction externe (6) tournant à une vitesse de 11 000 tours/minute, comportant des disques en céramique.

La vitesse du délivreur de sortie (7) est réglée à 1000 m /min, permettant un étirage de 1,73.

En aval du délivreur (7), est disposé un four de fixation classique, non représenté à la figure 1, ayant une longueur de 1,20 m et porté à une température de 200°C.

\ La vitesse de renvidage est de 980 m/min.

En procédant de cette manière, on obtient un fil qui présente les caractéristiques suivantes : résistance : 650 g allongement : 22 % élasticité : 27 % frisure : 18 % stabilité : 85 %

La machine conforme à l'invention permet, en production industrielle, d'éliminer la présence de brins cassés et permet d'obtenir une production très homogène entre les différentes positions de traitement d'une machine à une autre.