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PROCEDE POUR AMELIOl~ T.~ TISSAC~E D'UNE ETOFFE DE FILS DE
CHAINE A MO~ULE D'~T ~STICIl~ ~ ~VEE
Dom~ine Technique
L'invention concerne le domaine du tissage textile, et plus
précisément un procédé permettant d'améliorer le tissage d'une étoffe de
fils de chaîne à module d'élasticité élevé.
Techniques antérieures
Comme on le sait, dans un métier à tisser traditionnel, les fils de
chaîne sont déroulés à partir d'une ensouple, puis passent sur un rouleau
porte-fils. En aval de ce dernier, en fonction de l'armure choisie, les
différents fils de chaîne parallèles sont tirés alternativement vers le haut
et vers le bas pour former la foule. Les différents fils de chaîne se
rejoignent ensuite au niveau du point de façure, où le peigne vient batke
le tissu après chaque insertion de trame.
A l'intérieur de la foule, les fils sont tirés vers le haut et vers le bas
au moyen de lisses. On conçoit aisément que ces fils de chaîne ainsi tirés
subissent des contraintes mécaniques à chaque ouverture de la foule. Ces
contraintes appliquent très fortement les fils sur leurs guides successifs
(passe-fils, oeillets des lisses, peigne ...) générant des éraillages et induisant
des casses de fils qui provoquent des arrêts du métier à tisser, ralentissant
ainsi la vitesse de production réelle et la régularité du tissu obtenu.
Certains constructeurs de métiers à tisser cherchent à diminuer les
contraintes imposées aux fils en donnant un mouvement de va-et-vient
au rouleau porte-fils, en synchronisme avec l'ouverture de la foule.
Malheureusement, le poids important du rouleau porte-fils et donc sa
30 forte inertie réduisent sa mobilité, et ce d'autant plus que la fréquence de
battement est élevée.
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On conçoit que les contraintes mécaniques que subissent les fils sont
d'autant plus importantes que les vitesses de battement sont importantes.
Ainsi, on a constaté que pour les métiers à tisser rapides, c'est-à-dire
principalement ceux dans lesquels le fil de trame est entraîné par jet d'eau
ou jet d'air, il est difficile de dépasser la vitesse de 1000 à 1200 battements
par minute sans observer une forte dégradation des fils de chaine et de
nombreuses casses, et ce d'autant plus que le module d'élasticité des fils
de chaîne est élevé.
Ce phénomène, d'autant plus accentué que les fils de chaîne sont
plus raides, provoque notamment des incidents plus fréquents lors du
tissage du polyester que pour celui du polyamide.
L'invention cherche donc à résoudre le problème des casses de fils de
chaîne consécutifs aux fortes contraintes mécaniques subies par les fils au
moment de l'ouverture de la foule et corrolairement à augmenter la
vitesse de battement des métiers en conservant une même qualité de
tissage.
Exyosé de l'invention
L'invention concerne un procédé pour améliorer le tissage d'une étoffe
comportant des fils de chaîne à module d'élasticité élevée, dans lequel:
- on déroule en continu, depuis une ensouple, une nappe de fils de
chaîne parallèles;
25 - on fait passer ladite nappe sur un rouleau porte-fils;
- on forme une foule, au moyen de lisses, définie dans la direction
d'avancée de la chaîne, à l'entrée par un point d'ouverture de foule
et de l'autre côté par un point de façure;
- on insère un fil de trame dans la foule au voisinage du point de
façure pour former une étoffe;
- et enfin, on tracte et on enroule régulièrement l'étoffe ainsi formée.
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Ce procédé se caractérise en ce que, au voisinage du point
~ d'ouverture de la foule, on provoque un échauffement des fils de chaîne
à une température suffisante pour induire une diminution locale du
module d'élasticité des fils de chaîne, suivi d'un refroidissement des fils
5 de chaine dans la foule avant qu'il n'atteignent les lisses.
Dans la suite de la description et les revendications, on entend par
module d'élasticité (ou module d'Young) le coefficient directeur (ou la
pente à l'origine) de la courbe donnant en ordonnée la force de traction et
10 en abscisse l'allongement que cette force provoque. Ce module est
exprimé en Newton/Tex ou en gigaPascal (GPa). A titre d'exemple, le
module d'élasticité des fils de polyester froids est de l'ordre de 10 GPa
pour des fils textiles à fort allongement résiduel ou allongement à la
rupture (supérieur à 35%). Il peut atteindre 15 GPa pour des fils à haute
15 ténacité à faible allongement résiduel (de l'ordre de 15%). Pour
comparaison, le module d'Young des fils de polyamide est de l'ordre de
5 GPa. Dans les deux cas, un chauffage au delà de la température de
transition du deuxième ordre provoque une diminution importante du
module d'élasticité lorsque l'on étire alors le fil. Typiquement, le module
20 d'élasticité à chaud peut diminuer pour atteindre dans certains cas le
dixième du module à froid.
Autrement dit, l'invention consiste à chauffer les fils de chaîne au
niveau du point d'ouverture de la foule, de façon à diminuer leur
25 module d'élasticité pour les rendre plus souples, et plus précisément pour
leur permettre d'absorber, dans la zone d'entrée dans la foule, les
augmentations impulsionnelles de tension dues aux mouvements des
lisses.
De façon générale, pour les faibles vitesses de progression, le
refroidissement se produit par convection naturelle, mais l'invention
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couvre également les variantes dans lesquelles on utilise des moyens
additionnels de toute sorte pour faciliter le refroidissement.
En outre, dans le cas où les fils de chaîne sont thermoplastiques et
5 présentent donc une température de ramollissement (TR) et un point de
fusion (TF), on chauffe avantageusement les fils de chaîne à une
température comprise entre la température de ramollissement (TR) et le
point de fusion (TF) des fils de chaîne. De la sorte, le chauffage des fils de
chaîne permet dans certains cas de provoquer un étirage tout en limitant
10 la tension auxquels sont soumis ces fils lors de l'ouverture de la foule, ce
qui réduit les risques de casse.
Ainsi, conformément à l'invention, on étire ces fils de chaîne dans
la zone chauffée grâce à la traction saccadée que leur impose les
15 mouvement des lisses, combinée avec l'appel régulier de l'enroulage du
tissu. De façon surprenante, l'étirage saccadé des fils ainsi réalisé ne
produit pas comme on pourrait le présager, des irrégularités dans les fils
de chaîne et partant, dans le tissu. Bien au contraire, on constate une
amélioration de la régularité des fils ainsi traités, aussi bien en titre qu'en
20 affinité tinctoriale.
En pratique, le chauffage s'effectue soit par convection, soit par
rayonnement ou par contact.
Dans une forme pratique d'exécution, le chauffage effectué par
contact, au moyen d'un patin chauffant protégé de l'abrasion par un
revêtement de chromé ou de céramique. Autrement dit, avant d'entrer
dans la foule, ou juste à l'entrée de celle-ci, les fils de chaîne frottent en
glissant sur un élément chauffant dont la longueur, comptée dans le sens
passage du fil, est calculée pour provoquer l'augmentation de
température voulue à coeur des fils, et ce en fonction de la vitesse de
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progression et de la grosseur des fils.
Avantageusement en pratique, le patin est associé à des moyens
permettant de l'éloigner de la nappe de fils lors de l'arrêt du métier à
5 tisser. Ainsi, dès que les fils de chaîne sont stoppés, le patin chauffant estécarté des fils de chaîne pour éviter d'en provoquer la dégradation, voire
la fusion dans le cas extrême.
Avantageusement, le patin chauffant est situé au dessus de la chaine
10 pour éviter un chauffage rémanent par convection lors de la mise à
l'écart du patin.
Dans une forme préférée, le dispositif d'écartement du patin
chauffant fonctionne par défaut, c'est-à-dire qu'il écarte automatiquement
15 le patin dès que la progression du fil s'arrête, que ce soit consécutivement
à une casse de fils en aval, ou suite à une panne d'alimentation en
électricité ou en air comprimé des différents organes de l'installation.
Dans une forme préférée d'exécution, le patin chauffant est disposé
20 dans une zone comprise entre le rouleau porte-fils et des guides
d'enver~ure disposés au voisinage du rouleau porte-fils, définissant les
points d'ouverture de la foule. De la sorté, le chauffage s'obtient de
manière uniforme pour tous les fils réunis dans une zone plane où ils
sont tous parallèles.
Ce procédé permet de traiter de nombreux fils chimiques, par
exemple les polyamides, le polyester et avantageusement les fils
partiellement orientés, communément appelés "POY"., tels que notament
décrits dans les brevets US-A-3 771 162 et US-A-3 772 872. En effet, le
30 procédé de tissage conforme à l'invention permet d'obtenir un étirage du
fil et réalise donc en une seule étape les deux opérations d'étirage saccadé
,
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caractéristique et de tissage alors que jusqu'à présent, pour l'obtention
d'un tissu à base de POY, on procèdait en préalable à un étirage régulier
traditionnel puis de manière complètement indépendante, au tissage.
n permet également de traiter des fils à usage technique comme par
exemple les fils de verre ou d'acier.
Description sommaire des dessins
La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en
découlent ressortiront bien de la description du mode d'exécution qui
suit, à l'appui de l'unique figure annexée, qui représente
schématiquement le circuit de parcours des fils de chaîne, à l'intérieur
d'un métier à tisser.
Manière de réaliser l'invention
Comme déjà dit, l'invention concerne un procédé pour améliorer le
tissage de fils de haîne à module d'élasticité élevée. Ce procédé peut être
mis en oeuvre sur un métier à tisser traditionnel, sur lequel on rajoute
des éléments permettant la réalisation de la fonction caractéristique du
procédé.
Ainsi, le métier à tisser traditionnel' présente dans le sens de
parcours du fil, une ensouple (1) montée sur un fût (2), et sur laquelle
sont enroulés tous les fils de chaîne parallèles. Ces fils de chaîne (3), à
partir de l'ensouple (1) sont déroulés jusqu'à un rouleau porte-fils (4) à
partir duquel ils prennent une direction sensiblement horizontale. Dans
une forme particulière de réalisation, ces fils de chaîne (3) passent ensuite
entre deux guides d'enverjure (5, 6). A partir de ces guides d'enverjure (5,
6), ils sont pris en charge par des lisses (7, 8) dont l'objet est d'écarter vers
le haut ou vers le bas les différents fils de chaîne (3) pour former la foule
(9) et permettre l'insertion du fil de trame (16). Après les lisses (7, 8) les
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fils de cha~ne se rejoignent au niveau du point de façure (10) sur lequel
vient battre le peigne (11), après chaque ré-ouverture de la foule. A partir
du point de façure, le tissu (12) ainsi formé passe par différents rouleaux
de renvoi (13) pour aboutir au système d'enroulage (14).
Comme déjà dit, l'invention consiste à chauffer les fils de chaîne, au
voisinage du point d'ouverture de la foule, pour diminuer leur module
d'élasticité et le cas échéant leur permettre de subir grâce à l'action du
métier, un étirage saccadé juste avant le tissage proprement dit. Comme
10 déjà dit, l'étirage saccadé se traduit par une régularité du tissu, ce qui
constitue un effet inattendu, et qui explique le fait qu'il n'ait pas été
recherché jusqu'alors.
Ainsi, divers moyens peuvent être adaptés pour assurer ce
15 chauffage. Dans la forme illustrée, il s'agit d'un patin chauffant (20)
présent sur toute la largeur de l'ensemble des fils de chaîne, et qui peut
venir au contact de la nappe de fils de chame, entre le rouleau porte-fils
(4) et les guides d'enverjure (5, 6). Plus précisément, il s'agit d'un élément
chauffant transversal dont la face inférieure est recouverte d'une matière
20 à très grande dureté de surface et à faible taux de friction pour éviter toute
abrasion par les fils de chaîne qui entrainerait une détérioration
subséquente des fils de chaîne eux-mêmes. Il peut s'agir notamment
d'une couche extérieure (24) de chromage ou de céramique.
Bien évidemment, l'invention couvre tous types de chauffage du
patin, et notamment ceux utilisant l'énergie électrique, au moyen de
connexions (22) appropriées.
Comme déjà dit, le patin (20) peut être associé à des moyens (21)
permettant de venir positionner le patin (20) au contact des fils de chaîne
(3), et surtout de retirer ce patin en cas d'arrêt de la machine, et ce afin
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d'éviter de provoquer la dégradation voire la fusion des fils dans le cas
extrême. Il peut s'agir de moyens purement mécaniques, ou
préférentiellement agissant au moyen de vérins hydrauliques, voire
encore de systèmes électromécaniques. l:~e manière préférée, la position
5 de repos du patin est écartée de la nappe de fils de façon à ce qu'en cas de
panne des moyens d'écartement, le patin ne reste pas au contact des fils
mais au contraire s'éloi~ne automatiquement de ceux-ci.
De manière préférée, le patin est positionné au dessus de la nappe de
10 fils.
Bien évidemment, l'invention ne se limite pas à la forme
représentée dans laquelle le chauffage est réalisé en amont des guides
d'enverjure (5, 6), mais celle-ci couvre également les variantes dans
15 lesquelles le chauffage se produit au voisinage ou juste après ces derniers.
Par ailleurs,~le procédé peut être réalisé grâce à un patin chauffant
dont la zone de contact avec les fils est de quelques centimètres, mais
également grâce à des moyens fonctionnant par rayonnement, ou par
20 convection dans laquelle l'élément chauffant ne vient pas directement au
contact des fils de chaîne.
Comme déjà dit, l'invention consiste dans le cas particulier des fils
thermoplastiques à élever la température du fil au-delà de sa température
25 de transition, mais en-deçà du point de fusion. Ainsi, on a observé, pour
traiter du polyamide (6-6), que le résultat était intéressant si la
température était de l'ordre de 180~ à 200~ C. Pour du polyamide 6, cette
température est de 170~ à 190~ C. En ce qui concerne le polyester, cette
température est voisine de 200~ C à 220~ C.
Des essais sérimétriques ont été réalisés sur des fils de chaîne
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détissés, à partir d'une étoffe réalisée d'une part, selon le procédé, et
d'autre part, sans réaliser le chauffage caractéristique de l'invention.
Ainsi, on observe que la ténacité des fils traités conformes à l'invention
est nettement augmentée, typiquement de 10 % pour les fils déjà étirés et
5 de plus de 100 % pour les POY. Complémentairement, on constate une
excellente régularité des fils, tant en titre qu'en affinité tinctoriale.
Par ailleurs, l'allongement à la rupture est réduit, et peut par
exemple passer de 60 à 40 % pour des fils précédemment étirés. Dans le cas
10 particulier d'un POY, l'allongement à la rupture (ou al}ongement
résiduel) peut passer de 400% avant étirage à 5û% après étirage. Enfin, la
dispersion concernant cet allongement à la rupture est très fortement
réduite, d'un facteur 5, ce qui correspond à une homogénéisation des
qualités des fils de cha~ne. Cette homogénéisation s'observe également en
15 affinité tinctoriale dont la régularité est améliorée.
Il ressort de ce qui précède que le procédé conforme à l'invention
s'avère avantageux sur différents plans. Ainsi, le traitement du fil en
cours de tissage permet une augmentation de la vitesse de
20 fonctionnement supérieure à 20 %, c'est-à-dire permettant typiquement
de passer de 1000 coups minute à plus de 1200. Par ailleurs, la tissabilité,
c'est-à-dire le rendement est augmenté, et passe typiquement de 95 % à 97
voire 98 %, cette augmentation de rendement est d'autant plus sensible
qu'elle se combine au fait que la vitesse de battement est également
25 augmentée.
