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    公开号:WO1984000040A1
    申请号:PCT/CH1983/000074
    申请日:1983-06-14
    公开日:1984-01-05
    发明作者:Thomas Seiler；Erwin Zurcher
    申请人:Battelle Memorial Institute；
    IPC主号:D04B9-00
    专利说明:
    [0001] PROCRTF POUR SECTIONNER, PAR LASER, UN FILAMENT
    [0002] OU UNE FIBRE TEXTILE EN MATERIAU THERMOPLASTIQUE
    [0003] La presente invention a pour obj et un procede pour sectionner, par laser, un filament ou une fibre textile en materiau thermoplas tique.
    [0004] II a déjà ete proposé, dans les brevets CH 586 769 et CH 609 736 de fabriguer du velours par un procédé selon leguel on sectionne des brins de fil, répartis à la surface d'un tissu, à l'aide d'un fais ceau laser focalisé, dont le foyer est mis successivement en présen ce d'une portion de chacun des brins, durant une période de temps süffisante pour provoguer la combustion d'au moins une partie des fibres formant ces brins.
    [0005] Par ailleurs, on connaît du brevet CH 560 772 un procédé de con vertissage de filaments textiles selon leguel on met sous tension un ruban de filaments textiles à convertir tout en le soumettant à à l'action d'une source d'énergie rayonnante . Selon les procédés décrits, les fibres textiles sont coupées soit par la combustion d'une fibre naturelle, soit par la fusion d'un matériau thermoplastigue. Dans ce dernier cas, il se forme aux extrémites ainsi coupées une surface pseudosphérique dont le diamétre est supérieur à celui des fibres. Cette surface resulte de la tension de surface de la matière thermoplastique consecutivement à sa fusion au moment de la coupe des fibres.
    [0006] La forme des extrémités de ces fibres constitue, à l'évidence, un désavantage de ce procédé de coupe thermigue vis-à-vis de la coupe mécanigue classigue. En effet, dans le cas de la coupe de velours synthétigue en une matiere thermoplastigue teile gue l'acryligue, la formation de telles gouttelettes donne un velours moins velouté et donc une sensation moins agréable au toucher.
    [0007] L'utilisation d'un rayonnement laser pour le perfectionnement de fils thermoplastigues, en particulier pour créer des ondulations, est, par ailleurs, connue par le brevet CH 471.915.
    [0008] Le but de la présente invention consiste non seulement à remé dier aux défauts des procédes de coupe thermigue connus, mais il permet, de plus, de former des extrémités effilées sur les éléments coupés et, partant, de rendre ces extrémités plus agréables au toucher.
    [0009] A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé pour sectionner, par laser, un filament ou une fibre textile en matériau thermoplastigue, dans leguel on soumet ce filament ou fibre au rayonnement d'un laser focalisé sur la zone du filament ou fibre désiréa pour le sectionnement, caracterise par le fait gue l'oπ appligue une sollicitation de traction à ce filament ou fibre et gue, par le laser, on apporte, à ladite zone du filament ou fibre, de l'energie thermigue en guantité süffisante pour l'amener seulement dans un etat viscoelastigue, le tout de maniere gue, grabe a l'action conjuguée de la sollicitation de traction et de l'énergie thermigue apportée à ladite zone du filament ou fibre, on produit un étirage de cette zone, subdivisant le filament ou fibre en deux secticxis dont les extrémités en regard reçoivent une forme s' effilant graduellement, par étirage du matériau thermoplastigue, pour devenir pointues au terme de cet effilement et se séparer par le so mmet de leur pointe respective. Le remplacement d'au moins une partie des extrémités de fibres comportant des gouttelettes par des pointes effilées permet d' augmenter la valeur du produit obtenu: en effet, l'obtention de pointes effilées, par ailleurs impossible en utilisant un moyen de coupe mécanigue, permet de se rapprocher mieux de l'aspect d'un poil animal apparaîssant notamment à la surface d'une fourrure naturelle, ce gui se traduit par une sensation veloutée agréable au toucher. La présente invention pourra donc être non seulement avantageusement appliguée à la fabrication du velours mais, en plus, à la production de fourrures en matière synthétigue . Le dessin annexé illustre, schématiguement et à titre d' exemple, comment le procédé selon l' invention peut être mis en oeuvre:
    [0010] La figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif expérimental de mise en oeuvre;
    [0011] Les figures 2 à 4 sont des diagrammes explicatifs; Les figures 5 et 6 illustrent l'application du procédé selon l' invention dans la fabrication de velours.
    [0012] La figure 1 montre un moteur à vitesse variable 1 dont l'arbre d'entraînement 2 est monté rotativement entre deux paliers 3, 4 et porte un disgue 5. Ce disgue est équipé de paires de goupilles 6 ,
    [0013] 7, dont seule l'une est visible au dessin, disposées radialement au tour de l'axe 2. L'une des goupilles de chaque paire reςoit l' extrémi té d'un ressort 8 alors gue l'autre sert a fixer une extrémité d'un fil 9 , de matière thermoplastigue dont la seconde extrémité est rat tachée à 1 'extrémité libre du ressort 8 celui-ci tendant ainsi le fil entre les deux goupilles. Le dispositif comporte, de plus, une source laser 10, susceptible de generer un faisceau de lumière 12 focalisé au moyen d'un système optigue, représente schématiguement par une simple lentille 11, et dirigeant ce faisceau perpendiculai rement à la face supérieure du disgue 5.
    [0014] Pour sectionner le fil 9 tout en formant des extrémités de fibres effilées, on exerce sur ce fil une traction determinée à l'ai de du ressort 8 et on entraîne le disgue 5 en rotation par le moteur 1 de manière gue, en tournant, chagus fil 9 , réparti sur le disgue, coupe successivement le faisceau 12 focalisé par la lentille 11. La vitesse de rotation Vo du disgue 5 est choisie teile gue le fil 9 coupe le faisceau laser pendant une durée süffisante pour gue la ma tière thermoplastigue du fil soit chauffée de manière à prendre une consistance viscoélastigue. De ce fait, et sous l' effet de la traction qui est appliguée au fil par le ressort 8, ce fil s'étire dans la zone d'impact du laser. C'est le diamètre
    f de la section droite du faisceau laser à travers laguelle passe le fil gui détermine la longueur de cette zone. L'aspact des portions effilées des fibres depend essentiellement, d'une part, du diamètre du faisceau laser et, d'autre part, de l'effort de traction appligue au fil 9 par le ressort 8. Par ailleurs, dans une moindre mesure, cet aspect dépend également de la température atteinte par les fibres, donc de l'énergie thermigue transmise à ces fibres.
    [0015] Dans le diagramme de la figure 2, l'ordonnée N représente la proportion de fibres effilées par rapport au nombre total de fibres coupées en fonction de la contrainte résultant de la force de traction appliguée au fil 9 par le ressort 8, pour une puissance constante Po du faisceau laser et une vitesse constante Vo de deplacement du fil par rapport au faisceau laser 12. Le diagraimme 2 montre gu' il existe une relation entre la contrainte resultant de la for ce de traction appliguée au fil 9 par le ressort 8 et la proportion de pointes effilées. La contrainte σ min est la contrainte maximale pour laguelle on obtient 100% d' extrémités en forme de gouttellettes (N = 0) . En augmentant la valeur de la contrainte appliguée aux fibres, les gouttelettes sont peu à peu remplacées par des pointes effilées jusgu'à l'obtention de 100% de fibres à pointes effilees (N = 1) , lorsgue la contrainte atteint la valeur cpt. Si l'on depasse la contrainte opt, les extrémités effilées sont peu à peu remplacées par des extrémités arrachées, jusqu'à l'obtention de 100% d'extrémités arrachées (N = 0) , quand la contrainte atteint la valeur σ max. Ainsi, la courbe V delimite les zones A (100% de pointes en forme de gouttelettes) , B (100% de pointes effilées) , et C (100% de pointes arrachées) . II est possible de fixer une proportion minimale No de pointes effilées en choisissant la largeur de l' intervalle Do délimite par les contraintes σo1 et σo2. En d'autres termes, pour toute contrainte appliguée aux fibres, et conprise entre σo1 et σ o2, il est possible d'obtenir au moins une Proportion No de fibres dont les extrémités sont effilées. La valeur des contraintes σ min et σ max depend de la nature du fil et de l'énergie thermigue transmise, comme nous le verrons par la suite.
    [0016] Le diagramme de la figure 3 mentre la variation de la valeur des contraintes constituant les limites supérieure et inférieure d'un intervalle Di, correspondant à l'intervalle Di du diagramme de la figure 2, en fonetien des variations de la puissance spécifigue qi transmise au fil par le faisceau laser 12 de puissance Pi et definie par la relation
    .n où S représente la section normale du fil
    avec Ф diametre du fil) et n représente l' efficacité du système optigue. Les droites d1 et d2 ont ete obtenues par une "régression linéaire" faisant intervenir la valeur des contraintes σil et σi2 constituant les limites des intervalles Di correspondant à des proportions Ni données de pointes effilées. La position des intervalles Di dépend de la valeur de la puissance spécifigue qi si la vitesse de déplacement V1 est f ixée. Ces droites sont sensiblement paralleles entre elles. Une Variation de la vitesse V1 de déplacement du fil 9 par rapport au faisceau laser 12 implique une variation inversement proportionnelle de l'énergie reçue du faisceau 12 par ce fil. Une diminution de la vitesse de V1 à V2 a, pour conséguence, une aug mentation de l'énergie transmise au fil, donc une diminution des con traintes σil et σi2, ce qui se traduit, dans le diagramme de la figure 3, par un rapprochement des droites d1 et d2 de l'origine du systeme d'axes σ-q (droites d1' et d2') . En mettant ai oeuvre l' invention, il a été procédé à la coupe de fils d'acryligue de 30 et 107 Tex, soumis à un effort de traction produisant une contrainte comprise entre 2 et 5 N/Tex, au moyen d'un laser de puissance variant entre 140 et 450 W. L'efficacité du systeme optigue était de 0,88. Les valeurs numeriques correspondant à l'obtention d'une majorité de pointes effilées ont été résumées dans le tableau ci-dessous:
    [0017] fil 107 107 107 30 30 30 Tex
    [0018] Ф 0,5 0,5 0, 5 0,3 0,3 0, 3 mm
    1 1 1 1 1 1 mm
    [0019] V 160 160 80 160 80 80 m/min σ 4 2, 5 3 4, 5 2, 5 4 10-2 N/Tex
    [0020] P 350 450 200 280 350 140 W
    390 500 225 400 500 200 106 W/m
    [0021] 1,1 1, 5 1,3 1,2 1, 5 1,2 105 J/ m2
    [0022] Ces valeurs numériques ont permis de définir la surfacs délimi tée par les droites L1 à L4 au diagramme de la figure 4 leguel représente la relation liant l'énergie spécifigue à fournir à des fils d'acryligue et l' effort de traction. auquel ces fils doivent être soumis pour gu'une majorité des fibres coupées ait des pointes effilées. L'énergie spécifigue est definie par le rapport entre l'énergie totale fournie à un fil textile et la surface S du fil ayant ete en contact avec le faisceau laser
    represente le diametre du fil et le diamètre du faisceau laser) . L'énergie spécifigue s'exprima, à part de la uissance specifigue definie precedeimment, par la relation
    oü est la puissance specifique, V la vitesse de déplacement du fil par rapport au faisceau laser et le dia mètre du faisceau laser. L'énergie spécifigue g permet d' exprimer les droites dans un diagramme énergie spécifique/contrainte, avec l'avantage de ne pas faire intervenir explicitβrtent le paramètre vitesse. L'ensemble des paires de droites d1', d2' correspondant chacu ne à une vitesse Vo (fig. 3) peut ainsi être remplace (fig. 4) par une seule paire de droites L3, L4 parallèles entre elles, d'éguation q3 = - 2,2.106 σ+ 1,85.105, respectivement q4 = - 2,2.106.σ+ 2,3.105, correspondant aux valeurs minimale et maximale de l'énergie specifigue à fournir à des fils d'acryligue en fonction de la contrain te gui leur est appliguée, pour obtenir une majorité de fibres à pointes effilées. Les droites L1 et L2 correspondent aux contraintes σmin. respectivement σ max. definies précédem ment en relation avec le diagramme de la figure 2.
    [0023] A titre d' exemple d'utilisation industrielle du procédé décrit ci-dessus, les figures 5 et 6 montrent des vues partielles, l'une en perspective, l'autre en coupe, d'un metier à tricoter circulaire où sont représentés schématiquenent un guide fil 30, des platinettes d'abattage 21 en prise avec une came 24, une fonture 20 sur laguelle sont montées coulissantes des aiguilles 25, un segment d'un fil de fond 28 d'un tricot de fand, non représenté, et un fil de bouclette 29. L'organe de mise sous tension des bouclettes du fil 29 est constitue par une saillie 23 située à l' extrémité supérieure du bec de platinette 22 (fig. 6) . Cet organe permet d'entrainer la portion du fil 29, constituant une bouclette 31, dans le mouvement de recul de la platinette 21 consécutif à la formation de cette bouclette et, par ce mouvement de recul, de soumettre ce fil à un effort de traction. Le faisceau laser, issu de la source 27, est dirigé par le système optigue 26 sur la portion de boudette en contact avec l'organe de mise sous tension 23 des gue, par son mouvement de recul, la platinette a atteint la position dans laguelle la tension dans le fil devient süffisante pour obtenir des fibres à pointes effilées.
    [0024] Sur la figure 6, les divers organes du métier à tisser ont été représentés en cours d'effilement. Cette opération ne peut avoir lieu gue lorsgue les deux extrémités de la bouclette destinée à être effilée sont rendues solidaires du tricot de fond. On considère cette condition comme satisfaite des gue l'aiguille 25 atteint le point mort bas. II faut donc que, à cet instant, le fil de la bouclette en appui sur 1'organe 23 ait ete mis sous tension par le mouvament de recul de la platinette 21 destine habituellement à liberer la bouclette une fois celle-ci formée. Un dispositif de commande de la source laser, non représenté, permet la synchronisation de l'apport d'énergie avec les mouvemants de l'aiguille 25 et de la platinette 21.
    [0025] Le mode de fabrication décrit ci-dessus est susceptible de remplacer l'operation de rasage, intervenant dans la fabrication du velours tricoté, grâce à une opération de coupe de bouclettes qui est intégrée au processus de tricotage. II permet de remédier à la perte de matière intervenant lors du rasage, tout en améliorant la qualité du produit obtenu par la création de pointes effilées.
    权利要求:
    ClaimsREVENDICATIONS
    1. Procédé pour sectionner, par laser, un filament ou une fibre textile en materiau thermoplastique, dans lequel on soumet ce filament ou fibre au rayonnement d'un laser focalise sur la zone' du filament ou fibre désirée pour le sectionnement, caractérisé par le fait que l'on appligue une sollicitation de traction à ce filament ou fibre et gue, par le laser, on apporte à ladite zone du filament ou fibre, de l'énergie thermigue en quantite süffisante pour l'amener seulement dans un état viscoélastique, le tout de manière gue, grâαe à l'action conjuguée de la sollicitation de traction et de l'énergie thermigue apportée à ladite zone du filament ou fibre, on produit un étirage de cette zone, subdivisant le filament ou fibre en deux sections dont les extrémités en regard recoivent une forme s'effilant graduellement, par étirage du materiau thermoplastigue, pour devenir pointues au terme de cet effilement et se séparer par le sommet de leur pointe respective.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait gue ladite sollicitation de traction est de valeur comprise entre 2.10-2 N/Tex et 5.10 -2 N/Tex, la puissance et la section du rayon laser etant telles gue l'energie thermigue apportée soit comprise entre 1,41.105 J/m2 et 1,86.105 J/m2 pour une valeur de la sollicitation de traction de 2.10-2 N/Tex, respectivement 0 ,75.105 J/m2 et 1,2.105 J/m2, pour une sollicitation de traction de valeur 5.10-2 N/Tex.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0097618A1|1984-01-04|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1984-01-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DK JP US Designated state(s): DK JP US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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