<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
On utilise différents types de fils bouclés en fibres synthéti- ques dans la fabrication d'articles textiles, et plus parti- culièrement dans la confection d'articles de bonnetterie et de vêtements ou sous-vêtements tricotés. Les matières premières utilisées pour la fabrication de ces fils tels que le nylon et d'autres polyamides, le "Térylène", et l'Orlon, sont toués des substances thermoplastiques; en fait, lorsqu'on maintient un fil fait à partir de ces substances sous forme bouolée ou plis- sée tout en le soumettant à une température élevée, ce fil se
<Desc/Clms Page number 3>
fixe sous cette forme et conserva ensuite ses bouoles à toutes les températures inférieures à La température de fixation.
Il est clair que l'insertion de boucles dans un fil confère à ce fil des propriétés "extensibles". Lorsqu'on tend le fil, les boucles se déplient et le fil s'allonge, mais dès que l'effort de traotion cesse, les bouoles se reforment et le fil se rétrécit. Sous cette forme bouclée, le fil a trouvé un débouché considérable dans la fabrication des bas entièrement diminués.
Les nombreuses propriétés favorables des matières telles que le nylon pour la fabrication des bas entièrement diminués sont bien connues. En utilisant le même fil sous une forme bouclée ou plissée,à ces propriétés bien oo#nues viennent s'ajouter les propriétés également favorables de la forme bouclée qui permettent au bas de s'ajuster exactement et de "coller" à la jambe, de céder élastiquement à tous les mouvements de la jambe du porteur, de s'adapter à une certaine gamme de tailles dif- férentes et d'acquérir une chaleur et une douceur particulières au toucher.
L'une des formes de bouoles qui a été utilisée avec le plus grand succès dans la fabrication des bas entièrement diminués est une forme hélicoïdale. Sous cette forme, le fil se comporte comme un ressort aisément extensible et rétractable et les articles textiles confectionnés avec ces fils en oonservent les mêmes caractéristiques d'extensibilité à la traotion, de ohaleur au porter et de douceur au toucher. Un type de fil présentant cette structure particulière est déjà sur le marché et a déjà trouvé un large champ d'application dans la fabrioa- tion des bas entièrement diminués.
Ce fil est préparé en faisant passer un fil chauffé sous tension adéquate sur une arête et en le soumettant ensuite à un traitement de relaxation de fa- çon que le fil présente un bouclage ou plissage hélicoïdal. Il importe de noter que pendant son passage sous tension sur
<Desc/Clms Page number 4>
l'arête en question l'un des côtés de ce fil particulier, c'est- à-dire oelui qui est en contact avec l'arête s'aplatit, et 1 on pourra observer que lorsque la boucle du fil est entièrement formée, ce côté aplati se trouve à l'intérieur de l'hélice.
La présente invention concerne un procédé entièrement nouveau et perfectionné pour fabriquer un fil extensible de structure similaire à celui dont il vient d'être question. Le principe ,sur lequel repose ce nouveau procédé dérive d'observations fai- tes au cours de recherches effectuées sur les propriétés physi- ques des matières susceptibles de former des fibres thermoplas- tiques.
La présente invention concerne un prooédé pour oonférer un effet de bouclage à un fil thermoplastique; ce procédé comprend les phases suivantes; étirage du fil, chauffage du fil pendant qu'il est étiré, de telle façon qu'un certain gradient de température soit fixé à travers le fil, refroidissement du fil et relaxation subséquente. Par refroidissement il faut enten- dre qu'on peut laisser le fil se refroidir naturellement.
Ce :procédé permet de produire un fil possédant des propriétés ex- tensibleso Les propriétés de l'article textile fabriqué avec ce fil seront encore améliorées si le fil, de préférence après la confection du produit textile, est soumis sous sa forme relayée à un nouveau traitement 'thermique à une température comprise entre la plus basse température du gradient et la plus haute température à laquelle l'article textile est susoeptible d'être soumiso En particulier dans le cas d'articles tels que les bas, la plus haute température est celle que l'on rencontre dans les opérations qui précèdent le lissage et qui peut atteindre environ 180 C.
<Desc/Clms Page number 5>
L'invnetion comprend aussi un procédé pour conférer un effet de bouclage à un fil thermoplastique, procédé consistant à étirer le fil et à rendre permanent l'étirage le long d'un coté seu- lement du fil par un traitement thermique.
L'invention comprend encore un procédé pour conférer à un fil thermoplastique un effet de bouclage pratiquement hélicoïdale à oet effet on étire le fil et l'on fait en sorte que le fil conserve de façon permanente une grande partie de l'étirage qui lui a été appliqué en établissant un gradient de tempéra- ture à travers le fil étiré, et en le laissant se refroidir et se relaxer.
L'invention comprend en outre un appareil pour conférer un effet de bouolage à un fil thermostatique; oet appareil comprend des moyens pour étirer le fil, des moyens de chauffage suscept- bles de chauffer le fil pendant qu'il est étiré et de pro- duire un gradient de température à travers le fil, et des moyens pour refroidir et relaxer le fil.
L'invention comprend encore un fil bouolé obtenu avec le procédé précité et un article textile oonfeotionné avec ce fil.
Ces caractéristiques ainsi que d'autres caractéristiques de l'invention sont définies dans les revendications annexées et incorporées dans le procédé, l'appareillage et le fil décrits ci-après comme exemples spécifiques d'applioation en se référant aux dessins annexés dans lesquels: La fig. 1 est une coupe d'une fibre.
La fig. 2 est une coupe longitudinale d'un court tronçon de fibre traitée selon l'invention.
La fig. 3 illustre schématiquement les principaux éléments de l'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
la gÎg -1 ,'u preuùn 1'; un 1. v H';1 OH J. Cil bouclé dans sa forme définitive.
La fig. 5 est une vue en élévation de côté d'une forme d'exé- cution de l'appareillage selon l'invention.
La fige 6 est une vue de face d'une partie de l'appareillage de la fig. 5.
La fige 7 est une vue en plan de la fig. 6.
L'expérience a démontré que si une fibre thermosplastique est étirée 4'une certaine quantité et chauffée à haute tem- pérature en restant sous cette forme étirée, elle conserve de façon permanente la totalité de cet étirage. A des températures. plus basses seule une bien'plus petite.partie de l'étirage est conservée jusqu'à ce qu'on atteigne une température à laquelle la fibre perd immédiatement son extension. Dans le cas du nylon, la haute température nécessaire à une rétention totale de l'extension doit être 210 C ou même plus, jusqu'au point de fusion (250 C). Lorsque la température n'atteint que 80 0, la fibre ne retient aucune extension permanente et elle re- vient à son état initial dès que l'effort de tension cesse. Ce faita servir de point de départ au nouveau procédé.
En se référant à la fige 1, l'idée de base est de maintenir la fibre 10 sous tension et de chauffer un côté A de la fibre mais d'at- tirer la chaleur vers le côté opposé B. Les conditions de ohauf- fage sont choisies de façon à déterminer un gradient de tempé- rature approprié à travers la section droite de la fibre du côté A au côté B.
Suppos-ons qu'on étire jusqu'à à peu près sa limite d'extension un filament unique de nylon "66" et que l'on chauffe sa surface A à 2300 C par exemple, tandis que la température de la surface B est maintenue à environ 80 0; lorsqu'on supprime l'effort de tension, la surface A retiendra son extension d'environ 10 % tandis que la surface B reviendra à son état initial non
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
étiré. Le filament dO:llJ l..:.- ;}1).I2..;,-,-,..< .!t boucler et former une - hélice. Si le filament est ensuiteretiré et traité dans l'eau
EMI7.2
bouillante (0' ea-à-dirtl sc. .u.s au trair-seient thermique subsé- quent mentionna ci-dessus}, 1'hélice se resserrera encore.
La raison en est que la température de l'eau bouillante provoquera un nouveau retrait de la surface B mais sera sans effet sur la surface A préoédament traitée à haute température. Le retrait différentiel total entre les deux surfaces A et B dû à ces deux traitemen-b sera approximativement de 20 % et l'on obtiendra finalement un filament à spirales serrées. L'hélice aura son sens d'enroulement inversé le plus souvent possible de façon à éviter une torsion générale du filament.
Supposons maintenant que les conditions de chauffage ont été choisies de façon que le degré de retrait en un point quelconque de la section du filament soit proportionnel à la distance de oe point à la surface A. La fig. 2 montre schématiquement un tronçon de filament 10 qui a été courbé en un arc par chauffage différentiel et traitement subséquent dans l'eau bouillante, comme il a été décrit plus haut. Si la longueur du filament non traité était de 100 unités, et la surface extérieure a été stabilisée.pour une extension permanente de 10 %, cette surface aura une longueur fixe de 110 unités.
Après traitement dans l'eau bouillante, la surface inférieure se rétrécira encore de 10 % par exemple pour donner une longueur de 90 unitéâ, o'est-à-dire qu'il y aura une différenoe de longueur de 20 unités entre la surface intérieure et la surface extérieure.
Le diamètre d'un monofilament de'nylon de 15 deniers est approximativement de 4,5 millièmes de centimètre.
<Desc/Clms Page number 8>
Ainsi :
EMI8.1
ou : 90 x + 81 110 - 99.
20 x = 180 et x = 22,5 millièmes de oentimètre.
D'où il résulte que la longueur d'une seule spire, c'est-à-dire 2 x, = 141,25 millièmes de centimètre.
Si l'on tricote un tel filament pour confectionner un bas de titre fin, on trouve que, si la longueur d'une spire de filament coïncide avec celle du filament contenu dans une maille ou la constituant, l'article textile résultant reste virtuellement non bouclé. Il arrive que la longueur de la spire et la longueur de la maille s'approchent l'une de l'autre dans des fils de ce type, et, par conséquent le choix de la longueur de la spire et de sa courbure doit être fait avec beaucoup de soins.
On a re- marqué qu'un tissu pour bas présente le milleur aspect et les meilleures caractéristiques de ténacité lorsque la longueur de la spire est à peu près les deux tiers de la longueur de la maille. Pour des bas de titres fins, la longueur de la maille est de l'ordre de 250 millièmes de centimètre, et la longueur idéale des spires devrait être d'environ 165 millièmes de oen- timètre. Comme le démontre le calcul le présent procédé appli- qué à un monofilament de nylon permet d'obtenir des longueurs de spires de cet ordre et même plus petites.
Les fils d'un denier supérieur à 15 sont composés de plusieurs brins de 3 deniers. Les fils de ce genre peuvent être traités, selon l'invention sous forme virtuellement non tordue, aveo les brins parallèles les uns aux autres de façon à former un ruban plat. Les brins individuels de 3 deniers peuvent assumer même une plus courte longueur de boucle, puisque pour un retrait différentiel fixé le rayon de la spire et la longueur du pas sont proportionnels au diamètre du brin.
<Desc/Clms Page number 9>
On dispose d'un certa.. nombre @e formes d'exécution du procédé pour produire un retrait différentiel des fils et des brins; parmi oelles-oi on peut citer :
1) Utilisation de la conductibilité thermique par contact avec une surface chaude ;
2) Utilisation d'une absoption.différentielle de radia- tions, par exemple de rayons infra-rouges, qui sont diffusés à l'intérieur du filament sous forme de chaleur;
3) Traitement d'un seul cgôté du fil avec un agent gon- flant;
4) Traitement du fil en le soumettant à un courant de convection à direction contrôlée.
La forme d'exécution du procédé qui a été utilisée pour produire - du fil hélicoïdal en quantités expérimentales est celle indi- quée sous chiffre 1. Il y a lieu de prendre certaines précau- - tiens si l'on veut obtenir l'effet désiré. Lorsqu'on chauffe le fil en une seule fois sur une longueur appréciable, ce fil ne doit pas pouvoir tourner sur son axe, sans quoi sa surface toute entière serait chauffée à la même température élevée. Dans le cas du nylon "66", la température la plus élevée ne doit pas dépasser 210 0 si la totalité de l'extension doit être con- servée et si l'on veut obtenir la plus petite dimension possi- ble des spires dans le fil extensible.
Dans les cas où l'on désira des spires de plus grandes dimensions la façon de procéder est déterminée par le taux d'extension et la hauteur de la tem- pérature; en pratique il convient de maintenir constant le taux d'extension et de varier la température suivant les bo- soins..'
Pour une température donnée du coté froid du fil et pour un taux d'extension donné, la dimension de la spire dépend de la température appliquée au côté chaud du fil. Il est préférable de maintenir le côté froid du fil au-dessous de 80 0 de façon
<Desc/Clms Page number 10>
que, sdans lu cas du nylon, ce côté n conserve aucune extension permanence, et de chauffer l'autre coté à au moins 180 C.
Le fil doit avoir un bon contact avec la surface chauffante et il est avantageux d'utiliser à cet effot des galets de pinçage. qui
Si, au cours du chauffage, la surface du fil/est en con- -tact avec la surface chauffante s'aplatit légèrement, on aura un meilleur transfert de chaleur au fil. Ceci mis à part, un aplatissement de la surface n'a aucune autre signification; il he correspond pas à l'aplatissement qui se produit lors du traitement d'un fil extensible existant, traitement dont il a été question plus haut. Dans ce dernier cas, comme il a été déjà dit, la face aplatie se trouve à l'intérieur de l'hélice; dans le fil bouclé préparé selon la présente invention, la surface aplatie se trouverait à l'extérieur de l'hélice.
Pour opérer avec succès suivant la présente forme d'exécution du procédé, le fil doit 'être de préférence entièrement étiré avant l'applioa- tion du chauffage différentiel et non pas pendant ce chauffage, ceci afin d'obtenir les meilleurs résultats. Enfin il faut évi- ter soigneusement tout glissement sur les surfaces utilisées afin d'empêcher le fil de tourner sur son axe et d'obtenir le meil- leur effet de bouclage.
La fig. 3 représente schématiquement un appareillage pour la mise en oeuvre du présent procédé. Cet appareillage consiste en quatre galets 11,12,13 et 14 entraînés positivèment; le galet
13 est chauffé . Le galet 11 tourne à une vitesse périphérique légèrement inférieure à celle dos galets 12,13 et 14.; si la - vitesse périphérique du galet 11 est S, celle des autres galets
12,13 et 14 est S + 10 %. Le fil 10 s'enroule une ou plusieurs fois autour de chacun des galets. Entre les galets 11 et 12, le fil est étiré de 10 % en longueur, et il est saisi par le galet chauffé 13 dans cet état. Finalement il est distribué par le galet 14 au dispositif usuel de bobinage. On peut utiliser
<Desc/Clms Page number 11>
pour chaque galet des poulies ou guides auxiliaires destinés à empêcher tout glissement du fil.
En général le fil s'enroulera une seule fois autour du galet chauffe 13, et il peut aussi s'enrouler sur une partie seulement de la circonférence de ce galet. Il peut être oonseillable d'utiliser aveo le galet 13 un galet pinoeur auxiliaire en contact aveo ledit galet et tournant à la même vitesse, ceci afin d'assurer un meilleur transfert de ohaleur à la surface du fil. Ce galet auxiliaire peut être avantageusement refroidi afin de régler le gradient de température à travers le fil. La forme du fil bouclé obtenu finalement est représentée dans la fig. 4.
Le traitement thermique subséquent mentionné plus haut peut être appliqué au fil pendant que celui-ci est à l'état relaxé, avant que le fil soit tricoté, mais étant donné quien procédant ainsi on rend le fil plus difficile à travailler, on préfère appliquer le traitement ultérieur à l'article textile relaxé lui-même. L'usage d'eau bouillante dans laquelle on immerge l'article textile relaxé, (de préférence sous agitation) est une façon avantageuse d'appliquer ledit traitement thermique'sub- séquent, mais il va sans dire que l'on peut appliquer la ohaleur de bien d'autres façons.
L'appareillage des figures 5 à 7 peut être utilisé aveo suc- cès pour obtenir une production économique de fil bouclé.
En se référant d'abord aux figures 5 à 7, l'appareillage comprend un châssis 15 destiné à supporter les galets Il,12,13, 14 sur des axes pratiquement parallèles entre eux. Le fil 10 passe de bas en haut d'une bobine d'alimentation 16 par des dispositifs tendeurs conventionnels 17 sur les galets d'étirage 11 et 12 autour desquels il s'enroule plusieurs fois, puis sur un galet chauffant 13 où il s'enroule sur une partie seulement de la circonférence et de là sur les galets de relaxation 14, 18 sur lesquels il s'enroule plusieurs fois pour aboutir à
<Desc/Clms Page number 12>
des dispositifs do sortie19.
Le moteur de commande 20 transmet son mouvement par un train d'engrenages 21 et un train de rochers à chaîne 22 au galet d'étirage 11 au galet chauffant 13 et au galet de'relaxation
14. On trouve également une transmission 23 pour le dispositif de sortie 19 et un embrayage 123. Le galet d'étirage 12 et le galet 18 sont des galets fous.
Tous les galets Il,12,13,18 sont des tambours munis de gorges annulaires lla, 12a, 14a, 18a destinées à faire passer le fil un certain nombre de fois autour des galets d'une extrémité à l'autre desdits galets. Les galets d'étirage 11,12 diminuent de diamètre d'une gorge à l'autre de façon à prendre une forme conique, et les galets de relaxation 14, 18 sont cylindriques.
Le galet d'étirage fou 12 est monté sur un axe légèrement in- cliné (par exemple de 3 ) par rapport à l'axe du galet d'éti- rage entraîné 13, et le galet fou 18 est lui aussi monté sur un axe légèrement incliné (par exemple de 3 ) par rapport à l'axe du galet entrainé 14.
La vitesse périphérique du galet 11 à l'endroit de son plus petit diamètre est de 10 % inférieure, et à l'endroit de son plus grand diamètre égale à celle du galet 14, ce qui permet de donner au fil une extension de 10 %. Grâce à la disposition particulière des galets d'étirage 11, 12, le fil 10 est étiré en une série de petits étirages partiels jusqu'au point où il quit- te les galets d'étirage 11, 12 avec une extension totale de 10 %, . de sorte que le risque de casse du fil au moment du démarrage est réduit au minimum.
Le risque de voir le fil rouler et se tordre par suite de l'allure légèrement inclinée des spires du fil sur les deux galets d'étirage 11 et 12 et sur les galets
14,18, est considérablement atténué par l'inclinaison axiale des galets fous 12,18 qui permet à l'avancement pas à pas du fil
<Desc/Clms Page number 13>
10 de se faire aussi près qi.. possible -Le la direction de la rotation.
Pour éviter le "glissement" du fil 10 dans le tendance à réduire la tension considérable qui s'exerce sur lui après qu'il a quitté les galets d'étirage 11,12, le galet d'étirage 11 est placé aussi près que possible du galet chauffant 13.
Le galet chauffant 13, de préférence construit sous forme d'un disque léger, est chauffé dans le présent exemple en disposant autour de lui un bloc 25 d'acier ou d'un autre métal que l'on maintient à la température voulue par n'importe quel moyen de chauffage approprié, tel que, par exemple, deux élé-. ments de chauffage électrique (non représentés) du type à résistance, noyés dans le bloc 25 ou par d'autres moyens. Les pertes de chaleur sont réduites en disposant le galet chauffant 13 dans une cavité bien ajustée du bloc 25 de façon à ne laisser exposée que juste une partie du galet chauffant 13 suffisante pour assurer son contact avec le fil; la partie extérieure du bloc 25 est revêtue d'une substance thermoisolante à base d'amiante.
Les dispositifs de montage du galet chauffant 13 sont placés en dehors du bloc 25 par l'entremise d'un axe prolongé et de paliers extérieurs; ces derniers sont donc maintenus froids pour éviter les inconvénients d'une lubrifica- tion à température élevée. Le chauffage est soigneusement con- trôlé, par exemple au moyen d'un thermostat judicieusement dis- posé dans le bloc 25 et d'un bouton de réglage 113 pour ce thermostat.
Le fil 10 est pressé contre le galet chauffant 13 par un galet auxiliaire 26 de petit diamètre (fig. 6) construit sous forme de disque léger qui est monté sur un lovier 27 pivoté sur un axe A parallèle à l'axe 8 du galet chauffant. Il importe de s'assurer que les axes du galet auxiliaire 26 et du galet chauffant 13 sont rigoureusement parallèles afin d'éviter
<Desc/Clms Page number 14>
toute torsion du fil. Les deux galets doivent coopérer sans aucune oscillation. Cette précision est importante eu égard aux dimensions critiques de la section du fil et du pincement entre les galets : par exemple, lorsque le fil 10 est un fil monobrin de nylon 3 deniers, la dimension du pincement ne dépasse pas 0,0019 centimètre.
Le galet auxiliaire 26 peut être refroidi par exemple au moyen d'un courant d'air froid émanènt d'un dispositif pneumatique qui commande également la coopération du galet auxiliaire 26 avec le galet chauffant 13.
Plus particulièrement le galet auxiliaire 26 tend à s'éloigner du galet chauffant 13 par gravité et il est ramené vers lui par le piston 28 d'un cylindre pneumatique qui agit sur un doigt 27a du levier 27. Il va sans dire qu'on peut aussi pré- voir pour cette dernière fonction un dispositif à ressort.
On a aussi prévu un galet de guidage du fil 29 qui est monté de façon analogue au galet auxiliaire 26 mais distant de ce dernier et qui sert à déterminer l'aro de contact du fil 10 avec le galet ohauffant 13. Ce galet défleoteur 29 est supporté par un levier 30 pivoté sur un axe C parallèle à l'axe B du ga- let chauffant 13 dont il tend à s'éloigner par gravité. Un piston pneumatique 31 (ou en son lieu et place ùn dispositif à ressort) agit sur le levier pivoté 30 pour rapprocher le galet déflecteur 29 du galet chauffant 13.
Le dispositif pneumatique comprend aussi dans son circuit une vanne d'ouverture et de fermeture 32 (fig. 7), une soupape à pointeau 41 commandée par clé et disposée à distance de la vanne de commande 32, et une jauge sensible (non représentée). En tournant la manette 33 de la vanne de fermeture et d'ouverture montée en bout d'un axe 34 on fait tourner une oame 35 qui oom- mande la vanne 32 et déclenche une série d'opérations; tout d'abord la conduite d'air comprimé s'ouvre d'une certaine quan- tité;
ensuite le galet déflecteur 29 se déplace jusqu'à un point
<Desc/Clms Page number 15>
déterminé par une butée réglable 36 (Fig. 6) de façon à in- fléchir le fil 10 pour qu'il soit mis en contact aveo le galet chauffant 13 sur un arc de longueur prédéterminée; la butée 36 détermine la distance finale du galet déflecteur 29 au galet chauffant 13; et finalement la pression d'air totale est appliquée au galet auxiliaire 26 pour pincer le fil 10 entre ce galet auxiliaire et le galet chauffant 13. La sou- pape à pointeau 41 commandée par une clé ne peut être manoeu- vrée que par un surveillant (lorsque la vanne de commande 32 est ouverte) afin de contrôler la pression d'air appliquée au galet auxiliaire 26.
, L'appareillage comprend en outre une paire d'excentriques 37 et 38 montés sur l'axe 34 et destinés à coopérer respective- ment aveo le doigt 27a du levier 27 et avec un doigt 30a du levier 30 de façon à éloigner de façon réglable les deux ga= lets 26 et 29 du galet chauffant 13 lorsque la vanne 32 est fermée pour permettre d'introduire le fil 10 à la mise en mar- che de l'appareil. Lorsque la vanne 32 est ouverte il y a un jeu entra le doigt 27a et l'excentrique 37 pour permettre au galet auxiliaire 26 de réagir avec une certaine élasticité sous l'action de la pression dlair, On peut prévoir encore un commutateur 39 de mise en marche et d'arrêt avec une came de commande 40 montée sur l'axe 34.
Pour introduire le fil, on dévide la longueur nécessaire de fil 10 de la bobine d'alimentation 16 et on en attache l'extré- mité libre au dispositif de sortie ; le fil est ensuite enroulé dans l'ordre correct autour des gorges des galets 14,18; on passe ensuite le fil dans les espaces compris entre le galet chauffant et les galets auxiliaire et déflecteur qui en sont éloignés, et on le passe ensuite dans l'ordre correct autour
<Desc/Clms Page number 16>
des gorges des galets d'étirage 11 et 12; finalement on passe le fil à travers le dispositif tendeur adjacent à la bobine d'alimentation.
On remarquera que lorsque l'appareil est mis en marche le fil est étiré de la quantité appropriée par les galets 11 et 12 et que dans cet état étiré il est chauffé sur un côté seulement et est recueilli par les galets 14 et 18. Ces galets 14 et 18 maintiennent le fil pratiquement à l'état étiré pendant qu'il se refroidit. Lorsque le fil quitte les galets 14,18 il se relaxe et continue ou peut continuer à se refroidir. Dans le fil relaxé et refroidie, le coté qui a été chauffé conserve au moins une partie de son extension, de sorte que le fil prend une forme hélocoïdale.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc / Clms Page number 2>
Different types of synthetic fiber loop yarns are used in the manufacture of textile articles, and more particularly in the manufacture of hosiery and knitted garments or underwear. The raw materials used for the manufacture of these threads such as nylon and other polyamides, "Terylene", and Orlon, are all thermoplastic substances; in fact, when maintaining a yarn made from these substances in a boiled or pleated form while subjecting it to an elevated temperature, this yarn will
<Desc / Clms Page number 3>
fixed in this form and then kept its bouoles at all temperatures below the fixing temperature.
It is clear that the insertion of loops in a yarn gives this yarn "stretch" properties. When the thread is stretched, the loops unfold and the thread lengthens, but as soon as the traumatic effort ceases, the bouoles are reformed and the thread narrows. In this looped form, the yarn found considerable outlet in the manufacture of fully diminished stockings.
The many favorable properties of materials such as nylon for the manufacture of fully shrunken stockings are well known. By using the same yarn in a looped or pleated form, these very bare properties are complemented by the equally favorable properties of the looped form which allow the stocking to fit exactly and "stick" to the leg. yield elastically to all movements of the wearer's leg, adapt to a certain range of different sizes and acquire a particular warmth and softness to the touch.
One of the shapes of bouoles that has been used with the greatest success in the manufacture of fully diminished stockings is a helical shape. In this form, the yarn behaves like an easily extensible and retractable spring, and textile articles made from these yarns retain the same characteristics of trauma extensibility, warmth on wear and softness to the touch. A type of yarn having this particular structure is already on the market and has already found a wide field of application in the manufacture of fully diminished stockings.
This yarn is prepared by passing a heated yarn under adequate tension over an edge and then subjecting it to a relaxation treatment so that the yarn exhibits a helical curl or pleat. It is important to note that during its passage under tension on
<Desc / Clms Page number 4>
the edge in question one of the sides of that particular wire, that is, that which is in contact with the edge flattens out, and it will be observed that when the loop of the wire is fully formed, this flattened side is inside the propeller.
The present invention relates to an entirely new and improved method for manufacturing an extensible yarn of similar structure to that just discussed. The principle on which this new process is based derives from observations made during research carried out on the physical properties of materials capable of forming thermoplastic fibers.
The present invention relates to a method for imparting a looping effect to a thermoplastic yarn; this process comprises the following phases; drawing the yarn, heating the yarn as it is stretched so that a certain temperature gradient is set across the yarn, cooling the yarn and subsequent relaxation. By cooling we mean that the yarn can be allowed to cool naturally.
This: process makes it possible to produce a yarn having stretchable properties o The properties of the textile article made with this yarn will be further improved if the yarn, preferably after the making of the textile product, is subjected in its relayed form to a new heat treatment at a temperature between the lowest temperature of the gradient and the highest temperature to which the textile article is liable to be subjected. In particular in the case of articles such as stockings, the highest temperature is that that one meets in the operations which precede the smoothing and which can reach approximately 180 C.
<Desc / Clms Page number 5>
The invention also includes a method of imparting a looping effect to a thermoplastic yarn, which method comprises stretching the yarn and making the stretching along only one side of the yarn permanent by heat treatment.
The invention further comprises a method for imparting to a thermoplastic yarn a substantially helical looping effect whereby the yarn is stretched and the yarn is made to retain permanently a large part of the draw which has caused it. was applied by establishing a temperature gradient across the drawn yarn, and allowing it to cool and relax.
The invention further comprises an apparatus for imparting a boiling effect to a thermostatic wire; This apparatus comprises means for stretching the yarn, heating means capable of heating the yarn as it is drawn and producing a temperature gradient across the yarn, and means for cooling and relaxing the yarn. .
The invention also comprises a boiled yarn obtained with the aforementioned process and a textile article oonfeotionned with this yarn.
These characteristics as well as other characteristics of the invention are defined in the appended claims and incorporated into the process, the apparatus and the wire described below as specific examples of application with reference to the appended drawings in which: fig. 1 is a section of a fiber.
Fig. 2 is a longitudinal section of a short section of fiber treated according to the invention.
Fig. 3 schematically illustrates the main elements of the apparatus for implementing the method according to the invention.
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
gÎg -1, 'u preuùn 1'; a 1. v H '; 1 OH J. Curly eyelash in its final form.
Fig. 5 is a side elevational view of one embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 6 is a front view of part of the apparatus of fig. 5.
Fig. 7 is a plan view of fig. 6.
Experience has shown that if a thermosplastic fiber is stretched a certain amount and heated to high temperature while remaining in this stretched form, it permanently retains all of that stretch. At temperatures. lower only a much smaller portion of the stretch is retained until a temperature is reached at which the fiber immediately loses extension. In the case of nylon, the high temperature required for full retention of the extension should be 210 C or even higher, up to the melting point (250 C). When the temperature reaches only 80 °, the fiber retains no permanent extension and it returns to its initial state as soon as the tension force ceases. This fact will serve as a starting point for the new process.
Referring to Fig. 1, the basic idea is to keep fiber 10 under tension and heat one side A of the fiber but draw heat to the opposite side B. The heating conditions are chosen so as to determine an appropriate temperature gradient across the cross section of the fiber from side A to side B.
Suppose that a single filament of nylon "66" is stretched to about its extension limit and that its surface A is heated to 2300 C for example, while the temperature of surface B is maintained at about 80 0; when the tension force is removed, surface A will retain its extension of about 10% while surface B will return to its initial state.
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
stretched. The filament dO: llJ l ..: .-;} 1) .I2 ..;, -, -, .. <.! T loop and form a - helix. If the filament is then removed and treated in water
EMI7.2
boiling (0 'ea-to-dirtl sc. .u.s subsequent heat treatment mentioned above), the propeller will tighten further.
The reason is that the temperature of the boiling water will cause the surface B to shrink again but will have no effect on the surface A pre-medicated at high temperature. The total differential shrinkage between the two surfaces A and B due to these two treatments will be approximately 20% and ultimately a tight spiral filament will be obtained. The helix will have its direction of winding reversed as often as possible in order to avoid general twisting of the filament.
Suppose now that the heating conditions have been chosen so that the degree of shrinkage at any point in the section of the filament is proportional to the distance from this point to the surface A. FIG. 2 schematically shows a section of filament 10 which has been bent into an arc by differential heating and subsequent treatment in boiling water, as described above. If the length of the untreated filament was 100 units, and the outer surface has been stabilized for a permanent extension of 10%, this surface will have a fixed length of 110 units.
After treatment in boiling water, the lower surface will shrink a further 10% for example to give a length of 90 unitsâ, i.e. there will be a difference in length of 20 units between the interior surface. and the outer surface.
The diameter of a 15 denier nylon monofilament is approximately 4.5 thousandths of a centimeter.
<Desc / Clms Page number 8>
So :
EMI8.1
or: 90 x + 81 110 - 99.
20 x = 180 and x = 22.5 thousandths of an oentimeter.
From which it follows that the length of a single turn, that is to say 2 x, = 141.25 thousandths of a centimeter.
If such a filament is knitted to make a fine title stocking, it is found that, if the length of a filament turn coincides with that of the filament contained in a mesh or constituting it, the resulting textile article remains virtually unchanged. loop. It happens that the length of the coil and the length of the mesh approach each other in threads of this type, and therefore the choice of the length of the coil and its curvature must be made. with great care.
It has been noted that a stocking fabric exhibits the best appearance and the best tenacity characteristics when the length of the coil is approximately two-thirds of the length of the mesh. For fine stockings, the mesh length is on the order of 250 thousandths of a centimeter, and the ideal length of the turns should be about 165 thousandths of an inch. As the calculation demonstrates, the present process applied to a nylon monofilament achieves turn lengths of this order and even smaller.
Threads with a denier greater than 15 are made up of several strands of 3 denier. Threads of this kind can be treated according to the invention in virtually untwisted form with the strands parallel to each other so as to form a flat ribbon. Individual 3 denier strands can assume even a shorter loop length, since for fixed differential shrinkage the coil radius and pitch length are proportional to the strand diameter.
<Desc / Clms Page number 9>
There are a number of embodiments of the process available to produce differential shrinkage of yarns and strands; among them we can quote:
1) Use of thermal conductivity by contact with a hot surface;
2) Use of a differential absorption of radiations, for example infra-red rays, which are diffused inside the filament in the form of heat;
3) Treatment of one side of the yarn with a blowing agent;
4) Treating the wire by subjecting it to a direction-controlled convection current.
The embodiment of the process which has been used to produce - helical wire in experimental quantities is that indicated under number 1. Certain precautions must be taken if the desired effect is to be obtained. . When the wire is heated at one time over an appreciable length, this wire must not be able to rotate on its axis, otherwise its entire surface would be heated to the same high temperature. In the case of nylon "66", the higher temperature should not exceed 210 ° if the entire extension is to be retained and if the smallest possible dimension of the turns in the coil is to be obtained. stretch yarn.
In cases where larger turns are desired, the procedure is determined by the degree of extension and the height of the temperature; in practice it is advisable to keep the rate of extension constant and to vary the temperature according to the cases.
For a given temperature on the cold side of the wire and for a given degree of extension, the dimension of the turn depends on the temperature applied to the hot side of the wire. It is best to keep the cold side of the wire below 80 0 so
<Desc / Clms Page number 10>
that, in the case of nylon, this side does not retain any extension permanently, and to heat the other side to at least 180 C.
The wire must have good contact with the heating surface and it is advantageous to use pinch rollers for this purpose. who
If, during heating, the surface of the wire / is in contact with the heating surface flattens slightly, there will be better heat transfer to the wire. That aside, a flattening of the surface has no other significance; it does not correspond to the flattening which occurs during the treatment of an existing extensible yarn, treatment which was discussed above. In the latter case, as has already been said, the flattened face is inside the propeller; in the looped yarn prepared according to the present invention, the flattened surface would lie on the outside of the helix.
In order to operate successfully in the present embodiment of the process, the yarn should preferably be fully drawn before the application of the differential heating and not during this heating, in order to obtain the best results. Finally, any slippage on the surfaces used must be carefully avoided in order to prevent the wire from turning on its axis and to obtain the best looping effect.
Fig. 3 schematically represents an apparatus for implementing the present method. This apparatus consists of four rollers 11,12,13 and 14 driven positively; the stone
13 is heated. The roller 11 rotates at a peripheral speed slightly lower than that of the rollers 12, 13 and 14 .; if the - peripheral speed of roller 11 is S, that of the other rollers
12.13 and 14 is S + 10%. The wire 10 is wound one or more times around each of the rollers. Between the rollers 11 and 12, the wire is stretched by 10% in length, and it is gripped by the heated roller 13 in this state. Finally, it is distributed by the roller 14 to the usual winding device. We can use
<Desc / Clms Page number 11>
for each roller, pulleys or auxiliary guides intended to prevent any slippage of the wire.
In general, the wire will wind only once around the heating roller 13, and it can also be wound on only part of the circumference of this roller. It may be advisable to use with the roller 13 an auxiliary pinching roller in contact with said roller and rotating at the same speed, in order to ensure better heat transfer to the surface of the wire. This auxiliary roller can advantageously be cooled in order to adjust the temperature gradient across the wire. The shape of the looped thread finally obtained is shown in fig. 4.
The subsequent heat treatment mentioned above can be applied to the yarn while it is in a relaxed state, before the yarn is knitted, but since doing so makes the yarn more difficult to work, it is preferred to apply the yarn. further processing to the relaxed textile article itself. The use of boiling water in which the relaxed textile article is immersed, (preferably with agitation) is an advantageous way of applying said sub-sequent heat treatment, but it goes without saying that the solution can be applied. heat in many other ways.
The apparatus of Figures 5 to 7 can be used successfully to achieve economical production of loop yarn.
Referring first to Figures 5 to 7, the apparatus comprises a frame 15 intended to support the rollers 11, 12, 13, 14 on axes substantially parallel to each other. The yarn 10 passes from the bottom to the top of a supply reel 16 through conventional tensioning devices 17 over the drawing rollers 11 and 12 around which it is wound several times, then over a heating roller 13 where it is wound. wraps around only a part of the circumference and from there on the relaxation rollers 14, 18 on which it winds several times to end in
<Desc / Clms Page number 12>
output devices 19.
The drive motor 20 transmits its movement through a gear train 21 and a chain rock train 22 to the draw roller 11 to the heating roller 13 and to the relaxation roller.
14. There is also a transmission 23 for the output device 19 and a clutch 123. The draw roller 12 and the roller 18 are idle rollers.
All the rollers II, 12,13,18 are drums provided with annular grooves 11a, 12a, 14a, 18a intended to pass the wire a number of times around the rollers from one end to the other of said rollers. The stretching rollers 11, 12 decrease in diameter from one groove to the other so as to assume a conical shape, and the relaxation rollers 14, 18 are cylindrical.
The idler roller 12 is mounted on an axis slightly inclined (for example 3) with respect to the axis of the driven stretching roller 13, and the idler roller 18 is also mounted on an axis. slightly inclined (for example by 3) relative to the axis of the driven roller 14.
The peripheral speed of the roller 11 at the location of its smallest diameter is 10% lower, and at the location of its largest diameter equal to that of the roller 14, which makes it possible to give the wire an extension of 10% . Thanks to the special arrangement of the draw rollers 11, 12, the wire 10 is drawn in a series of small partial draws to the point where it leaves the draw rollers 11, 12 with a total extension of 10%. ,. so that the risk of wire breakage during start-up is reduced to a minimum.
The risk of seeing the wire rolling and twisting due to the slightly inclined shape of the turns of the wire on the two drawing rollers 11 and 12 and on the rollers
14,18, is considerably attenuated by the axial inclination of the idler rollers 12,18 which allows the stepping of the wire
<Desc / Clms Page number 13>
10 to get as close to qi .. as possible -The direction of rotation.
To avoid "slipping" of the wire 10 in the tendency to reduce the considerable tension exerted on it after it leaves the draw rollers 11,12, the draw roll 11 is placed as close as possible. heating roller 13.
The heating roller 13, preferably constructed as a lightweight disc, is heated in the present example by placing around it a block of steel or other metal which is maintained at the desired temperature by n. Any suitable heating means, such as, for example, two elements. electric heating elements (not shown) of the resistance type, embedded in the block 25 or by other means. Heat losses are reduced by placing the heating roller 13 in a well-fitting cavity of the block 25 so as to leave exposed only just a portion of the heating roller 13 sufficient to ensure its contact with the wire; the outer part of the block 25 is coated with an asbestos-based heat-insulating substance.
The mounting devices of the heating roller 13 are placed outside the block 25 by means of an extended axis and external bearings; the latter are therefore kept cold to avoid the drawbacks of high temperature lubrication. The heating is carefully controlled, for example by means of a thermostat conveniently located in block 25 and a control knob 113 for this thermostat.
The wire 10 is pressed against the heating roller 13 by an auxiliary roller 26 of small diameter (fig. 6) constructed in the form of a light disc which is mounted on a coil 27 pivoted on an axis A parallel to the axis 8 of the heating roller. . It is important to ensure that the axes of the auxiliary roller 26 and the heating roller 13 are strictly parallel in order to avoid
<Desc / Clms Page number 14>
any twisting of the wire. The two rollers must cooperate without any oscillation. This precision is important in view of the critical dimensions of the section of the wire and of the nip between the rollers: for example, when the wire 10 is a 3 denier nylon single strand yarn, the dimension of the nip does not exceed 0.0019 centimeters.
The auxiliary roller 26 can be cooled, for example, by means of a stream of cold air emanating from a pneumatic device which also controls the cooperation of the auxiliary roller 26 with the heating roller 13.
More particularly, the auxiliary roller 26 tends to move away from the heating roller 13 by gravity and it is brought back towards it by the piston 28 of a pneumatic cylinder which acts on a finger 27a of the lever 27. It goes without saying that one can also provide for this last function a spring device.
A wire guide roller 29 has also been provided which is mounted in a similar fashion to the auxiliary roller 26 but distant from the latter and which serves to determine the contact area of the wire 10 with the heating roller 13. This defleotor roller 29 is supported by a lever 30 pivoted on an axis C parallel to the axis B of the heating jacket 13 from which it tends to move away by gravity. A pneumatic piston 31 (or in its place and place of a spring device) acts on the pivoted lever 30 to bring the deflector roller 29 closer to the heating roller 13.
The pneumatic device also comprises in its circuit an opening and closing valve 32 (fig. 7), a needle valve 41 controlled by key and arranged at a distance from the control valve 32, and a sensitive gauge (not shown). . By turning the handle 33 of the closing and opening valve mounted at the end of a shaft 34, an oame 35 is rotated which controls the valve 32 and initiates a series of operations; first of all, the compressed air line opens to a certain extent;
then the deflector roller 29 moves to a point
<Desc / Clms Page number 15>
determined by an adjustable stop 36 (Fig. 6) so as to bend the wire 10 so that it is brought into contact with the heating roller 13 over an arc of predetermined length; the stop 36 determines the final distance from the deflector roller 29 to the heating roller 13; and finally the full air pressure is applied to the auxiliary roller 26 to clamp the wire 10 between this auxiliary roller and the heating roller 13. The needle valve 41 controlled by a key can only be operated by a supervisor. (when the control valve 32 is open) to control the air pressure applied to the auxiliary roller 26.
, The apparatus further comprises a pair of eccentrics 37 and 38 mounted on the axis 34 and intended to cooperate respectively with the finger 27a of the lever 27 and with a finger 30a of the lever 30 so as to adjustably move away the two ga = nets 26 and 29 of the heating roller 13 when the valve 32 is closed to allow the introduction of the wire 10 when the appliance is switched on. When the valve 32 is open there is a play between the finger 27a and the eccentric 37 to allow the auxiliary roller 26 to react with a certain elasticity under the action of the lightning pressure. A switch 39 can also be provided. on and off with a control cam 40 mounted on axis 34.
In order to introduce the thread, the necessary length of thread 10 is unwound from the supply spool 16 and the free end thereof is attached to the output device; the wire is then wound in the correct order around the grooves of the rollers 14,18; the wire is then passed through the spaces between the heating roller and the auxiliary and deflector rollers which are distant from it, and it is then passed in the correct order around
<Desc / Clms Page number 16>
grooves for the stretching rollers 11 and 12; finally the thread is passed through the tensioning device adjacent to the supply spool.
It will be noted that when the apparatus is turned on the wire is stretched by the appropriate amount by the rollers 11 and 12 and that in this stretched state it is heated on one side only and is collected by the rollers 14 and 18. These rollers 14 and 18 keep the yarn in a substantially stretched state as it cools. As the wire leaves the rollers 14,18 it relaxes and continues or may continue to cool. In relaxed and cooled yarn, the side that has been heated retains at least part of its extension, so that the yarn takes on a helocoidal shape.