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Procédé de production de voiles et de nappes de fibres.
La présente invention concerne la production de voiles et de nappes de fibres constitués par des fibres de deux espèces ou davantage.
Pour produire des voiles et des nappes de fibres ayant certaines propriétés, par exemple une grande souplesse et simultanément une grande résistance, on utilise souvent des mélanges de fibres de diverses natures pour constituer
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ces voiles et nappes. on utilise à cette fin tant des fibres de diverses longueurs et de diverses épaisseurs que des fibres de compositions chimiques différentes, par exemple des fibres élastiques ou adhésives outres des fibres très résistantes. Pour la fabrication de tels produits, on mélange des fibres coupées ayant diverses propriétés et on les transforme en voiles par des procédés connus. Pour la fabrication de produits strati- fiés, on utilise également des fibres de natures différentes qu'on dépose alors les unes sur les autres.
L'inconvénient des procédés connus de production de voiles et de nappes de fibres constitués par des fibres de deux espèces ou davantage est qu'ils sont relativement onéreux et ne donnent pas de produits d'une grande uniformité. La présente invention a donc pour but de procurer un procédé de fabrication de tels produits conduisant à des produits uniformes pour une dépense aussi faible que possible.
On sait qu'on peut fabriquer des produits manufacturés plats, c'est-à-dire des voiles et des nappes de fibres,en soufflant au moyen d'air une masse en fusion ou une solution d'un haut polymère propre à former des fibres s'écou- lant par une filière à évent et en déposant au moyen de cet air les fibres formées sur un support perwéable à l'air. Pour répartir les fibres régulièrement sur une grande largeur, on détourne le courant d'air ou bien on soumet le support des fibres à un mouvement de va-et-vient. L'air utilisé pour le soufflage est en général chauffé au préalable. Los fibres sont d'autant plus fines que la masse en fusion et l'air sont plus chauds. Toutefois, on obtient des fibres particulièrement fines au moyen de solutions.
Il est possi- ble d'obtenir ainsi,entre autres, des fibres ultrafines d'un
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titre de 0,01 denier ou moindre.
Le dépôt des fibres est en général suivi d'une conso- lidation. A cette fin, on introduit le plus souvent dans le voile ou la nappe ne fibres une dispersion ou une solution d'un adhésif élastique qui lie les fibres entre elles.
La présente invention a pour objet un procéaé du genre ci-dessus de production de voiles et de nappes de fibres par dépôt d'une ou plusieurs couches de fibres sur un support perméable à l'air à partir d'un courant d'air, avec consolidation éventuelle du voile ou de la nappe manquant de cohérence, les fibres étant forcées par soufflage au moyen d'air 3'une masse en fusion ou d'une solution d'un polymère organique s'écoulant par une filière à évent,qui est caractérisé en ce qu'on produit des fibres différentes au moyen de deux filières à évent ou davantage, on combine les courants d'air véhiculant les fibres et on dépose le mélange de fibres.
Un a découvert avec surprise que dans le procédé de l'invention la disposition des ajutages les uns par rapport aux autres n'est pas critiquera condition qu'on veille à ce que le cône de pulvérisation des divers ajutages recouvre environ la même surface. On utilise d'habitude comme ajutages des filières à évent. Ces filières à évent comportent une ou plusieurs perforations entourées par une fente annulaire qui émet l'air de soufflage du courant de fibres. On obtient d'excellents résultats'en disposant les ajutages ae façon que les courants d'air véhiculant les fibres se mélangent à une distance de 25 à 50 cm des ajutages.
La distance séparant les ajutages du support perméable à l'air doit être d'au moins 0,70 mètre. En règle générale, les ajutages sont fixes et le support poreux est constitué
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par une courroie, on gênerai perforée, animée d'un mouvement ininterrompu à une distance convenable sous les ajutages.
La courroie perforée est une courroie sans fin et le voile formé est recueilli sans interruption. Pour obtenir un voile régulier, la courroie est avantageusement animée, en outre, d'un mouvement ae va-et-vient perpendiculaire à son sens de circulation. Dans le principe, toutefois, on peut aussi utiliser des ajutages mobiles animés d'un mouvement de va-et-vient mais il faut veiller à ce que les cônes de pulvé- risation recoupent toujours régulièrement le plan du voile.
On obtient un produit stratifié en repassant le voile sur la courroie et en y déposant une ou plusieurs autres espèces de fibres.
Des matières appropriées pour l'exécution du procédé de l'invention sont en principe tous les hauts polymères organiques dont il est possible de former aes fibres à partir d'une masse en fusion ou d'une solution, par exemple, des polyamides, des polyesters, des polyoléfines.mais également des élastomères propres au filage. Les fibres pulvérisées peuvent être également pour partie adhésives pour conférer sa cohésion au voile. En règle générale, on produit les fibres de diverses natures à partir de masses en fusion,mais on travaille parfois aussi des solutions lorsque les polymères de haut poids moléculaire ne se prêtent pas au filage à l'état fondu ou lorsqu'il est nécessaire de produire des fibres particulièrement fines.
Il en est 'spécialement ainsi' dans le cas des polyamides du type du Nylon III.
L'invention permet d'obtenir des voiles et des nappes de fibres d'une uniformité exceptionnelle au moyen de fibres de diverses natures prises dans un rapport quelconque entre
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elles. Le procédé est facile à exécuter et aonne des produits de valeur.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on peut produire des stratifiés en. faisant avancer le support sans interruption de lu manière habituelle et en disposant les filières à évent au moins pour partie les unes derrière les autres dans le sens de circulation,de sorte que les courants d'air véhiculant les fibres ne se mélangent par chevauchement qu'à ' leur limite. De cette façon, on obtient des stratifiés comportant des zones de transition entre les fibres d'une variété à l'autre, ce qui assure un bon feutrage @ et ainsi une meilleure adhérence des couches entre elles.
Dans ce cas également, chaque couche peut être constituée par des fibres de plusieurs natures obtenues par pulvérisation simultanée.
Suivant une autre forme ce réalisation du procédé de l'invention, on pulvérise en même temps que les masses en fusion et/ou que les solutions des polymères au moins une solution ou une dispersion d'un liant et on dépose le liant en même temps que les fibres. De cette façon, on peut éviter l'impré- gnation du voile par le liant qui est une opération supplé- mentaire sinon souvent indispensable.Comme liant on peut utiliser par exempl.e, un latex de caoutchouc ou une solution de caoutchou mais de préférence un latex d'un copolymère à radicaux carboxyle formé de styrène, de butadiène et d'acrylonitrile.
Lorsqu'on utilise des liants qui doivent être coagulés ulté- rieurement, on peut aussi amener au moyen d'un ajutage distinct, l'agent de coagulation en même temps que les fibres dans le voile. Le sulfate d'aluminium s'est révélé particu- lièrement approprié à cette fin.
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Une application caractéristique du procédé ' de l'invention est la prouuction au cuir synthétique fibreux.
A cette fin, on doit disposer de voiles ayant une grande résistance et une élasticité élevée. On peut atteindre une grande résistance, par exemple,au moyen de fibres de poly- amide ou de polyester tanois qu'on peut assurer l'élasticité par la pulvérisation d'un élastomère. En outre, pour la pro- duction du cuir synthétique, il est intéressant de disposer de voiles ayant une grande capacité d'absorption de la vapeur d'eau. On peut obtenir ce résultat, par exemple par un apport de fibres propres à combiner la vapeur d'eau
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fai tes CLe poly-4-méthylacétidine-2-one,qui est un polyamide du type du Nylon III.
Celui-ci est injecté à partir d'une solution dans le courant d'air véhiculant les fibres,de sorte qu'il se forme des fibres extrêmement fines dont la grande surface spécifique augmente encore par effet d'adsorption le pouvoir d'absorption déjà élevé de ce polyamide.
Une autre application typique du procédé de l'invention est la production de revêtements de sol. Pour ceux-ci, une structure stratifiée de la nappe de fibres est désirable. En règle générale, on associe une couche de support relativement grossière,qui confère sa soliuité au produit fini, à une couche moins résistante et donc moins ferme ayant un aspect agréable. Un tel produit est fabriqué,suivant le procédé de l'invention,par formation d'un voile grossier de fibres faites à partir d'un mélange relativement froid, puis recou- vrement par pulvérisation d'une couche de fibres fines, étant entendu qu'on peut pulvériser dans la seconde section de l'installation le même mélange fondu que dans la première,mais à une température plus élevée.
On peut pulvériser des
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fibres élastiques ou des fibres adhésives on même temps que les fibres grossières ou que les fibres fines. Le mouvement de la courroie perforée donne ainsi une nappe de longueur indéfinie qui peut être éventuellement calandrée.
L'invention est davantage illustrée par les exemples suivants.
EXEMPLE 1.-
On souffle en fibres du poly(téréphtalate d'éthylène) (Matière I) à l'aide d'une extrudeuse à vis à travers une filière à évent entourée d'une fente d'admission d'air, la température de la masse en fusion étant de 280 C. La température de l'air à la sortie est de 200 C.
Au moyen d'une seconde filière à évent,on souffle enfibres de manière analogue un polyuréthanne fusible (Matière II), par exemple le produit vendu sous le nom de Desmopan par Baeyer AG. La température de la masse en fusion est de 200 C et celle de l'air de 180 C.
Enfin, on injecte dans le courant d'air véhiculant les fibres au moyen d'un pistolet le troisième constituant
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qui est la poly-4-méthyl-acétidme-2-one (Matière III) ,sous la forme d'une solution à 25% dans l'acide formique.
Les filières sont disposées de façon que les courants d'air véhiculant las fibres se combinent et atteignent . ensemble une courroie perforée.
Le rapport pondéral ratière I:Matière II:Matière III est de 50:30:20. On obtient un produit manufacturé plat' constitué par des fibres et relativement peu cohérent qu'il est possible de calandrer à environ 90 C en un produit plus dense et analogue au cuir. Ce produit a une bonne résistance à la déchirure et a un pouvoir d'absorption de la vapeur d'eau de
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8,5% en poids.
EXEMPLE 2. -
On souffle en un courant de fibres du polyisobutylène, par exemple le produit vendu sous le nom de Oppanol B 200 par le BASF,au moyen d'une extrudeuse à vis par une filière lovant entourée d'une fente d'admission d'air, la température de la masse en fusion étant de 200 C. La température de l'air à la sortie est de 160 C.
Au moyen d'une deuxième filière à évent,on souffle en fibres de manière analogue un polyamide, par exemple celui vendu sous le nom d'Ultramid B4 par la BASF, la température de la masse en fusion étant de 260 C et celle de l'air de 190 C.
Les filières sont agencées de façon que les courants de fibres se mélangent à une distance d'environ 300 mm des filières. Les fibres sont déposées sur une courroie perforée animée d'un mouvement oscillatoire perpendiculaire au sens de sa circulation. A une température de la calandre de 110 C sous une pression de 30 kg/cm2, on augmente la densité du voile de fibres relativement ouvert obtenu ainsi.
EXEMPLE 3. -
On fait passer à une vitesse de 1 mètre par minute une courroie perforée à mailles fines à une distance .de 2,50 mètres des filières de aeux extrudeuses à vis. Les températures des masses en fusion sont choisies de façon que le titre moyen des fibres soit de 1,5 denier dans un cas et de 6 dans l'autre. Pour la pulvérisation du polypropylène, il faut donner à la masse en fusion une température de 210 C pour les fibres de 1,5 denier et de 177 C pour les fibres de
6 deniers, la température de l'air étant de 180 C. On fait passer ensuite la courroie perforée devant les deux filières @
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pour une valeur de 1:1 du rapport des fibres épaisses aux fibres fines.
On fait passer la nappe déposée alors une seconae fois devant les deux extrudeuses mais en prenant un rapport de 1:4 pour les fjbros épaisses aux fibres fines.On pulvérise un latex de caoutchouc pendant la formation des deux couches.Le rapport pondéral fibres:caoutchouc est do 10 :3. Après le dépôt, on traite la nappe de fibres à 110 C sous une pression de 10 kg/cm, ce qui provoque la coagulation du liant et le lustrage du produit.
Finalement, on exécute un dernier séchage dans un tunnel à air chaud. Le stratifié put éventuellement, après un traitement rendant rugueuse la couche supérieure consti- tuée principalement par les fibres fines, être utilisé comme matière première pour les revêtements de sol, tapis, couches isolantes,, etc.
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A process for producing webs and webs of fibers.
The present invention relates to the production of webs and webs of fibers consisting of fibers of two or more species.
To produce webs and webs of fibers having certain properties, for example high flexibility and simultaneously high strength, mixtures of fibers of various kinds are often used to form
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these sails and tablecloths. Both fibers of various lengths and thicknesses and fibers of different chemical compositions, for example elastic or adhesive fibers in addition to very strong fibers, are used for this purpose. For the manufacture of such products, chopped fibers having various properties are mixed and made into webs by known methods. For the manufacture of laminated products, fibers of different types are also used, which are then deposited on top of each other.
The disadvantage of the known methods of producing webs and webs of fibers consisting of fibers of two or more species is that they are relatively expensive and do not give products of great uniformity. The object of the present invention is therefore to provide a process for the manufacture of such products leading to uniform products for as little expenditure as possible.
It is known that flat manufactured products, that is to say webs and webs of fibers, can be made by blowing with air a molten mass or a solution of a high polymer capable of forming. fibers flowing through a vented spinneret and depositing by means of this air the fibers formed on an air permeable support. To distribute the fibers evenly over a large width, the air stream is diverted or the support of the fibers is subjected to a back and forth movement. The air used for blowing is generally preheated. The fibers are all the finer the hotter the molten mass and the air. However, particularly fine fibers are obtained by means of solutions.
It is thus possible to obtain, among other things, ultra-fine fibers of a
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titer of 0.01 denier or less.
The deposition of fibers is generally followed by consolidation. To this end, a dispersion or a solution of an elastic adhesive which binds the fibers together is usually introduced into the web or non-fiber sheet.
The present invention relates to a process of the above type of production of webs and webs of fibers by depositing one or more layers of fibers on a support permeable to air from an air current, with possible consolidation of the non-coherent web or sheet, the fibers being forced by blowing with air 3 a molten mass or a solution of an organic polymer flowing through a vented die, which is characterized by producing different fibers by means of two or more vented spinnerets, combining the air currents carrying the fibers and depositing the mixture of fibers.
It has been surprisingly discovered that in the method of the invention the arrangement of the nozzles relative to one another is not critical provided that care is taken that the spray cone of the various nozzles covers approximately the same area. Usually vented dies are used as nozzles. These vented dies have one or more perforations surrounded by an annular slot which emits blowing air from the fiber stream. Excellent results are obtained by arranging the nozzles so that the air currents carrying the fibers mix at a distance of 25 to 50 cm from the nozzles.
The distance between the nozzles and the breathable support must be at least 0.70 meters. As a rule, the nozzles are fixed and the porous support consists of
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by a belt, one would be perforated, animated by an uninterrupted movement at a suitable distance under the nozzles.
The perforated belt is an endless belt and the web formed is collected continuously. To obtain a regular web, the belt is advantageously driven, moreover, by a reciprocating movement perpendicular to its direction of movement. In principle, however, reciprocating movable nozzles can also be used, but care must be taken to ensure that the spray cones always regularly intersect the plane of the web.
A laminate product is obtained by ironing the web over the belt and depositing one or more other species of fibers thereon.
Suitable materials for carrying out the process of the invention are in principle all high organic polymers which it is possible to form fibers from a melt or a solution, for example, polyamides, polyesters, polyolefins, but also elastomers suitable for spinning. The pulverized fibers can also be partly adhesive to impart cohesion to the web. As a rule, fibers of various kinds are produced from molten masses, but sometimes solutions are also worked when the high molecular weight polymers are not suitable for melt spinning or when it is necessary to produce particularly fine fibers.
This is especially so in the case of nylon III type polyamides.
The invention makes it possible to obtain veils and sheets of fibers of exceptional uniformity by means of fibers of various types taken in any ratio between
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they. The process is easy to perform and produces valuable products.
According to another embodiment of the invention, laminates can be produced from. advancing the support without interruption in the usual manner and by arranging the vented dies at least partly one behind the other in the direction of circulation, so that the air currents carrying the fibers mix by overlapping only to their limit. In this way, laminates are obtained comprising transition zones between the fibers from one variety to another, which ensures good felting and thus better adhesion of the layers to each other.
Also in this case, each layer can be formed by fibers of several types obtained by simultaneous spraying.
According to another embodiment of this embodiment of the process of the invention, at the same time as the molten masses and / or the solutions of the polymers, at least one solution or a dispersion of a binder is sprayed and the binder is deposited at the same time. than fibers. In this way, it is possible to avoid the impregnation of the veil by the binder which is an additional operation if not often essential. As binder, it is possible to use, for example, a rubber latex or a rubber solution but preferably a latex of a carboxyl radical copolymer formed from styrene, butadiene and acrylonitrile.
When using binders which are to be coagulated subsequently, the coagulating agent can also be supplied by means of a separate nozzle together with the fibers in the web. Aluminum sulfate has been found to be particularly suitable for this purpose.
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A characteristic application of the process of the invention is the production to fibrous synthetic leather.
To this end, webs having high strength and high elasticity must be available. High strength can be achieved, for example, by using polyamide or tan polyester fibers which elasticity can be achieved by spraying an elastomer. In addition, for the production of synthetic leather, it is advantageous to have sails having a high capacity for absorbing water vapor. This can be achieved, for example, by adding fibers suitable for combining water vapor
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make poly-4-methylacetidin-2-one, which is a nylon III type polyamide.
This is injected from a solution into the air current conveying the fibers, so that extremely fine fibers are formed, the large specific surface of which increases the absorption power already by adsorption effect. high of this polyamide.
Another typical application of the process of the invention is the production of floor coverings. For these, a layered structure of the fiber web is desirable. As a general rule, a relatively coarse support layer, which gives the finished product its solidity, is associated with a less resistant and therefore less firm layer having a pleasant appearance. Such a product is made, according to the process of the invention, by forming a coarse web of fibers made from a relatively cold mixture, followed by spray coating with a layer of fine fibers, it being understood that The same molten mixture as in the first can be sprayed in the second section of the plant, but at a higher temperature.
We can spray
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elastic fibers or adhesive fibers together with coarse fibers or fine fibers. The movement of the perforated belt thus gives a web of indefinite length which can optionally be calendered.
The invention is further illustrated by the following examples.
EXAMPLE 1.-
Poly (ethylene terephthalate) (Material I) is blown into fibers using a screw extruder through a vented die surrounded by an air inlet slit, the temperature of the mass in fusion being 280 C. The temperature of the air at the outlet is 200 C.
By means of a second vented die, a fusible polyurethane (Material II) is similarly blown into fibers, for example the product sold under the name Desmopan by Baeyer AG. The temperature of the molten mass is 200 C, and that of the air is 180 C.
Finally, the third component is injected into the air stream conveying the fibers by means of a gun.
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which is poly-4-methyl-acetidme-2-one (Material III), in the form of a 25% solution in formic acid.
The dies are arranged so that the air currents carrying the fibers combine and reach. together a perforated belt.
The ratter I: Material II: Material III weight ratio is 50:30:20. A flat, fiber-like, relatively inconsistent product is obtained which can be calendered at about 90 ° C. to a denser, leather-like product. This product has good tear resistance and has a water vapor absorption power of
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8.5% by weight.
EXAMPLE 2. -
Polyisobutylene, for example the product sold under the name Oppanol B 200 by BASF, is blown in a stream of fibers by means of a screw extruder through a coiled die surrounded by an air intake slit, the temperature of the molten mass being 200 C. The temperature of the air at the outlet is 160 C.
By means of a second vented die, a polyamide, for example that sold under the name Ultramid B4 by BASF, is blown with fibers in an analogous manner, the temperature of the melt being 260 ° C. and that of the air from 190 C.
The spinnerets are arranged so that the fiber streams mix at a distance of about 300mm from the spinnerets. The fibers are placed on a perforated belt driven by an oscillatory movement perpendicular to the direction of its circulation. At a calender temperature of 110 ° C. under a pressure of 30 kg / cm 2, the density of the relatively open fiber web thus obtained is increased.
EXAMPLE 3. -
A fine mesh perforated belt is passed at a speed of 1 meter per minute at a distance of 2.50 meters from the dies of the screw extruders. The temperatures of the molten masses are chosen so that the average fiber count is 1.5 denier in one case and 6 in the other. For spraying polypropylene, give the melt a temperature of 210 C for 1.5 denier fibers and 177 C for fibers of 1.5 denier.
6 denier, the air temperature being 180 C. The perforated belt is then passed in front of the two dies @
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for a value of 1: 1 of the ratio of thick fibers to fine fibers.
The deposited web is then passed a second time in front of the two extruders but taking a ratio of 1: 4 for thick fibers with fine fibers. A rubber latex is sprayed during the formation of the two layers. The weight ratio of fibers: rubber is do 10: 3. After the deposition, the web of fibers is treated at 110 ° C. under a pressure of 10 kg / cm, which causes the coagulation of the binder and the polishing of the product.
Finally, a final drying is carried out in a hot air tunnel. The laminate could optionally, after a treatment roughening the top layer consisting mainly of fine fibers, be used as a raw material for floor coverings, carpets, insulating layers, etc.