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"Procédé perfectionné de filage à sec"
La présente invention concerne un procédé perfection- né de filage à sec de fils "spandex" ot, plus particulière- ment, un procédé de fabrication d'un fil "spandex" cohérent à plusieurs filaments en empolyant un procédé perfectionné de filage à $ce.
Jusqu'à présent, on fabriquait un fil "spandex" à plusieurs filaments on utilisant un procédé habituel de fi- lage à sec. Toutefois, le fil à plusieurs filaments vinai
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formé poscit de no!..:- arc probl,'w.. se :..0nip,',lvt et de troi- ter.t a- r :emr'f 'ij 1 ri> ,<;.1:- fH'T1'" i, filé à sec,
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ent générolement envidé sur une bobine, puis il est renvidé sur une autre bobine en vue de subir un traitement complément baire. Au cours de cette étape de renvidage, les fils "span- dex" à plusieurs filaments ont tendance à s'entremêler, ce qui donne parfois lieu à un relâchement ou une rupture inop- portune du fil.
De plus, étant donné que les fils à plusieurs filaments envidés ont généralement une section transversale elliptique, la qualité du produit soumis à un traitement com- plémentaire, par exemple recouvert d'un autre type de fil à filaments, est habituellement inférieure au point de vue uniformité.
Par contre, si les multifilaments filés à sec adhèrent ensemble, les inconvénients précités doivent évidemment être tous éliminés.
En conséquence, un objet de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication d'un fil "spandex" cohé- ' rent à plusieurs filaments, dont la section transversale est ronde et ne présentant aucun inconvénient lors de son renvi- , dage et de son traitement.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un nouvel appareil pouvant être utilisé dans la fabrication du fil "spandex" à plusieurs filaments mentionné ci-dessus. D'autres objets et avcntages de l'invention ressortiront de la descrip- tion et des revendications ci-après,
Suivant la présente invention, on a trouvé que l'on pouvait réaliser les objets ci-dessus, ainsi que d'autres en imprimant une fausse torsion aux fila à plusieurs filaments filés à sec, tendis que chaque filament possède toujours une propriété adhésive appropriée, afin de réaliser la cohérence . des filaments.
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1, r= e 1 ':1' an o ""e ' ln: 1ente invention, on pr'clwuî'1'e tout d t nbord. "tne soj-mion de filage préparée en
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dissolvent un polymère i7Î4WdWY dans un aolvent) par exemple la dïm6th7l-formz:mïde ou la d1méthyl-aoétamide, puis ea 1'<M6- trude à travers une filière, dons un tube de filage dons le-
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quel on introduit de l'oir chaud ou un EDZ inerte chut par le sommet ou un point tdjeoent à ce dernier. De le 4ortt$ lea fil;m;;tu aUcussa descendent dfns le tube en perdent le sol-
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vant par éva:o.tion et ils quittent le tube par 4a base.
Les iiltnen<s orr\iit du tube sont ensuite tordus pcar un diapoai- j tif de 1<.au?: 'oraion décrit ei-sprcs et, via des roule:ux à godets, ils sont recueillis sur une bobine sous forme d'un fil
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lion-,index" cohérent il plusieurs filuaenta. Le d1spoo1t1t de ±tusse torsion imprime un ;:;ouve;nunt rotatif oux !11ciments. conférent ninsi une torsion provisoire iux filunents du point 1 de contact avec le dispositif de fausse torsion jusqu'au point où les filaments sont recueillis dans le tube de fila- ge. En effectuant le procédé décrit ci-dessus, on peut avants- geusement obtenir un fil "sapndex" cohérent à plusieurs fila- ments.
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L' eXü!'c3i.Jn "'\"10 - "'''''re 3ptndex*t employée dona la présente spécifie )11,...:' .>, -ne un polymère formateur de fi- ; br".'a "sp-r3ex", qui -T- 'r' polyréro synthétique à longue chaîne constitue'. da .:o. :: 8 d'un polyuréthane sogmentb, comme défini par 1 Il ;..e .;r1c:...n Fédéral Trnde Commiso1on.. De* lors, un', i:narrj 3?:e cr:racti:ritld'1ue de le présente invention résid'* !le' le 1;it qu'un certain nombre de filtmonte "eptm-
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invention, les multifilaments sortent de la base du tube de ilage et ils sont amenés directement à un rotor annulaire, dans lequel les filaments sont mis en contact avec la surface intérieure du rotor, pratiquement en un pointa puis les fila- ents sont tirés vers le premier rouleau à godets tous un agle ne dépassant pas 45 , de préférence un angle de 4 il 40 p F rapport au sens d'entrée des filaments sur le rotor.
@, le point de contact avec le rotor ne doit pas être trop trenchant, ce qui risquerait d'endommager les fila- ments Co conditions ont maintenant été déterminées par la
Demandereson qui a effectué des études poussées sur la quali- té du produit et la facilité de l'opération.
La présente invention sera mieux comprise en se réfé- rant à la description détaillée ci-après et aux dessins anne- xés, dans lesquels : la figure 1 montre les positions (suivant la présente invention) du tube de filage (1), du rotor annulaire (4), des rouleaux à godets (6 et 7), ainsi que du rouleau d'entraîne- ment (9), tout en montrant également schématiquement le pro- cédé de fabrication d'un fil "spandex" cohérent à plusieurs filaments.
A la figure 1, un certain nombre de filaments, extru- dés à travers une filière (non représentée) et filés à sec dans le tube de filage (1), sont immédiatement soumis à une opération de fausse torsion, tandis que chèque filament pos- aède toujours une propriété adhésive.
En d'autres terme., ces filaments sont soumis à une ±russe torsion au moyen d'un rotor annlaire (4), les torsions dons une direction s'étan- dant du noint de contact des filaments avec le rotor (4) à ur. pont fixe (10) situé à l'intérieur (2) du tube de filage (1), tandis que les torsions scat d tordues entre le point
Ce contact des filament avec le rot 4) et le premier
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rouleau à godets (6), assurant ainsi une cohérence efficace la ces multifilamehts.
Le fil cohérent à plusieurs filaments (3) est soumis à un finissage sur un rouleau de finissage (5) et il est recueilli, via des rouleaux à godets ou d'alimenta- tion (6) et (?), sur une bobine (8) entraînée par un rouleau entraîneur (9).
Dans ce cas, le contact des filaments avec la surface intérieure du rotor annulaire (4) doit s'effectuer pratique- ment en un point, étant donné que la résistance aux filaments augmente avec l'accroissement de la longueur de contact et, lorsqu'on en utilise une plus grande, le position du point fixe précité (10) doit être rendue instable et variable, ce qui, à son tour, peut donner lieu à un produit irrégulier ou d'une qualité inférieure. Dans certains cas, l'emploi d'une plus grande longueur de contact peut donner lieu à une porte complète de la tension exercée sur les filaments entre le rotor et la filière, ce qui donne lieu à une interruption de toute l'opération.
En ce qui concerne le rotor annulaire emy vé dans la mise en oeuvre de l'invention, on peut utiliser avec suc- cès n'importe quel anneau assurant un point de contact effi- cace avec les filaments passant à travers. Comme rotors annu- laires typiques, il y a ceux représentés dans les figures 2, 4 et 5. Comme on l'a déjà mentionné ci-dessus, les filaments doivent être déplacés du rotor annulaire (4) à un rouleau à godets (6) sous un angle défini (a) par rapport au prolonge- ment de la ligne des filaments entrant sur le rotor (4). Cet angle (a) peut varier quelque peu suivant les propriétés du fil à filaments, des conditions de filage, de la vitesse de rotation de l'anneau et des conditions de finissage de la surface intérieure du rotor annulaire.
Toutefois, il doit être compris dans un intervalle se situant entre 0 et 45 ,
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car aucun retordage n'a lieu à l'on obtient des résulcar aucun retordage n'a lieu 0 et l'on obtient des résul- tats inférieurs à plus de 45 par suite de la forte augmenta- tion de la tension du fil. L'intervalle préféré se situe en- . tre 4 et 40 . Pratiquement, le diamètre intérieur de l'anneau, où a lieu un contact par point avec les filaments, est déter- miné, de préférence, dans ùn intervalle de 5 à 30 mm, bien que l'on puisse éventuellement choisir une dimension plue large ou plus étroite.
En ce qui concerne le finissage de la surface intérieur re de l'anneau, en particulier la partie sur laquelle a lieu le contact avec les filaments, une surface quelque peu rugeu- se est de loin souhaitable pour la mine an oeuvre de la pré- sente invention*
On se référera à présent à la figure 3 montrant une coupe A-A de la figure 2.
Comme représenté dans ce dessin, la direction de passage du fil à filaments dans l'anneau est inévitablement déterminée au milieu de la direction de trac- tion (x) du fil et la direction (y) perpendiculaire à (x), la direction (y) étant la même que l'axe du rouleau à godets (6), par la combinaison de la force de traction produite par le premier rouleau à godets (6) et une force tangentielle pro- duite per la rotation du rotor annulaire (4). C'est pourquoi, suivant la présente invention, il,ne faut aucun guide-fil pour stabiliser le passage du fil à filaments entre le rotor et le rouleau d'envoi.
Lorsqu'une fibre à faible module, par exemple une fibre "spandex", entre en contact avec un guide fixe à une vitesse plus élevée, elle donne souvent lieu à une rupture de. filaments, ainsi qu'à l'irrégularité du denier du produit et, par conséquent, un procédé dans lequel on n'emploie aucun guide-fil comme décrit ci-dessus, est extrêmement important pour la fabrication des fils"spandex" à plusieurs filaments,
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ce qui constitue une des caractéristiques remarquables de la présente invention.
De plus, dans ce procédé, étpnt donné qu'une tension appropriée est toujours maintenue sur le fil voyageant entre le rotor annulaire (4) et le premier rouleau à godets (6), on peut aisément effectuer un finissage uniforme en interca- lant un rouleau de finissage (5). Jusqu'à présent, on effec- tuait une opération de finissage en un point situé entre les rouleaux à godets (6) et (?) en employant, pour chacun d'eux, une vitesse superficielle différente.
Toutefois, suivent la présente invention, on peut parfaitement effectuer un finissage uniforme en une position comprise entre le rotor annulaire (4) et le premier rouleau à godets (6), étant donné que le fil voyageant sur ce parcours est très stable, même si l'on prévoit un rouleau (5) cet endroit et si ce rouleau entre en contact avec le fil. C'est pourquoi, le procédé de la présente invention ne nécessite pas l'emploi d'une vitesse superficielle différente pour cha- cun des rouleaux à rodets lors du finissage du fil, comme c'est le cas dans le procédé habituel.
Les exemples suivants illustrent la aise en oeuvre de l'invention, ainsi que ses nouveaux aspects inattendus.
Exemple 1
On a dissous 1000 parties (en poids) d'un polymère d'# - caprolatone ayant un poids moléculaire moyen de 1000 et 500 parties (en poids) de diisocyanate de 4,4'-diphényl- -méthane dans 4370 paries (en poids) de diméthyl-formamide
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"rif1éc et ï.';.a: u '-.it réccir le mélange, tout en agitant, 3.' 't , .,... heures., dons un courant d'azote. On a alors ;,;;::,1 1' fo::'1.lt'ion de prbpolymère Linsi préparée à 122 parties ' - ""d3) u'étho!v1nmine et l'on a iuit réi.gir le mélange "rur'"cr le ca.:.pa de/diol cecroEoléculsire.
..>. ,rth' r'cr co:::po:.,6 de diol ewcromo1éculaire.
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A cette solution, on a ajouté du diisocyanate de 4'4'-diphényl-méthane équivalant au composé de diol macro- moléculaire et l'on a fait réagir le mélange à 45 pendant, environ 35 heures, dans un courant d'azote. La solution poly- mère élastomère ainsi obtenue contenait environ 30 % de soli- des et elle avait une viscosité de 1000 à 1200 poises à 30 C.
A cette solution, on a ajouté une bouillie de dioxyde de ti- tane ne de la diméthyl-formamide pour régler le mélange fi- nal de façon qu'il contienne 5 % de l'additif ajouté au poly- mère élastomère.
On a chauffé le mélange ainsi préparé à 70 C et on l'a extrudé à travers une filière comportant 15 trous, dans un tube de filage à sec, dans lequel on a introduit de l'air chaud à 230 C. On a fait passer les filaments filés à sec sur le rotor annulaire, puis sur les rouleaux à godets et l'on a envidé le fil à multifilaments sur la bobine, comme représenté à la figure 1. En employant un rouleau de finis- sage représenté à la figure 1, on a appliqué, au fil à multi- filaments, une huile textile contenant 2 de "Sofmin R" (Huile textile fabriquée par la "Miyoshi Yushi", marque com- merciale).
Le rotor employé dans cet exemple était un anneau en acier inoxydable du type représenté à 16 figure 2 (dl, d2 et h, ayant respectivement 25,13 et 45 mm); cet anneau tournait à une vitesse de 1500 tours/minute.
L'angle [alpha] représenté à la figure 2 était de 15 . Les multifilaments entrant en contact avec la surface intérieure du rotor annulaire ont été soumis à une fausse torsion et l'on trouvé que le point d'amorçage de torsion (10) de la figure1 était un point fixe situé à une hauteur de 1000 mm au-dessus du rotor annulaire (4).
Par ce procédé, on a obtenu un fil "cpendex" fermement
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chérent à multifilaments d'un denier de 140 et d' une seotion transversale pratiquement ronde et l'on a également trouvé ue les variations du denier du produit étaient inférieures à 1 %.
Exemple g
On a répété le même procédé que celui décrit à l'exem- ple 1 un utilisant la même solution de filage que celle employ- ée à l'exemple 1, avec cette exception qu'au lieu de l'anneau représenté à la figure 2, on a employé le rotor annulaire re- présenté à la figure 5.
Ce rotor était un anneau en acier doux fortement chro- mé dont les dimensions d1' d2 et h (figure 5) étaient respec- tivement de 22, 15 et 40 mm.
La vitesse de rotation de l'anneau, l'angle [alpha] indiqué à la figure 5 et la hauteur du point d'amorçage de torsion au-dessus du rotor annulaire étaient respectivement de 1200 tours/minute, 12 et 950 mm. On a obtenu exactement les mêmes résultats que ceux décrits à l'exemple précédent.
Exemple.3
On a dissous 1000 parties (en poids) de polyoxytétra- méthylène-glycol d'un poids moléculaire moyen de 1000 et 375 parties (en poids) de diisocyanate de 4,4-diphényl-méthance dans 3640 parties (en poids) de diméthyl-formamide purifiée et déshydratée, puis on a chauffé le mélange à 30 C, pendant 2 heures, tout en agitant, dans un courant d'azote, pour for-- mer un prépolymère. A cette solution, tout en agitent et sous une atmosphère d'azote, on a ajouté 61 parties (en poids) d'éthanolamine et l'on a préparé un composé de diol macromo- léoulaire.
A la solution ci-dessus, on a alors ajouté du diiso- cyanate de 4,4'-diphényl-méthane en une quantité équivalant à celle de l'isocyanate du prépolymère, puis on a fait réagir
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le mélange à 40 C pendent environ 50 heures dans un courant d'azote. La solution polymère élastomère ainsi obtenue conte- nait environ 30 % de solides et elle avait une viscosité de 900 à 1100 pois es à 30 C. A cette solution, on a ajouté une bouillie de dioxyde de titane (5 % du polymère) dans de la diméthyl-formamide et l'on á chauffé la solution mixte à 80 C, puis on l'a filée à sec en utilisant une filière de 15 trous et un tube de filage dans lequel on a introduit de l'air chaud à 220 C.
Les 15 filaments ainsi formés ont ensuite été soumis à une fausse torsion en utilisant le même appareil que celui représenté à la figure 1 puis, au moyen d'un rou- leau de finissage (5) conforme à la figure 5, on a appliqué, sur le fil à filaments, un solvant organique contenant 5 % de cire soluble A (huile textile fabriquée par la "Miyoshi Yushi"). Le rotor annulaire employé dans cet exemple était un anneau en acier inoxydable du type représenté à la figure 2 (d1' d2 et h étant respectivement de 22, 15 et 40 mm).
La vitesse de rotation de l'anneau, l'angle a indiqué à la figure 2 et la hauteur du point d'amorçage de torsion au-dessus du rotor annulaire étaient respectivement de 1800 tours/minute, 5 et 500 mm.
Par ce procédé, on a obtenu un fil fermement cohérent à mltifilements d'un denier de 140 et d'une section trans- versale pratiquement ronde.
Exemple 4
On a répété le même procédé que celui décrit à l'exem- ple 3, avec cette exception que la vitesse de rotation du rotor annulaire et l'angle [alpha] étaient respectivement de 1100 tours/minute et 4 . On a trouvé que le point d'amorçage de torsion était,un point fixe situé à une hauteur de 900 mm au-dessus du rotor 'annulaire et l'on a obtenu les mêmes résul- tats que ceux décrits à l'exemple 3.
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Bien que leinvent,-,l ait été décrite d'une manière extr0mement détaillée en 8,\-Ùtérunt en purtioulîtr à eoe- taines formes de réalisation \6fer6<9a, il est entendu que des modifications peuvent être portées dans l'esprit et le
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cadre de 1'invention décrite ci-d"'6, Comme défini doni les revendicútiono ?,;I-aprèl3o R E V END ICA T l 0 h ,1 1.
Procédé de fabrication d'un fil "spandex" uniforme
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et cohérent à multifilements, caractérisé en ce qu'il consis- te à extruder une solution d'un pc1E.ère Ili3pp,.ndox" dans un solvant or0vnique à trovers une filière Comportant un certain nombre de trous, drn3 un tube de filuge dans lequel on intro- duit de l'air chaud ou un gez inerte chaud, faire passer les
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multifilements sorte.rit de la base du tube de filage sur un rotor annulaire sur lequel les filaments entrent en contact avec la surface intérieure de lranneau, protiquement en un point, amener les filaments sur un rouleau à godets sous un
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angle ce (01<cç'=4 450)
par rapport à lv direction d'entrée des filaments sur le rotor rolnulaire et régler la vitesse de ro- tation du rotor annulaire pour imprimer une fausse toraion
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aux filvments, puis régler la vitesse superficielle du rou- leau à godets de façon que les fillaents sortint du rotor annulpire avancent en un parcours fixe vars le rouleau à go- dets.