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Perfectionnements aux matières textiles.
L'invention concerne les succédanés de la laine et les fils et tissus se composant en totalité ou en partie de ces succédanés et les procédés servant à les fabriquer.
La caractéristique de la laine naturelle est d'être composée de poils bouclésfins dont la surface est imbri- quée et donne lieu au rétrécissement et au feutrage de la laine lorsqu'on la mouille et permet de la sécher à l'état non tendu. La laine résiste à l'attaque par les acides dilués, mais non à celle des alcalis, c'est pourquoi on ne peut la teindre avec succès par des matières colorantes em-
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ployées en milieux alcalins, par exemple dans des teintures à la cuve, en particulier celles des types de l'indigotine ou de la thio-indigotine. Les laines de qualité très supé- rieure sont très chères, et cependant toutes les catégories de laines sont susceptibles d'être détruites par les larves des mites, à moins d'avoir subi un traitement spécial.
D'autre part, la laine possède d'excellentes qualités de souplesse et d'élasticité et conserve son état frisé, toutes proprié- tés très importantes au point de vue de la fabrication des tissus textiles avec la laine.
Malgré de nombreuses tentatives effectuées en vue d'obtenir des produits d'aspect semblable à la laine natu- relie en frisant, bouclant ou ondulant diverses fibres naturel- ..les ou artificielles, on n'a pas réussi jusqu'à présent à fabriquer des succédanés de la laine donnant réellement satis- faction. Dans tous les cas, les produits obtenus étaient tout-à-fait ,inférieurs à la laine naturelle, en particulier au point de vue de leur aptitude à conserver leur état frisé ou bouclé une fois mouillés.
L'invention a pour objet un succédané de la laine, donnant toute satisfaction et qui, non seulement soutient parfaitement la comparaison avec le produit naturel au point de vue de sa souplesse, de son élasticité et de son aptitude à conserver son état frisé, mais encore lui est supérieur à certains points de vue, par exemple de son aptitude à résis- ter aux alcalis et aux larves de mites, de ses caractéristi- ques de résistance et de son aptitude à prendre la teinture et à ne pas prendre de feutrage fâcheux, probablement parce que sa surface est exempte d'imbrication.
Les succédanés de la laine suivant l'invention et les fils et tissus se composant en totalité ou en partie
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de ces succédanés consistent en totalité ou en partie en un ou plusieurs filaments ou fibres intrinsèquement frisés ou bouclés, qui se composent en totalité ou en partie d'un ou plusieurs superpolymères synthétiques linéaires de condensa- tion, en particulier des superpolyamides.
Les superpolymères synthétiques linéaires de con- densation sont des composés polymères dont les molécules s'agencent suivant de longues chaînes par condensations mutuelles répétées de molécules bifonctionnelles dans une mesure telle qu'elles conviennent à la formation de fibres artificielles.
Dans le brevet américain n 2.071.250 du 3 juillet 1931 est décrite la formation de superpolymères synthétiques de condensation linéaire: 1) par estérification intermo- léculaire d'hydroxy acides pour former des polyesters; 2) par l'action d'acides bibasiques sur des alcools dihydriques pour former des polyesters; 3) par auto condensation d'amino acides ou de leurs dérivés pour former des polyamides ; par éthérification intermoléculaire des glycols pour former des polyéthers ; 5) par auto condensation d'acides bibasiques pour former des polyanhydrides; 6) par l'action de diamines sur des acides bibasiques et leurs dérivés pour former des polyamides et 7) par l'action des aldéhydes sur les glycols pour former des polyacétals.
Quoique toutes ces catégories de superpolymères conviennent à la mise en oeuvre de l'inven- tion, on donne la préférence aux superpolyamides des types 3) et 6) et en particulier à ceux du type 6). Ces superpoly- amides sont encore décrits dans les brevets anglais n 461.236 et 461.237 du 9 mai 1935.
On donne facilement aux superpolymères la forme de filaments en les filant à travers des filières appropriées.
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Le procédé auquel on donne la préférence consiste à filer les superpolymères à partir de l'état de fusion dans des condi- tions non oxydantes, c'est-à-dire en mettant la masse fondue à l'abri de l'oxygène, mais non nécessairement les filaments filés. Pour empêcher une nouvelle condensation pendant le filage de la masse fondue et pour normaliser le produit, il est avantageux de faire usage de superpolymères dans lesquels la polymérisation a été arrêtée au degré de poly- mérisation voulu, en incorporant à la masse-de la réaction formant le polymère, une ou plusieurs substances tendant à détruire le caractère réactif bifonctionnel du polymère.
On peut arriver à ce résultat, ainsi qu'il est décrit plus par- ticulièrement à propos des polyamides du type diamine-acide bibasique dans la demande de brevet anglais n 14.039/37 du 20 mai 1937, en prévoyant un léger excès soit de diamine, soit d'acide bibasique, ou en ajoutant une faible proportion d'un réactif mono fonctionnel formant une amide, tel qu'une' monoamine où un acide mono carboxylique.
La limite jusqu'à laquelle il convient de laisser s'accomplir la réaction de condensation doit être déterminée empiriquement pour chaque polymère considéré, mais est assez facile à contrôler par une détermination périodique de la viscosité intrinsèque du produit de la réaction. La visco- cité intrinsèque est définie par l'expression loge @ r, dans laquelle # r est le quotient de la viscosité d'une solu- tion du polymère dans le métacrésol à 0,5 % par la viscosité du métacrésol dans les mêmes unités et à la même température, et C est la concentration en grammes de polymères dans 100 cm3 de solution.
La viscosité intrinsèque est un indice du poids moléculaire du polymère; dans le cas des polyamides, les po- lymères dont la viscosité intrinsèque est comprise entre 0,5
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et 2,0 et de préférence entre 0,6 et 1,0, sont ceux qui con- viennent le mieux aux applications de l'invention.
Les filaments ou fibres qui conviennent le mieux sont ceux qui consistent en totalité ou en partie en une ou plusieurs superpolyamides synthétiques linéaires de condensa- tion dérivées des diamines ayant pour formule NH2CH2R CET NH2 et des acides carboxyliques ayant pour formule HOOCCH2R'CH2COOH, dans lesquelles R et R' sont des radicaux hydrocarbonés bi- valents exempts d'aliphatiques non saturés et R possède une chaîne contenant au moins deux atomes de carbone.
Ainsi qu'il a été indiqué dans les brevets préci- tés, les filaments formés de ces superpolymères et en parti- culier des superpolyamides possèdent la propriété remarquable de s'allonger sous forme de fibres orientées, lorsqu'on leur fait subir des efforts pendant qu'ils sont à l'état solide.
Cette propriété est appelée "étirage à froid". Les filaments de polyamide sont généralement susceptibles de s'étirer à froid à une longueur égale à quatre à sept fois leur longueur normale, quoique, d'une manière générale, un allongement d'environ trois à quatre fois leur longueur soit suffisant. Ces fibres orien- tées ressemblent de près à la soie naturelle par plusieurs de leurs propriétés et sont supérieures à la rayonne ordinaire viscose et à l'acétate à plusieurs points de vue. Elles peu- vent être facilement tissées ou tricotées, à l'état de tissus et facilement teintes ou délustrées. Pendant le tissage ou le tricotage, les fibres sont évidemment légèrement courbées et tordues mais les fibres elles-mêmes ne se comparent pas avec la laine au point de vue de leur aspect.
Les tissus ainsi fabriqués ne ressemblent pas non plus aux tissus de laine.
Suivant l'invention, on prépare les succédanés de la laine en question en frisant ou bouclant un ou plusieurs
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filaments ou fibres composés en totalité ou en partie d'un. ou plusieurs superpolymères synthétiques linéaires de conden- sation, en particulier de superpolyamides, indépendamment ou en supplément des opérations ordinaires de filature, tricotage ou tissage.
La frisure ou le bouclage peuvent se faire par un grand nombre de moyens ...et peuvent rappliquer à des fila- ments ou fibres de presque tous les diamètres. Cependant, il est préférable d'employer des filaments ou fibres dont le denier est voisin de 0,5 à 20,0. Pour obtenir un produit semblable à la laine, il faut faire subir aux filaments ou . fibres au moins quatre frisures ou bouclages par pouce (2,54 cm.) et il est avantageux de leur en faire subir 20 à 40 par pouce.'Les produits les plus avantageux ont un "rapport de frisure" au mois égal à deux, ce qui veut dire que le rapport entre leurs lon- gueurs à l'état rectiligne et à l'état frisé est au moins égal à deux.
Pour pouvoir servir aux applications textiles, les produits doivent avoir un point de fusion supérieur à 110 C, de façon à résister à l'action de l'eau chaude. Les produits les plus avantageux ont un point.de fusion supérieur à 220 C.
Il est important que la frisure ou le bouclage ainsi subis par les produits soient permanents et pour arriver à ce résultat avec certitude, il convient généralement de faire subir aux filaments ou fibres, avant ou après leur frisure ou leur bouclage (de préférence après) un traitement de "stabilisation" consistant par exemple à les chauffer pen- dant quelques minutes par de l'eau chaude ou de la vapeur, de préférence à une température comprise entre 100 et 200 C.
La vapeur saturée est particulièrement efficace. L'eau chaude peut aussi être remplacée par des solutions aqueuses diluées
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de phénols et d'acide formique. On peut aussi employer comme agents de stabilisation des liquides chauds ou des vapeurs exerçant une légère action de gonflement sur les filaments, par exemple des alcools. La chaleur sèche à une température de 100 à 150 C exerce aussi une certaine'action stabilisante.
Pour pouvoir déterminer et comparer le degré de permanence de la frisure'des filaments, on a élaboré un procédé d'essai qui consiste à charger la fibre frisée d'un poids équivalent à 0,03 gramme par denier et à plonger la fibre dans l'eau à 60 C. On retire la fibre de l'eau après une durée d'immersion de 30 secondes, on enlève la charge et on laisse sécher la fibre. Les mesures effectuées au cours de ces essais permettent de calculer le "pouvoir de conserva- tion de la frisure" de la fibre en centièmes en multipliant par 100 le quotient de la différence entre la longueur recti- ligne initiale et la longueur -,de la fibre frisée ayant subi l'essai par la différence entre la longueur rectiligne initiale et la longueur initiale de la fibre frisée.
Basé sur cet essai, le pouvoir de conservation de la frisure des laines artificielles décrites antérieurement est très faible (inférieur à 40 % et généralement inférieur à 25 %), tandis que le pouvoir de conservation des fibres de polyamides décrites ci-dessus est pratiquement égal à 100 %. Pour faire apparaître plus nettement les différences qui existent entre les fibres obtenues suivant diverses variantes de l'invention, on a élaboré un procédé d'essai plus rigoureux. Cet essai consiste' à allonger les fibres frisées jusqu'au moment où les frisures disparaissent et à leur faire subir ensuite un allongement supplémentaire de 10 % basé sur la longueur de la fibre rectiligne.
On plonge les fibres ainsi allongées dans l'eau bouillante pendant 30 secondes, on les en retire
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et on les laisse sécher à l'état non tendu. Le¯pouvoir de récupération de la frisure dans des conditions aussi ri- goureuses appelé pouvoir de récupération après allongement" s'exprime en centièmes en multipliant par-100 le quotient de la différence entre la longueur rectiligne initiale et la longueur de la fibre ayant récupéré sa frisure par la différence entre la longueur rectiligne initiale et la lon- gueur initiale de la fibre frisée.
Le pouvoir de récupération après allongement des laines artificielles connues antérieu- rement est pratiquement égal à zéro, tandis que celui de la laine polyamide décrite ci-dessus ayant subi un traitement de stabilisation, est supérieure à 40 % et d'habitude voisin de 75 à 100 %. Ce pouvoir est voisin de 100 pour la plu- part des laines naturelles. Cependant dans certaines condi- tions, la frisure de la laine polyamide de l'invention est plus permanente que celle de la laine naturelle.
Si on allonge la laine polyamide jusqu'au moment où les frisures disparaissent et si on lui fait subir un allongement supplé- mentaire de 10 %, si ensuite on la maintient sous tension pendant trois jours et si on fait cesser cette tension, la presque totalité des frisures se reforme, tandis que ce traitement détruit presque complètement la frisure de la laine naturelle.
Le procédé de préparation des succédanés de la laine faisant l'objet de l'invention, auquel on donne la préférence est caractérisé par le séchage sous faible ten- sion des filaments ou fibres de polyamides linéaires syn- thétiques de condensation étirés à froid et contenant un agent de gonflement modéré volatil. L'agent de gonflement modéré est une substance qui fait gonfler légèrement la polyamide, mais ne la dissout pas. Ceux auxquels on donne la
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préférence sont des corps hydroxylés non solvants, tels que l'eau, qui de préférence sont facilement volatils.
On peut aussi faire usage d'autres agents de gonflement, tels que l'aniline et on peut, s'il y a lieu remplacer les corps à point d'ébullition élevé de cette catégorie par un corps non solvant à point d'ébullition plus bas, tel que l'acétone, avant de sécher les fibres ou filaments traités.
Les fibres frisent spontanément pendant qu'elles sèchent. Si on le désire, on peut les couper en brins, de faible longueur , c'est-à-dire de la longueur des étoupes, avant de les faire friser .ou après. La frisure obtenue est de nature principalement hélicoïdale, le sens d'enroulement des hélices changeant en des points séparés par des inter- valles irréguliers le long de la fibre, ces intervalles étant ordinairement de 2 à 10 mm. A l'état non tendu, les fibres contiennent généralement de 20 à 40 frisures par pouce de longueur (25,4 mm.). Les fibres subissent un fort retrait (10à 20 %)pendant l'opération de séchage. Le rapport entre la longueur rectiligne de la fibre et la longueur de la fibre frisée est généralement compris entre 4 pour 1 et 2 pour 1.
Pour que l'opération de la frisure spontanée préci- tée s'effectue avec succès, il est nécessaire d'employer des filaments ayant été convenablement préparés ou traités.
On peut appliquer deux procédés généraux pour faire acquérir au filament la. propriété de friser spontanément. L'un con- siste à faire subir aux filaments préparés d'une manière quelconque un traitement thermique ("conversion") de courte durée, et l'autre à filet les filaments dans des conditions particulières. Le second paraft être une variante du premier, dans lequel la conversion s'effectue pendant le filage. Ces procédés sont décrits ci-après en tant que s'appliquant parti--
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culièrement aux superpolyamides.
Le premier procédé, dont les exemples 1 à 3 donnés ci-aprèsconstituent des applications, consiste à faire subir aux filaments de polyamide préparés par un procédé quelconque, un traitement thermique de courte durée appelé "conversion", étant donné qu'il transforme les filaments en quelque sorte en leur faisant prendre une forme qui les rend susceptibles de friser spontanément. La conversion peut être effectuée en chauffant les filaments dans un-gaz, une vapeur ou un liquide.
Par exemple des procédés commodes consistent à chauffer les -filaments dans l'air à 130 C., pendant 30 minutes, dans la va- peur à 150 C. pendant trois minutes, ou dans l'huile à 145 C. pendant une demi-seconde. On peut faire subir le traitement de conversion à des filaments non étirés ou à des filaments ayant subi un étirage à froid partiel. Il est évident qu'il existe une grande latitude dans les conditions de chauffage possibles et que les conditionsles plus avantageuses va- rient suivant les différents polymères.
Pour obtenir les meilleurs résultats, il convient de mouiller les filaments avec un liquide exerçant une action de gonflement modérée sur ces filaments, dans les conditions de la conversion, c'est-à-dire de. l'eau, du méthanol, de l'éthanol, de l'iso- propanol, ou de l'aniline. Le degré de gonflement résultant de l'action de ces agents est très faible, par exemple dans le cas de l'eau, ce degré est égal à 2,5 %,c'est-à-dire que les dimensions du filament augmentent de 2,5 %. Si les fila- ments ne sont pas mouillés, lorsqu'on leur fait subir la con- version, il faut leur faire subir ensuite un étirage à froid aprèsles avoir mouillés, séchés partiellement et pendant qu'ils sont en cours de séchage complet.
Le procédé de conversion auquel on donne la préféren
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ce consiste à mouiller les filaments avec un corps hydroxylé qui ne dissout pas la polyamide avant de leur faire subir la conversion et à faire passer rapidement le filament mouillé à travers un bain de liquide chaud. A titre d'exemples d'agents (bains) de conversion appropriés, on peut citer les hydrocarbu- res, hydrocarbures chlorés, alcools polyhydriques, esters, éthers, mercure et métal de Wood fondu. De préférence l'agent de conversion liquide ne doit pas être volatil à la tempéra- ture et à la pression auxquelles on opère la conversion. La conversion peut aussi s'effectuer en faisant passer les fila- ments mouillés par une fente ou tube capillaire chauffé.
La température à laquelle on opère la conversion et la durée de l'exposition des filaments à l'action de l'agent de conversion dépend, entre autres choses, du liquide qui a ser- vi à mouiller les filaments et de la nature de l'agent de con- version. Par exemple, s'il s'agit de convertir des filaments mouillés avec de l'eau en les faisant passer dans l'huile minérale chaude, la température la plus avantageuse est comprise entre 140 et 165 C. et la durée de contact la plus avantageuse varie de 0,5 seconde à 140 C. à 0,2 seconde à 165 C.
D'autre part, s'il s'agit de convertir des filaments mouillés avec du méthanol en les chauffant dans le tétràchloroéthylène, la température la plus avantageuse est comprise entre 100 et 110 C et la durée de contact varie d'environ 0,4 secondeà la tem- pérature la plus basse à 0,2 seconde à la température la plus élevée. Etant donné que les filaments mouillés étirés à froid subissent un fort retrait (15 à 30 %) pendant la conversion, il est nécessaire de régler la vitesse à laquelle on introduit les filaments dans le bain de conversion et on les en fait sortir pour tenir compte de ce retrait.
Apres la conversion., on débarrasse les filaments de
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l'agent de conversion. Si les filaments ont été étirés à froid avant de subir la conversion,un nouvel étirage à froid n'est pas indispensable. Cependant, pour obtenir un produit de toute première qualité, il convient de lui fairé subir un second étirage à froid, la manière d'opérer à laquelle on donne la préférence consistant à lui faire subir un étirage avant (étirage préliminaire) et après (éti- rage supplémentaire) la conversion. Le degré d'étirage à froid que subissent les filaments après la conversion dépend du degré d'étirage qu'ils ont éventuellement subi avant la conversion.
S'ils n'ont subi aucun étirage à froid antérieur, les meilleurs résultats sont obtenus avec un degré d'étirage compris entre 100 et 300 %. S'ils ont subi un étirage préli- minaire le degré d'étirage supplémentaire doit être tel que l'étirage à froid total atteigne de 200 à 400 %. On leur fait subir l'étirage supplémentaire après les avoir mouillés avec un agent de gonflement modéré, par exemple de l'eau ou un alcool à point d'ébullition plus bas. Puis on fait sécher les filaments mouillés étirés à froid sous une faible tension, et ils frisent spontanément à un moment critique de l'opération de séchage correspondant généralement à celui où la teneur en eau ou en liquide devient inférieur à 4 % environ.
On accélère le séchage en lavant les filaments, avant de les sécher, avec un corps non solvant facilement volatil, tel que l'acétone, qui se 'mélange avec l'agent de gonflement.
Le second procédé, dont les exemples suivants 4 à 8 constituent des applications, consiste à filer les filaments à partir du produit fondu, en employant une polyamide de vis- cosité intrinsèque relativement faible ou moyenne de préférence comprise entre 0,65 et 1,00 et en opérant à une température-dè la masse fondue aussi basse que possible et restant-compatible -
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avec un filage facile, généralement supérieur de 5 à 30 C. au point de fusion de la masse du polymère.
Par exemple, dans le cas de la polyhexaméthylène adipamide (point de fusion 263 C. à l'abri de l'oxygène) la viscosité intrinsèque choisie de préférence est comprise entre 0,65 et 0,85 et la température de filage de la masse-fondue choisie de préférence est com- prise entre 270 et 285 C. Les filaments ainsi obtenus, après avoir subi de préférence un vieillissement de courte durée, sont mouillés avec un agent les faisant légèrement gonfler, de préférence un corps hydroxylé non solvant, tel que l'eau ou un alcool monohydrique à bas point d'ébullition, puis éti- rés à froid. En séchant à l'état non tendu, ces filaments fri- , sent spontanément.
Pour obtenir le degré maximum de frisure, il convient de ne faire subir aux filaments qu'un étirage à froid partiel, c'est-à-dire inférieur à l'étirage maximum possible. L'étirage à froid compris entre 150 et 350 %, en une ou plusieurs phases, est généralement celui qui convient le mieux.
On suppose que ce phénomène singulier de la frisure spontanée est dû à la différence qui existe entre les états de tension des portions intérieures et extérieures des fibres.
Lorsqu'on fait sécher les fibres à l'état non tendu, on constate qu'elles subissent un retrait et en même temps qu'elles prennent une forme frisée, due.probablement à la tendance qu'ont ces tensions à s'égaliser, en d'autres termes, il semble que le degré de retrait n'est pas le même dans les portions extérieures et intérieures. Le retrait que subissent les fibres pendant qu'elles frisent est beaucoup plus fort que lorsqu'on sèche des filaments non étirés ou des fibres étirées à froid ne frisant pas. Comme les polymères synthétiques de condensation linéaire sont cristallisés, on peut supposer que les tensions
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ou défauts d'homogénéité entre les portions intérieures et extérieures des,fibres-sont dus à une différence de dimensions ou de forme cristallines.
La frisure résultant de l'opération de frisure spontanée est suffisamment permanente pour un grand nombre d'applications. En générale ce sont les produits qui ont subi la "conversion" au cours de leur préparation qui possèdent le plus fort "pouvoir de récupération de la frisure après s allon- gement" et, parmi eux, ceux qui ont été étirés avant la con- version. On obtient un produit possédant un pouvoir de récu- pération âpres allongement extraordinaire (supérieur à 90 %) en faisant subir une conversion par le tétrachloroéthylène à des filaments étirés au préalable mouillés avec du méthanol, suivi d'un étirage supplémentaire de faible grandeur. Ce produit n'exige pas de stabilisation ultérieure.
Cependant, dans la plupart des autres cas, il est avantageux de faire subir aux produits frisés un traitement de stabilisation, de préférence par la vapeur saturée, car ce traitement augmente leur "pouvoir de récupération de la frisure après allongement" jusqu'à une valeur atteignant pratiquement 100 %.
EXEMPLE 1.
On fait passer un fil de denier 95 à 10 filaments, mouilléà l'eau,préparé en partant-de filaments de polyhexa- méthylène adipamide (de viscosité intrinsèque égale à 0,95), qui ont été étirés à 100 % à l'état mouillé, dans une huile minérale légère chauffée à 150 C., à une vitesse telle que la durée de contact soit à péu près égale à un quart de seconde.
On élimine l'huile des filament s'en les lavant avec du savon et de l'eau. Puis on étire à froid une seconde fois le fil à 125 %, lorsqu'il est encore mouillé. On l'essore par centri- fugeage, on le lave avec de l'acétone et on le fait passer
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entre des cylindres presseurs pour éliminer l'excès d'acétone et d'eau. En sortant des cylindres presseurs le fil mouillé par l'acétone est repris par un aspirateur pneumatique qui le projette à une vitesse de 365 mètres par minute au sommet d'une tour verticale de 2,74 mètres de longueur et de 7,6 cm de diamètre. On fait passer de bas en haut dans la tour un courant d'air presque suffisant pour supporter le poids du fil. Dans ces conditions, le fil se sèche dans la tour et frise spontanément.
En arrivant à la base de la tour, le fil frisé est reçu sur une courroie sans fin en mouvement qui circule à une vitesse inférieure à celle à laquelle le fil s'est déposé, de façon à protéger la frisure. La courroie transporte le fil à travers un tuyau horizontal rempli de vapeur saturée à 100 C. La longueur du tuyau de vapeur est telle que le fil reste en contact avec la vapeur pendant 20 secondes environ. Le fil sortant du tuyau de stabilisation s'enroule sur une bobine. Son "pouvoir de conservation de la frisure" était égal à 100 $, son "pouvoir de récupération de la frisure après allongement" était égal à 60 % et sa ténacité était égale à 1,6 gramme par denier, basée sur le denier du fil frisé à l'état rectiligne.
En prolongeant le traitement par la vapeur, on a amélioré son ttpouvoir de récupération aprèsallongement".
EXEMPLE 20
On trempe dans l'eau un fil non étiré de denier 300 à 30 filaments en polyhexaméthylène adipamide de viscosité intrinsèque égale à 0,86, on l'étire à froid à 200 % et on l'enroule sur une bobine-. On sèche le fil sur la bobine, puis on le trempe dans du méthanol pendant 15 minutes environ. On fait passer le fil mouillé avec le méthanol de la bobine à une vitesse de 30,5 mètres par minute à travers un bain de
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15,2 cm contenant du tétrachloroéthylène à 105 C.
Le fil sortant du bain s'enroule sur une bobine et on le laisse reposer jusqu'à ce qu'il soit à peu près complè- tement exempt de tétrachloroéthylène. Puis on plonge la bobine dans l'eau et on étire à froid le fil à 40 %. On l'essore par centrifugeage et on le lave avec de l'acétone pour éliminer la plus grande partie de l'eau. On fait ensuite passer le fil mouillé par l'acétone à une vitesse de 365 m. par minute entre des rouleaux presseurs, puis au moyen d'un aspirateur pneu= matique au sommet d'une tour verticale de 2,74 mètres de lon- gueur et de 7,6 cm. de diamètre. La fonction de l'aspirateur consiste à diriger le fil sortant des cylindres presseurs au sommet de la tour verticale dans laquelle le fil se sèche et frise spontanément. En sortant de la tour où. il frise, le fil. s'enroule dans un emballage approprié.
Le produit obtenu était très fortement frisé, le rapport entre sa longueur à l'état rectiligne et frisé étant d'environ 3,5. Il possédait en outre, un excellent "pouvoir de récupération après allongement" (95 rendant inutile un traitement de stabilisation ultérieur EXEMPLE 3.¯
On trempe dans l'eau un fil non étiré de denier 240 à 30 filaments; de polyhexaméthylène adipamide puis on le fait passer à une vitesse de 15,25 m. par minute dans un tube capillaire de 1,22 mètre de longueur et de 0,35 mm. de diamètre, : chauffé à 180 C. Le fil ayant subi la conversion est ensuite plongé de nouveau dans l'eau, étiré à froid à 150 %', puis en- roulé sur un dévidoir à écheveaux.
On enlève le fil mouillé du dévidoir, on le lave à l'acétone et on le sèche sous une faible tension. Le fil frisé ainsi obtenu est stabilisé par un traitement par la vapeur saturée à 120 C. pendant 20 minutes.
Le produit obtenu possède un degré élevé de frisure et un
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excellent "pouvoir de conservation de la frisure".
EXEMPLE 4.
On file à l'état fondu de la polyhexaméthylène adipamide, ayant une viscosité intrinsèque de 0,73 et un point de fusion de 263 C., à une température d'environ 277 C, dans une atmosphère d'azote exempt d'oxygène, sous une pression de 4,9 kg/cm2, pour la transformer en filaments à peu près de denier 22. On trempe les filaments dans l'eau et on les étire à froid à 250 %. Les fibres ainsi obtenues sont de denier six.
Puis on fait passer les fibres mouillées sans tension de haut en bas dans un tube métallique chauffé, dans lequel l'air est à une température d'environ 80 C., de façon à sécher les fibres. Les fibres frisent spontanément pendant qu'elles sè- chent de façcnà former un fil analogue à la laine composé de fibres à frisure hélicoïdale inverse. Puis on enroule le fil semblable à la laine sans serrage sur une bobine et on le chauffe pendant 20 minutes à 120 C. en présence de vapeur satu- rée pour stabiliser la frisure. Le fil obtenu possède un "pouvoir de conservation de'la frisure" d'environ 100 %, un "pouvoir de récupération de la frisure après allongement!! de 82 une té- nacité de quatre grammes par denier, basée sur le denier à la rupture.
Il contient plus de 10 frisures par pouce (25,4 mm.).
Il peut être tricoté sous forme de tissu ayant l'aspect de la laine, quoique moins lourd qu'un tissu obtenu avec une quantité correspondante de laine naturelle. Ses caractéristiques laineu- ses ne sont pas détruites par le lavage.
EXEMPLE 5.
On recueille sur une bobine des filaments à peu près de denier 13 préparés comme dans l'exemple 4, on les plonge dans l'eau pendant plusieurs heures, puis on les étire à froid en les enroulant sous tension sur une seconde bobine que l'on
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maintient mouillée et dont la vitesse tangentielle est 2,75 fois plus grande que celle de la première bobine. On traite les fibres ainsi formées par l'eau bouillante pendant 30 mi- nutes, puis on les enlève de la bobine et on les laisse sé- cher; elles frisent alors spontanément en fournissant des fibres semblables à la laine comportant environ 30 frisures hélicoïdales par pouce (2,54 om.). Puis on traite les fibres frisées pendant deux minutes par l'air chauffé à 130 C.
Le "pouvoir de récupération après allongement de ces fibres" est d'environ 90 %, alors que les fibres préparées de la même manière, mais n'ayant pas subi le traitement par l'eau bouillante à aucun moment de leur préparation ont un "pouvoir de récupération aprèsallongement" inférieur à 10 %.
EXEMPLE¯6.¯
On file à partir de l'état fondu à une tempéra- ture d'environ 245 C. la polydécaméthylène adip:amide sta- bilisée possédant une viscosité intrinsèque de 0,74 et un point de fusion de 238 C. Après les avoir laissé vieillir pendant quelque temps, on mouille les filaments ainsi obtenus avec de l'eau, on les étire à froid à 175 %, on fait cesser la tension lorsqu'ils sont encore mouillés, et on les laisse sécher. Les frisures apparaissent dans les fibres à l'état non tendu en 20 secondes sans séchage artificiel. Le chauffage des fibres à l'état non tendu accélère l'apparition de la frisure. On stabilise la frisure en chauffant les fibres en présence de vapeur saturée à 120 C. pendant 20 minutes.
Les fibres semblables à la laine ainsi obtenues ont un "pouvoir de conservation de la frisure" d'environ 100 %, un "pouvoir de récupération de la frisure après allongement de 76 % et un allongement résiduel de 121 %.
EXEMPLE 7.
On laisse vieillir pendant plusieurs heures un fil
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(non étiré) à 60 filaments comportant 1,06 torsion par centi- mètre préparé en partant de filaments obtenus par filage à l'état fondu à 277 C environ de polyhexaméthylène adipamide de viscosité intrinsèque égale à 0,75, on le mouille légère- ment avec de l'eau et on l'étire à froid à 175 %. Puis on enroule le fil étiré mouillé sur un dévidoir à écheveau, on l'enlève du dévidoir,on le plonge deux fois dans l'acétone et on le laisse sécher à l'état non tendu. Les fibres de l'éche- veau frisent spontanément. Puis on fait arriver un jet de va- peur sur l'écheveau et on le traite pendant 20 minutes à 120 C par la vapeur saturée.
On déroule l'écheveau sur une moulineuse le tordant à raison de 1,06 torsion par centimètre. Le fil ainsi obtenu est de denier 270. On l'utilise pour tisser un tissu comportant 24 fils par centimètre de rayonne filée for- mant la chaîne (retors à deux bouts n 36). La trame ou remplis- sage étant formée par le succédané de laine, en tissant un sergé 2/2 de 19 duites par centimètre. On prépare un autre tissu de la même manière en employant comme fil de trame un fil de laine peignée de denier 295 et on fait subir aux deux tissus un traitement de finissage consistant à les ramer, puis à les décatir en faisant agir une pression de vapeur de
3,87 kg/cm sur le cylindre pendant 10 minutes à les sécher pendant 10 minutes et à les refroidir dans le vide.
Puis on dégraisse les tissus, d'abord à l'eau froide puis en les chauf- fant à 50 C. environ, en utilisant un détersif pendant 30 minu- tes,suivi d'un lavageà l'eau chaude à 50 C. pendant 15 mi- nutes et d'un traitement de blanchiment par le peroxyde à 50 C.
.pendant 20 minutes. Une foie lavés de nouveau à l'eau chaude et à l'eau froide, les tissus sont séchés dans une essoreuse centrifuge et dans un séchoir à air chaud, puis on les rame une seconde fois. Le tissu à trame en superpolyamide soutient
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avantageusement la. comparaison au point de l'aspect et du toucher avec le tissu à trame en laine peignée. Le tissu en superpolyamide se teint facilement. Il a pu être teint à l'indigo et autres teintures de cuve similaires avec des teneurs en alcali et en hydrosulfite qui auraient endommagé le tissu à trame en laine peignée.
EXEMPLE 8.
On file de la polyhexaméthylène adipamide de visco- sité intrinsèque égale à 0,81 dans les conditions décrites dans l'exemple 4, en filaments chacun de denier 18, on les enroule sur une bobine, on les laisse vieillir pendant quelque temps, on les plonge dans l'eau et on les étire à froid à 100 % encore mouillés. On étire de nouveau à 150 % les filaments mouillés,ce qui représente un étirageà froid total de 400 ' basé sur la longueur initiale.
Les filaments étirés étant détendus et en train de sécher frisent spontanément en-four- nissant des fibres comportant environ 20 frisures hélicoï- dales par pouce (2,54 cm), le rapport entre leurs longueurs à l'état rectiligne et à l'état frisé est égal à 3,5 et leur ténacité à 5 grammes par denier basée sur leur denier à la rupture.
Quoique les produits de l'invention auxquels on donne la préférence, au point de vue de leurs caractéristiques laineuses et de la permanence de la frisure, soient préparées par l'opération de frisure spontanée, dont les exemples pré- cités sont des applications, on peut préparer des succédanés de la laine donnant satisfadtion en partant de filaments et fibres de superpolymères par d'autres procédés. Quelques procédés typiques sont décrits ci-après.
L'un deux consiste à tordre ensemble plusieurs filaments non étirés ou partiellement étirés de façon à former'
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un fil, à étirer à froid le fil, puis à le tordre dans le même sens, à stabiliser la. torsion ainsi donnée, puis à tordre le fil en sens inverse de la torsion initiale. Le procédé peut aussi être appliqué à des filaments étirés sans la phase intermédiaire d'étirage à froid.
EXEMPLE 9.
On prépare trente filaments non étirés, à peu près de denier 20 chacun par filage à l'état fondu de polyhexamé- thylène adipamide de viscosité intrinsèque égale à 0,88 et on en forme un fil en leur donnant à peu près une torsion par 2,54 cm. de longueur. Avec cinq épaisseurs de ce fil on forme un fil plus gros à qui on donne environ 20 torsions par 2,54 cm. de longueur pour obtenir un fil noué uni de longueur contractée d'environ 50 %. On l'étire à froid à 170 $ et on lui donne une torsion supplémentaire de 8 tours par 2,54 cm. de longueur. Puis on l'enroule sur une bobine , et on le traite par l'eau bouillante pendant quelques mi- nutes pour stabiliser la torsion.
On enlève le fil de la bobine et on le détord de façon à retrouver les cinq fils élé- mentaires auxquels on donne une nouvelle torsion d'environ quatre tours par 2,54 cm. de longueur en sens inverse de la torsion initiale. On obtient ainsi un produit semblable à la laine dans lequel les fibres sont frisées en hélice.
Si¯au lieu de filaments non étirés, on ne prend que des fibres étirées et si on n'étire pas ensuite le fil à froid, on obtient un fil frisé, mais toutes les frisures tendent à devenir rectilignes avec le même allongement, lors- qu'on fait subir une tension au fil. Par contre, si on étire ou allonge le fil tors, ainsi qu'il est décrit dans l'exemple précédent, les frisures qui en résultent sont suffisamment
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irrégulières pour que le fil final comporte des fibres frisées qui ne deviennent pas toutes rectilignes avec le même allon- gement.
On obtient un fil d'un type nouveau en faisant usage dans le procédé de l'exemple 9 d'un mélange de filaments dont certains peuvent subir un étirage à froid plus fort que d'autres. En opérant ainsi, quelques filaments tendent à se rompre pendant l'opération d'étirage à froid suivante.Par exemple si on incorpore 30 % de fibres étirées dans les fils élémentaires de l'exemple 9, elles se rompent lorsqu'on étire ensuite le fil à froid, ce qui a pour effet de faire apparaître .un certain nombre de bouts de fibres en saillie sur le fil et contribue à donner un aspect laineux au produit. Pour obte- nir un fil avec de nombreux bouts de fibres détachés., on l'é- tire à froid par courtes sections à la fois, par exemple en l'étirant entre deux bobines voisines l'une de l'autre et tournant à des vitesses tangentielles différentes.
D'autres procédés de frisure ou de bouclage auxquels on peut avoir recours consistent dans la frisure par roue dentée, dans laquelle les fibres sont serrées entre des crémaillères ou roues dentées engrenant ensemble et chauf- fées dans cette'position de préférence en présence de vapeur saturée à une température de 100 à 150 C. On peut aussi faire passer les fibres mouillées d'une manière continue entre des roues dentées chauffées engrenant ensemble. On peut aussi friser les fibres en lesenroulant elles ou les fils formés avec elles autour d'un fil ou mandrin approprié, ayant de préférence un diamètre inférieur à 5 mm. et en faisant subir aux fibres dans cette position un traitement thermique de préférence en présence de la vapeur.
On peut se contenter de chauffer les fibres mouillées ainsi enroulées dans cette posi- tion.
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EXEMPLE 10.
On trempe complètement dans l'eau un fil à 14 filaments, de denier 84, consistant en fibres étirées à froid à 315 % de polyhexaméthylène adipamide et ayant une ténacité de 4,7 grammes par denier à la rupture, puis on le fait passer lentement entre deux roues dentées en laiton à 32 pas de 15,2 cm de diamètre, engrenant ensemble et chauffées à 100 C. Les frisures ou dentelures que reçoit ainsi le fil sont stabilisées par l'action de la chaleur et de l'eau. Le produit comporte à peu près 10 frisures par 2,54 cm. de longueur. Un second traitement par la vapeur à 120 C. augmente la stabilité ou conservation des frisures.
EXEMPLE 11.
On mouille légèrement avec de l'eau un fil de po- lydécaméthylène adipamide composé de fibres orientées, chacune de denier 1,7, on l'enroule autour d'un fil de cuivre n? 14, on le plonge dans l'eau pendant 90 minutes, on le retire, et on le chauffe dans un four à 100 C. pendant une heure. Le produit ainsi obtenu a sept frisures par 2,54 cm. de longueur.
Au lieu de plonger le fil dans l'eau, on peut l'immerger dans une solution de phénol à 3,7 %. Si la polyamide contient un délustrant,tel que du bioxyde de titaneà 5 % finement divisé, on obtient un article mat semblable à la laine.
EXEMPLE 12.
On prend des fibres formées par étirage à froid (à 145 %) de filaments préparés par filage à froid d'une so- lution à 29 % de polyhexaméthylène adipamide (viscosité in- trinsèque 1,35) dans l'acide formique, dans des conditions telles qu'une certaine quantité d'acide formique soit retenue dans les filaments, ces fibres étant de denier 1,5 et ayant une ténacité de 2,5 grammes par numéro, on les enroule sur un
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petit fil et on les chauffe dans l'eau bouillante pendant 20 minutes. On obtient des fibres frisées dont le -'pouvoir de conservation de la frisure" est égal à 100 %.
On peut encore préparer des fibres ou filaments semblables à la laine directement en partant de superpoly- mères en masse ou en solution par filage électrostatique, c'est-à-dire en formant les filaments dans un champ électrique intense.
A titre d'exemples des superpolyamides spéciales covenant particulièrement aux applications de l'invention on peut citer les suivantes: polytétraméthylène adipamide, polytétraméthylène suberamide, polytétraméthylène sebacamide, polypentaméthylène
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sébacamide, polyhexaméthylène adipamide; polyhexaméthylène (3 .:.. méthyladipamide, polyhexaméthylène sébacamide, polyoctaméthylène
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adipamide, polydéceméthylène adipamide, p01ydécaméthylène para- phénylène diacétamide, et poly-para-xylylène sébacamide.
L'invention s'applique aussi aux superpolyamides préparées en partant des acides mono amino monocarboxyliques polymérisables ou de leurs dérivés formant des amides, tels que l'acide
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6-amino-capro'que, l'acide 7-aminoheptoi'que., l'acide 9-amino- nonanoïque, et l'acide 11-aminoundecanoïques.
Par exemple, en appliquant le'procédé de l'exemple 4 (température de filage 255 C.) à un polymère de viscosité stable ayant une viscosité intrinsèque de 0,72 obtenu en partant de l'acide 6-aminocaprbi- que, on obtient un produit semblable à la laine comportant de'30 à 40 frisures hélicoïdales sur 2,54 cm. de longueur, possédant un "pouvoir de récupération de la frisure après allon- gementtt égal à 78 % et une résistance à la traction de 4,3 grammes par denier, basée sur le denier à la rupture. L'inven- tion concerne aussi la préparation de fibres laineuses en partant
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de mélanges de superpolyamides formés d'avance.
Elle s'applique aussi aux interpolymères ou copolymères dérivés d'un mélange de réactifs formant des polyamides par exemple, un mélange de deux diamines avec un ou plusieurs acides carboxyliques, ou un mélange d'une diamine, d'un acide carboxylique et d'un acide amino.
Comme l'indique l'exemple 7, les fibres mouillées peuvent être plongées dans un liquide facilement volatil tel que l'acétone avant de friser. L'acétone remplace l'eau ou les autres agents de gonflement et accélère l'apparition des frisures. A titre d'exemples d'autres liquides susceptibles de remplacer l'acétone on peut citer les suivants: alcool méthylique, alcool éthylique, alcool isopropylique, diéthyl éther, méthyl éthyl cétone et dioxane, ainsi que des mélanges de divers liquides facilement volatils.
On voit, d'après la description qui précède, que l'invention fournit un procédé commode et économique de prépara- tion des fibres laineuses artificielles. Ces fibres laineuses artificielles, au moins dans le cas des superpolyamides, sont comparables à la laine naturelle au point de vue de la conserva- tion de la frisure, des propriétés calorifuges, des caractéristi- ques de teinture, et lui sont supérieures au point de vue de la résistance, de la stabilité à l'action de la chaleur, de l'uni- formité des caractéristiques, de l'absence de retrait et du faible pouvoir d'absorption de l'humidité. A l'encontre de la laine, les mites ne l'attaquent pas.
Les produits laineux arti- ficiels de l'invention sont stables à l'action de la chaleur à 150 C., tandis qu'à cette température la laine naturelle se décompose très rapidement en dégageant de 1',ammoniaque, de l'hy- drogène sulfureux et du bisulfure de carbone. Le procédé de fabrication des fibres artificielles de l'invention est de nature
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à permettre d'y incorporer facilement des agents de modifica- tion,par exemple des délustrants, des teintures, des charges, des pigments, des antioxydants, des huiles et des plastifiants.
Les fibres de l'invention, soit longues (continues), soit courtes (étoupes) peuvent être facilement transformées en fils.
Par exemple il est possible de fabriquer avec ces fibres des fils du type peigné. Un procède trèsavantageux de fabrication de fils semblables à la laine avec ces fibres consiste à faire arriver deux torons de ces fibres frisées dans une moulineuse à des vitesses différentes. On obtient un fil dont certaines fibres (celles du toron amené à la plus grande vitesse) ont une longueur rectiligne plus grande ..que les autres. Cette dif- férence de longueur est'avantageuse parce que les frisures ne s'étirent pas en ligne droite au même moment lorsqu'on fait agir une tension sur le fil. Ces fils peuvent être tricotés ou tissés sous forme de tissus, couvertures et similaires.
Si on le désire on peut employer d'autres types de fibres (conti- nues ou étoupes) ou de fils, par exemple de rayonne viscose, de rayonne acétate, de coton, de soie., de lin et de laine en com- binaison avec les fibres frisées ou fils de superpolyamide pour fabriquer des tissus mixtes". On peut aussi employer des fibres et fils de superpolyamide ordinaires c'est-à-dire non frisés .avec les produits de superpolyamide frisés. On peut préparer d'intéressants tissus feutrés en rassemblantsous forme de couche .compacte un grand nombre de filaments de super- polyamide mouillés pouvant friser, et en les laissant sécher et friser dans-cette position, de façon que les frisures s'en- trelacent en maintenant ainsi les fibres ensemble dans une âme en forme de mosarque..
Les produits décrits ci-dessus sont également utiles comme succédanés du duvet et garniture intérieure de meubles,
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oreillers, couvre-pieds. A l'encontre des autres laines synthé- tiques connues, le produit de l'invention, ne perd pas sa fri- sure lorsqu'on le mouille et le sèche. Cette propriété est extrêmement avantageuse. Un paquet de fibres de superpolyamide frisées, mouillées et écrasées se détend au lieu de rester en paquet comme le coton crêpé ou plissé, la rayonne viscose, la rayonne acétate ou tout autre succédané de la laina connu. Il en est de même pour les tissus correspondants.