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La présente invention est relative à un pro- cédé pour augmenter Inaptitude à la teinture de filaments -en polyester.-
Conformément à-la. présente invention, on amé-. liore l'aptitude à la teinture de ìbres linéaires en polyester obtenues par-condensation, en procédant aux traitements suivants dans l'ordre indiqué:
(a)on étire des fibres en polyester amorphes à une température inférieure à leur température de crista-llisa- -tion apparente minimale, (b) on effectue une cristallisation limitée des fibres en chauffant les fibres amorphes étirées à une température supérieure à la température de cristallisation apparence, minimale des fibres,tout en permettant à celles-ci de se relâcher d'une quantité ne dépassant pas 45% de leur longueur à l'état étiré,et (c)on cristallise davantage les fibres pour les stabiliser,--en chauffant les fibres sous tension à une tempé- rature supérieure à la température appliquée au cours du relâche- ment et inférieure à la température de ramollissement dés fibres, étant entendu que,
pendant qu'on cristallise les fibres celles-ci -sont étirées d'une quantité ne dépassant pas celle selon laquelle elles ont été précédemment relâchées.
Les conditions opératoires suivantes sont pré- férables : étirage des fibres à 50 C - 80 C ou mieux encore à 50 C à 65 C; relâchement à 100 C à 180 C ou mieux encore-à 110 C à 130 C; cristallisation ultérieure en vue de la stabilisation à 185 C à 230 C ou mieux encore à environ 205 C.
La seconde phase de cristallisation peut s'ef- fectuer avantageusement par traitement sur des rouleaux chauffés.
(recuit )ou en soumettant les fibres aux vapeurs d'un hydrocarbure chloré bouillant ayant l'affinité d'un solvant'pour la fibre en polyester.
Les fibres obtenues par le procédé décrit plus haut tombent également dans le cadre de la présente invention.
Dans les-dessins- ci-annexés : - la figure 1 montre schématiquement un procédé continu et une installation convenant peur la mise -en oeuvre de l'invention ; - la figure 2 est une--.coupe d'un dispositif
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servant à l'application de jets de vapeur et convenant pour être utilisé dans le procédé suivant l'invention, cette coupe étant prise dans le plan vertical contenant l'axe du trajet suivi par - les fibres;
- la figure 3 montre schématiquement l'appa-
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reillage' convenant pour être utilisé pour relâcher ou recuire des fibres étirées, et - les figures 4 et- 5 --montrent.,. respectivement en plan et en élévation, un appareil convenant pour le recuit à
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B l'aide d'un solvant des fibres en polyester. ¯ --'-- -Comme mi montre la figure 1, des¯fibres en polyester 2 venant dun-d3spositîi dtalimentation-approprié sont amenées, en-passat#sur- un rouleaur-de guidage il, dans le dispositif d'alimentati<n-d4une-up¯c#1nle-<'étirage 6.Les fibres passent - ! sur 8 rouleaux d-1-al-1.mentation 8j 10, 12, 14, 16, 18, 20 et 22 et --sont préchauffées entre les rouleaux 14 et'16, à l'aide d'un bain
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23.
Les fibres sont ensuite soumises à l'action d'un liquide cha-nï fé pulvérisé par des dispose-tifs de pulvérisation¯schématisés col-
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lectivement en 2.., ce liquide servant à chauffer les fibres pendan qu'elles sont étirée?. Les fibres pa-ssent ensuite sur 8 rou-' leaux d'étirage-26, 26, 30,3Z,3-4,36,7 z et 40, après quoi elles sortent de-la: -IDe..chin-e-.-it"'--ét4.rage.... Les fibres étirées passent en- suite autour-d'un rouleau de guidage 42 et d'un rouleau de pinçage 44, pour entrer ensuite dans un dispositif 46, dans lequel elles sont soumises à l'action de vapeur d'eau.Les fibres étirées sont
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relâchées dans ce dispositif 46, en étant introduites dbns ce dispositif à une vitesse--plus grande que celle à laquelle elles .en sont retirées et- en les ch3uffnt¯par un jet -de vapeur d'eau.
Les fibres relâchées-sont lors amenées à un rouleau de recuit 48.
Dans le four de recuit désigné par la notation de référence 47 on prévoit une série de rouleaux- de recuit chauffés, qui peuvent être au nombre de 20 ou davantage et qui peuvent tourner à la même vi-
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tesse, -pour chauffer les fibres à longueur constante ou qui peu- -vent tourner à une plus grande vitesse, pour étirer les fibres dans une alesure psuvaht aller jusqu'à compenser l'ampleur du- relgchement auqu-ces-fib3--e--ortt-été-précëdetr.ment soumises. Les fi- -bres recuites-sont alors traitées dans un dispositif de refroidissement 50 e:t---ame-né-e-s à- passer sur des rouleaux de traction 52#54 et 56. Les fibres sont ensuite conduites à un dispositif de fr?.ssge
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58, après quoi elles passent sur un rouleau de guidage 59, puis dans un dispositif de séchage 60, avant d'être bobinées.
La figure 2 montre une forme de réalisation appropriée d'un dispositif de pulvérisation de vapeur d'eau pou- vant constituer le dispositif 46 montré à la figure 1. Ce dispo- sitif est avantgeusement constitué de 3 pièces qui sont vissées
3'une dans l'autre. Des plaques 64 formant le corps de ce disposi- tif sont découpées. pour former des chambres de traitement 71.
Une plaque faciale 62 présentant un passage 70 pour les fibres complète le dispositif. Lorsque les trois plaques sont assemblées, elles forment des chambres de vapeur d'eau 72 et des passages de vapeur d'eau 74. Les entrées 68 qui sont avantageusement tarau- dées pour permettre d'y raccorder une conduite d'alimentation de vapeur d'eau amènent la vapeur d'eau dans les chambres 72.
-La figure 3 montre un appareil approprié pour relâcher ou recuire des fibres en polyester.'Les fibres en poly- ester 76 qui ont été étirées , tout en étant à l'état amorphe,au cours d'un traitement antérieur, passent entre un rouleau d'ali- mentation 78 et un rouleau de pinçage 80.
Ces fibres sont ensuite amenées en contact avec la surface métallique d'un dispositif¯¯de¯¯ chauffage 84, des rouleaux de guidage 82 et 86 assurant un con- tact des fibres avec cette surface sur une grande longueur. Le rouleau collecteur 90 et le rouleau de pinçage 88 tournent à une vitesse inférieure à celle du rouleau d'alimentation, en sorte que les fibres subissent un rétrécissement d'une ampleur prédé- terminée, lorsqu'elles sont chauffées à la température de relâ- chement.
L'appareil peut être utilisé pour recuire les libres relâchées; ou bien, celles-ci peuvent être amenées à un dispositif de recuit associé sudit appareil, de façon à permettre un relâche- ment et un recuit continus.Lorsqu'on utilise l'appareil comme dis- positif de recuite le rouleau collecteur tourne à une vitesse au moins aussi grande que celle du rouleau d'alimentation et -le dispositif de chauffage est maintenu à une température plus élevée que celle utilisée pour le relâchement.
Les figures 4 et 5 montrent un appareil con- venant pour recuire, à l'aide d'un solvant, des fibres étirées à l'état amorphe et relâchées. La figure 5 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 4. Les fibres relâchées sont amenées à pas- ser dans un réservoir de recuit 94 monté' entre des rouleaux en-
A
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traînés 96 et 98. Ces rouleaux sont, de préférence, entraînés à
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la même vitesse3 façon à maintenir les filaments sous tension et de façon à permettre qu'ils soient traités tout en étant maintenue une longueur constante. Les filaments entrent dans le réservoir 94 par une fente 100, après quoi ils passent autour de rouleaux séparateurs 102 et 104, sur-lesquels ils sont enroulés à plusieurs reprises.
Les filaments sortent du réservoir 94 par une fente 106. Le solvant 108 se trouvant dans le réservoir 94 est
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chauffé à 1'"bullition par un serpentin de chauffage 110(non mon- tré à la figure 5)et les vapeurs de ce solvant sont utilisées pour chauffer et cristalliser les fibres. Un serper.tin de refroidissement 112 est prévu pour condenser les vapeurs qui auraient sinon tendance à s'échapper du réservoir 94.
Lorsque des fibres en polyester sont étirées, relâchées et stabilisées thermiquement par le procédé suivant la présente invention, les fibres stabilisées manifestent, de manière surprenante, une aptitude accrue à prendre la teinture. On sait que le chauffage de fibres orientées à longueur constante ne produit pas de changement en ce qui concerne 1-'aptitude à la teinture et peut même réduire cette aptitude. Il s'ensuit que les résultats obtenus par le procédé suivant l'invention sont tou à -fait inattendus.
Conformément à la présente invention, les fibres relâchées sont stabilisées vis-à-vis des changements thermi-
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ques,etet-à-dire recuites, par chauffage de ces fibres¯sous ten- sion, à des températures supérieures à la température à laquelle elles ont été relâchées ou par traitement de ces fibres à l'aide d'un fluide ayant pour le polyester l'affinité d'un solvant. Le
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chs-uffage-et le traitement à l'aide d'un solvant ont tous deux pour effet de modifier la cristallinité du polymère et d'en stabiliser la'structure vis-à-vis des changements thermiques.
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-,En général, le chauffage de la fibre¯à-itétat
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détendu, c'est-à-dire à l'état relâché, produit yPe---8úgmentation de l'aptitude à la teinture et une diminution de la ténacité, sans que se produise évîdenment un rétrécissement à l'état ses-.aux températures inférieures à la température de relacReineD.
Le chauffage sous¯tersiurrperret de stabiliser la- structure et d'augmenter la ténacité, au dépens de l'aptitude de la teinture<.Dans ce cas égalernt, .1Y a un faible rétrécissement à sec,
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en deçà de la température de traitement-
L'aptitude à la teinture des fibres obtenues par le procédé suivant la présente invention dépend de la mesure dans laquelle ces fibres sont relâchées,les fibres présentant une grande aptitude à la teinture lorsqu'elles ont été fortement re- lâchées. C'est ourquoi, il est souhaitable de relâcher les fibres dans une mesure appréciable-, par exemple à raison de 25 à 30%.
Ces valeurs élevées de relâchement sont le plus facilement obte- nues, en relâchant des fibres étirées à l'éta-t amorphe. Les fibres étirées à l'état amorphe peuvent être relâchées de 25% ou davan- tage, en les chauffant à des températures -de 110 C seulement.On a constaté, non sans surprise, que l'aptitude à la teinture pa- rait indépendante de la température de relâchement, lorsque les fibres-étirées à l'état amorphe sont relâchées' à des températures - inférieures à environ 180 C.
Dans le procédé suivant la,présente inven- tion, les fibres sont étirées à une température inférieure à leur température de cristallisation minimale apparente, de façon à ob- tenir des fibres amorphes orientées.-La température de cristalli- sati-on apparente minimale est la température la plus basse à la- quelle se produit une cristallisation essentielle du polyester.
Comme en le sait;(brevet des Etats-Unis d'Amérique n2.917.779), cette température est d'environ 100 C pour Ta plupart des poly- esters à point de fusion élevé que l'on utilise pour la produc- tion de fibres.\Bien que l'étirage soit exothermique, il est souhaitable d'appliquer un peu de chaleur aux fibres, -afin d'obtenir un produit uniformément étiré. Cependant, il est essentiel que le- dispositif choisi pour chauffer les fibres soit -capable- de dissiper la chaleur -provenant de l'étirage. Des fibres ayant une température de cristallisation apparente minimale de 100 C, étirées dans un bain maintenu à 95 C, peuvent acquérir une cristallinité appréciable qui indique que la température des fibres a été d'au moins 100 C.
On préfère, par conséquent,que les fibres soit étirées à une température inférieure d'au moins environ 20 C à la température de cristallisation minimale--'apparente, pour se pré- .munir contre une cristallisation. Dans le c as de fibres ayant une température de cristallisation minimale apparente d'environ 100 C, on préfère qu'elles soient étirées à une température de 50 à 80 C ou mieux encore de 50 à 65 C.La structure amorphe des :fibres
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étirées en polyester peut être déterminée en mesurant le-faible degré de cristallinité qui peut y être présent.
' La cristallinité des fibres utilisées dans le cadre de la présente invention peut être mesurée en utilisant le procédé de-détermination .de l'indice de cristallinité décrit par W. O Statton dans "The Journal of Applied Polymer Science" 7, 803(1963).\Les fibres étirées utilisées dans le cadre de la pré- sente invention ont, de préférence, un indice de cristallinité . ne dépassant pas 17, avant le relâchement.
-On- préfère que les échantillons prélevés-pour mesurer l'indice de cristallinité soient conservés à la température ambiante et que la température de conservation ne puisse pas dé- passer 40 C. Lorsque des échantillons sont conservés pendant une durée prolongée, par exemple pendant--4 jours, même à la tempéra- ture ambiante, leur indice- de cristallinité peut s'avérer supé- rieur' à 17. Les échantillons ne doivent pas être exposés à des solvants plastifiants et la -mesure doit évidemment s'effectuer à la température ambiante. La valeur ret-enue doit être la moyenne d'au moins deux mesures.-
En raison de la nature empirique de la mesure de l'indice de cristallinité, une détermination directe et pré- cise de la cristallinité est difficile.
Cependant, on connaît un procédé indirect et rapide pour déterminer la cristallinité rela--- tive de fibres orientées. Ce procédé implique une détermination du rétrécissement .'La mesure du rétrécissement à l'eau bouillante constitue un procédé préféré pour déterminer la cristallinité re- lative, car cette mesure peut -s'effectuer de manière rapide, pré- cise et efficace. Les fibres orientées et étirées utilisées dans le cadre de la présente invention ont, de préférence, un rétré- cissement à l'eau bouillante d'au moins 16%.
Les degrés de relâchement obtenus dans le cadre de la préeente invention dépendent à la fois de la température du dispositif de chauffage et de la durée pendant laquelle les fibres sont-exposées à la chaleur. La durée nécessaire est. telle que les vitesses de traitement soient économiques. Elle est, en général, de l'ordre de 0,05 à 0,5 seconde . Si on le désire, ces valeurspeuvent être quelque peu réduites en utilisant des températures de relâchement élevées.
A cause de la difficulté que l'on éprouve
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pour mesurer directement la température des fibres, la tempéra- ture atteinte par celles-ci est déterminée par leur poids spéci- fique. Comme on le sait, le poids spécifique d'une fibre est en relation avec la température à laquelle elle est cristallisée,
En utilisant une mesure du poids spécifique et la relation entré ce dernier et la température, on peut déterminer la température atteinte par les fibres. Pour le téréphtalate de polyéthylène, une température des fibres de 110-180 C correspond à un poids spécifique de 1,36? à 1,382 gramme par centimètre: cube.
Les fibres relâchées sont, de préférence, stabilisées vis-à-vis des -changements thermiques, par chauffage- de ces fibres, sous tension, à une température.supérieure à la température de relâchement.'La température maximale correspond au point de ramollissement des fibres qui, pour le téréphtalate de polyéthylène,est d'environ 250 C. Pour obtenir une stabilisa- tion Vis-à-vis des traitements thermiques intervenant dans les machines textiles et pour tenir compte d'une- certaine marge d'erreur, on'préfère, que les fibres soient chauffées à une tem- pérature d'au moins 185 C. Pour obtenir les meilleurs -résultats, on préfère que cette température soit de 200 C à 230 C et que les fibres soient chauffées à une longueur constante.
Les fibres stabilisées de cette manière manifestent une amélioration surpre- nante de leur aptitude à prendre la teinture, en comparaison de celle de fibres qui ont été étirées et relâchées.
Les fibres peuvent être chauffées par n'impor- te quel dispositif approprié, par exemple en les faisont passer autour de rouleaux maintenus à une température d'environ 100 à 240 C. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les rouleaux de recuit servent de rouleaux d'évacuation, en sorte que les fibres subissent une perte de chaleur minimale sur leur trajet entre-la z-one de relâchement et celle où se fait le recuit.
Au lieu d'être recuites, les fibres étirées à l'état amorphe et relâchées peuvent être chauffées , à longueur constante, sous tension, en les soumettant à l'action des vapeurs d'hydrocarbures chlorés bouillants ayant l'affinité d'urL solvant pour le polymère. Comme hydrocarbures chlorés appropriés, on peut mentionner le chlorure de méthylène, le chloroforme, le trichlor- éthylène et les hydrocarbures analogues.
La mesure de l'aptitude à la teinture, dont
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il est question-dans le .présent.. mémoire, est une mesure du taux de ' teinture en milieu dispersé.Ce taux est déterminé par teinture de la fibre dans un bain de tenture aqueux ayant une température d'environ 100 C, pendant 9,16 et 25-minutes. Le bain de teinture contient 4% en poids, par rapport au poids de la fibre, d'un colorant du commerce répondant à la formule suivante :
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Le rapport pondéral du bain à la fibre est de 1000:1.
La quantité -de colorant prise par la fibre est déterminée aprè-s avoir rincé l'échantillon avec de l'eau, puis avec de 3'acétone, et après avoir séché l'échantillon dans un four.. Le colorant est extrait à l'aide de monochlorobenzène et la quantité de colorant est déterminée quantitativement, en mesurant l'absorbance à 449 m dons le spectrophotomètre de Beckman DU. Le taux de teinture en milieu dispersé (DDR) est obtenu en divisant chacune des trois valeurs obtenues pour le colorant {pourcent en poids par rapport au poids des fibres)par la racine carré de la durée de teinture en minutes et en prenant la moyenne des valeurs ainsi obtenues.
Les: taux de teinture des fibres suivant la présente invention sont, de préférence, supérieurs à 0,048. A titre comparatif, le taux de teinture en phase dispersée des fibres en téréphtalate de polyéthylène obtenues de la manière habituelle et ayant un denier de 3,0 par filament est de 0,032.
Les expressions "pourcentage de relâchement" et "pourcentage de suralimentation" utilisées dans le présent mémoire sont considérées comme équivalentes. Le pourcentage de suralimentation est calculé à l'aide de la formule suivante : % suralimentation = vit. d'alimentation-vit. d'éloignement X 100 vit. d'alimentation
Le terme "polyesters" désigne les polymères de condensation linéaires fibrogènes qui contiennent, dans la chaîne de polymère, des radicaux de liaison carbonyloxy -C-O-
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Les polymères contenant des radicaux cxy-carbonyloxy font partie' de cette classe. Sauf indication contraire, le terme "polyesters"
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englobe les copolyesters, les tripolyesters et les composés .ana- logues.
Les polyesters peuvent contenir, si on le désire, des ad-
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ditifs tels que des agents délustrnts. des agents de stabilisa- tion de la viscosité et d'autres additifs..
Comme exemples de polyesters de condensation linéaires cristallisables, on peut citer le téréphtalate de poly-
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éthylène, le téréphtalate/isephtalate de polyéthylène(85/15), téréphta1ate/hexahydrotérêphtalate de pel=véthylène(9010), le téréphtalate/5-(sodium sul'a3isaphtalste de polyéthylène. (97/3}, le téréphtalate de poly{p-hexahydroxylilèfief,lTisopht8lé1te de poly ( diphénylolpropâne, les naphtalène dicarboxylates de polyéthy- ---lène-{ en particulier ceux provenant des isomères 2,6 et 2,7),Le dibenzoate dé/he:x3mêthylène . Le téréphtalate de polyéthylène et les copolyesters du type téréphtalate., drns lesquels au moins 85 moles % des unités d'acide dibasique sont des unités téréphtalate sont les polyesters préférés.
Etant donné de la difficulté avec laquelle on¯peut le teindre et en raison de son importance
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économique, le téréphtalate de palyét,hy2ène constitue un produit convenant particulièrement pour .être utilisé dans 'le. cadre de laprésente invention.
Le rétrécissement à l'eau bouillante est déterminé en formant des noeuds à une distance d'environ 30 cm dans un faisceau de fils d'environ 100 deniers. Le faisceau est tendu verticalement sous un poids de 10 grammes (0,1 gramme par denier) et la distance entre les-noeuds (Lo) est mesurée. Les fibres-sont placées, à l'état relâché, dans de l'eau bouillante, pendant au moins 5 minutes, après quoi la distance, Ls, entre les noeuds est mesurée de la manière décrite plus haut, sous la même charge.
Le pourcentage de rétrécissement à l'eau bouillante est calculé en utilisant la formule suivante : -
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tt! rétrécissement à -l'eau bouillante= (Lo- LS) x 100 rétrécissement l'eau OU1 nte= 106
Lo
Toutes les valeurs de rétrécissement à l'eau bouillante dont il est question dans le présent mémoire ont été déterminées dans un délai de 4-heures à partir du relâchement des fibres.
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Sauf indication contraire, les valeurs de
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poids spécifique et d'indice de <i-istallinité données dans les exemples ont été mesurées sur des échantillons appropriés après le relâchement des fibres. Comme telles, ces valeurs représentent des valeurs maximales au moment du relâchement*
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Les polyesters#doivent avoir une viscosité relative d'au moins environ 12.
L'expression "viscosité relative" désigne le rapport de la viscosité d'une solution â 10,,ex de téréphtalate de polyéthylène dans--un mélange de 10 parties -de phénol et de 7 parties¯ de 2,.,b-tricYloruphéol (en poids) à la -rtsc-osité du mélange phér.cltrichlorcphénol, ces viscosités ayant été mesurées de la même manière à 25 C.
Les exemples suivants illustrent de? -modes préférés de réalisation du procédé suivant l'invention. Ces exemples qui ne doivent pas être considérés comme limitatifssont destinés à marquer les différences existant entre les¯ fibres obtenues par le procédé suivant l'invention et-des fibres étirées à l'état cristallisée de même que les différences entré le procédé suivant
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3T'invention et des procédés -c-Onnus..
-EXE1.iPLE i Qn-utilise-une-installation semblable à -celle de la figure 1, pour le traitement de filaments en polyester ,
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sauf qu'aucun bain- de préch.a-uffage ou¯de pulvérisation n'est uti- lisé et qu'une série de rouleaux tendeurs est prévue entre les
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rouleaux d'étirage et les rouleaux de recuit. Unïaisceau de filaments en téréphtaldte de polyéthylène comportant envîronl6-à3OU filaments et-d'un denier de 105.000 est étiré dans un bain d'étirage
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chauffé à une température de 58 C. L'indice de cristaliinité du faisceau de filaments étirés à l'état amorphe est, en moyenne, le 13.
Le faisceau étiré ayant un denier de 36.OOGest-alors amené dans un dispositif de traitement à la vapeur d'eau, où il passe à une vitesse de 91,4 m par minute, après quoi le faisceau -relâché est repris par des rouleaux tendeurs tournant à une vitesse de 60,3 mètres, de façon à obtenir une suralimentation de 34%. Le dispositif de traitement à la vapeur d'eau est alimente! en vapeur d'eau à une température de 380 C et à une pression de 2,1 kilogrammes par centimètre carré. On fait en sorte que des jets
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de vapeur d'eau SJiènt.-D1ÙJrér1Sp.!,; -s'Ur la nawna.-rla :ri'amntâ au-des - sus et en-dessous de cette nappe.
La température de la sapeur
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d'eau dans la chambre de traitement est d'environ 130 C . On fait ensuite passer les filaments sur une série de six rouleaux de recuit tournant à la même vitesse périphérique que les rouleaux tendeurs. -Les rouleaux de recuit sont chauffés à une température
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de 205 C et la durée de ontact -des-.3au;ent avec les surfaces chauffées de ces rouleaux est de 33,3 secondes. Les filaments recuits sont alors refroidis sous tension, frisés dans une atmos- phére d'eau et séchés. Les filaments obtenus ont une ténacité de 3,0 grammes par denier, un allongement de 70%, un poids spécifique de 1,390 grande par centimètre cube et un taux de teinture en phase dispersée de 0,076.
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E'C±?:PI II
On file du téréphtalate-de polyéthylène pour obtenir un fil à 34 filaments, le polymère ayant une viscosité relative de 28 . Le fil est étiré jusqu'à un denier de 100 dans un bain d'étirage, dans lequel il est introduit à une vitesse de 325 mètres par minute et est amené à passer sur des rouleauxd'étirage tournant à une vitesse périphérique de 1510 mètres par
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minute. La température du bain d'étirage est meintenue à 60'C.
Le fil étiré à l'état amorphe a un indice de cristallinité moyen de 14. Ce fil est divisé--en -quatre échantillons ou fractions A, B,C et D qui sont relàché3 à 140 C, l60 C et 180*C respective- ment.
Les échantillons A et D sont tous relâchés, en utilisant un dispositif du type montré à la figure 3. Les fi-
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bres sont chauffées par contaet-avec-u.'1 sabot chauffé d'une longueur de 75 centimètres. Les fibres sont amenées à ce sabot à une vitesse de 152,5 >3tr;s par ninata et 50n enroulées à une vitesse plus faible, de faces à obtenir un relâchement restée ''. ..i6aéiTa"'.. le réme dispositif que pour le' reLScheMnt les érh#ntillons A à D sont ensuite recuits à 205 C, à li1 :,,:L"âi constante et à une vitesse de 21..,4 cètres par ;4,nnte. -
Les par ces traitements sont indiqués dans le tableau 1.
Des fibres témoins sont obtenues de la manière habituelle avac'un taux d'étirage de 4,0, par étirage de la manière décrite plus haut, dans un bain maintenu à une tem-
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pérature de 5 C, les rouleaux d'étirage étant chauffés à 100"Cet les fibres obtenues étant divisées en quatre fractions E, F, G et H. Avant relâchement, les fibres témoins ont un indice de cristallinité moyen de 20. Ces échantillons témoins ont ensuite été traités de la manière décrite plus haut.
Les résultats obtenus avec les fibres témoins sont indiqués dans le tableau II. -
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TABLEAU I
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Fibres <étirées à l'état amo:rphe.pelnchée's et recuites
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<tb> Echantillon <SEP> % <SEP> surali- <SEP> Temp. <SEP> Temp. <SEP> Taux.de <SEP> Ténacité/allons <SEP> Rétrécissement <SEP> Poids <SEP> spé-
<tb>
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mentatiqn de ' de re- teinture cernent à l'eau bouil- civique
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<tb> relaie- <SEP> cuit( <SEP> 0) <SEP> en <SEP> phase <SEP> g/denier <SEP> (%) <SEP> lante <SEP> (g/cc.)
<tb> ment <SEP> ( C) <SEP> dispersée
<tb> Fibres <SEP> de
<tb>
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Fibres de 1 ...
YYlNITIYNN11n1 -- ' 1 départ 0,034 bzz. 19,3 1,359
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<tb> Fibres <SEP> re-
<tb>
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l6chea :, ' 24,3 1200 - 0,0.6 3,3/65 0,6 1,377 B 7,.3 1400 0,040 3,3/70 0,4 1,379 a 9,0 1600 - 0,052 3,2/70 0,3 1,382 Fibres delà- 2g,7 1800 - 0,061 3,2/72 0,7 bzz5
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<tb> Fibres <SEP> relâohées <SEP> et <SEP> recuites
<tb>
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A 24,3 ...2V 205 0,087 3,5/62 ,1,2 1,396 B 27, 1400 2050 0,087 3,3/66 1, 1,395 C' 29,0 60 2050 0,095 3,3/72 1,4 1,393
EMI12.10
<tb> D <SEP> 29,7 <SEP> 1800 <SEP> 2050 <SEP> 0,102 <SEP> 3,2/74 <SEP> 1,5 <SEP> 1,395
<tb>
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T A H L E A U II
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Fibres étirées à l'état cristalli-n-1--reigches-et-recuites $chantillon % surali- Temp. Temp.
Taux de Téncité/al1on- Rétrécissement Poids spém.ntation de de va- teinture gement à l'eau ouil- qifique relche- cuit(OO) en phase g/denier \%) lente (g/cc.) mant(bO) dispersée Fibres de -t:"11 départ, ...... 0,034 4,3/33 13,3 1,)69
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<tb> Fibres <SEP> re-
<tb>
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, 11} chée's , 11,, 1200 1"" , 0,036 3,9/43 4,3 .38.
F 15,1 140 - 0,036 3,7/48 2,0 .3a.
18,3 l60 ... 0,037 3,6/51 .,6 1,384 H 21,6 Il 1180 ! ,- 0,045 3,5/60 loi 10388 libres 1 rel.. chées et re-
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<tb> cuits'
<tb>
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t 1115 1200 205(1 0,044 4,, /3 8 2.3 i, 3g6 F .5, i' , 140 Ô 2050 0,b48 4, i/46 2,1 l396 \ G 18,3 1600 2050 0, 0.1 3e7/46 2, 0 1.396 21 6 1800 2050 0jo6i 3,6/56 2,0 , .390
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En comparant les tableaux I et II, on voit-
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que les fibres obtenues par le pracédéwsu3ant la -présente inventison de même que les fibres témoinsprêsentent une faible modifi- cation de l'aptitude à la teinture, après relâchement. Par contre le traitement de recuit a pour effet d'augmenter pratiquement jusqu'au double ' lé taux de teinture enphase dispersée des fibres suivant la présente invention, alors que ce même traite-
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ment rota qu'un iaibloe effet -sur-les fibres témoin.
EXEMPLE III
Cet exemple illustre l'emploi d'un copolyester.
On prépare un capolyester d'éthylène glycol, dans lequel le rapport molaire des unités téréphtalate aux unités hexahydrotéréphtalate.est de 91 : 9. Le copolyester est filé en filaments qui sont réunis pour former un faisceau comportant 3.750 filaments de 8,4 deniers par filament et ayant une viscosité relative-de 22.
Le faisceau de filament ést étiré jusqu'à 3,57 fois sa longueur initiale (3,57X) à une température
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de 67<'C, après quoi il est relâché de 25 à l'aide de vapeur d'eau à une température de-150 C dans un dispositif de traitement à 1 peur d'eau d'une longueur de 10,16 cm, le faisceau étant finalement recuit à 200 C sur des rouleaux chauffés avecun temps de contact de 5,4-secondes. Le rétrécissement à l'eau bouillante des fibres étirées est de 29,4%. Les propriétés physiques des fibres sont montrées dans le tableau III et compa- rées à celles de fibres témoins étirées à raison de 3,57 à 95 C et relâchées par chauffage, à l'état lâche, pendant 6 minutes, à une température de 120 C.
T A B L E A U- III
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Taux-de teinture Ténacité Allongement en phase dispersée 1)ÉÎàµ- ÎÉ Fibres de départ 0,1(?(3 - -' - 3, 5 38 Fibres relchées ¯ ¯ 0, i;.0 2,7 - 7
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<tb>
<tb> Fibres <SEP> relâchées <SEP> et
<tb>
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recuites 0,252 2,2 - 43 Fibres témoins --0,082 3,1 38-,
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- EXEKPLEIT .\, Cet exemple montre l'emploi d'un cépolyester ayant.une faible viscosité relative.
On prépare un copolyester d'éthylène glycol,
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en utilisant àu téréphtalate de diméthyle et du 3,5-dicarbométho- xybenzène sulfonate de sodium dans unwpport molaire de 97,8 à
2,2. Le polymère est filé pour obtenir .de.s filaments ayant un denierde 8,4 par filament et une viscosité relative de 17,6.
Un faisceau de 3.000 filaments est étiré à raison de 3,7X à 50 C, puis relâché et recuit de la manière décrite dans l'exemple III-.
Les fibres étirées ont un rétrécissement à l'eau bouillante de
30,7%, un poids spécifique de 1,368 gramme/cm2 et- un indice de cristallinité moyen de 11. Le taux de teinture en phase disper- sée des fibres étirées, des fibres relâchées et des fibres re- cuites est'de 0,092, 0,090 --et 0,115 respectivement.
EXEMPLE V Cet exemple illustre une forme de réalisation du procédé suivant l'invention, dans laquelle on utilise des sol- vants pour stabiliser les fibres relâchées.
Un faisceau de 7.000 filaments en. t-éréphtala- te de polyéthylène ayant une viscosité relative de 28,4 et -on denier de 52.500 est préchauffé dans un bain d'apprêt aqueux chauffé à 40 C, étiré à raison- de 3,5X dans un bain chauffé à
50 C et enroulé sur des bobines à une vitesse de 61,0 mètres par minute. Les fibres étirées de cette manière présentent un rétrécissement à l'eau bouillante de 33,3% et un poids spécifi- que de 1,356 g/cc. Ces fibres étirées sont retirées des bobines et amenées dans un dispositif, où elles sont chauffées par de la vapeur d'eau à une température de 148 ¯ 2 C,' en passant dans ce dispositif à une vitesse de 43,9 mètres par minute. Les fibres sont recueillies à la sortie de ce dispositif à une vitesse de 30,2 mètres par minute.
On fait passer une partie des fibres re- lâchées dans un four de recuit, t&ndis que les fibres restantes sont enroulées -sur des bobines destinées à être utilisées pour un traitement de stabilisation-à l'aide d'un solvant (recuit au moyen d'un solvant). Dans le four, qui est chauffé à l'aide d'air chaud à 205 C, les fibres passent sur une série de quatre rouleaux de recuit ayant une circonférence de 61 cm et tournant à une vitesse périphérique--de 30,5 mètres par minute. Les rouleaux sont chauffés indépendamment à une température de 200 ¯ 5 C et la durée de contact des fibres avec les rouleaux est de 9,6 secondes. Les fibres sont ensuite enroulées sous une légère tension, à une vitesse de 30,8 mètres par minute.
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Les fibres relâchées obtenues de la manière décrite plus haut sont enroulées sur un cadre métallique d'une longueur'de 19,7 cm, à raison de 7 tours couvrant une largeur de 7,6 cm. du cadre métallique. Le cadre métallique portant les fi-
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bres enroulées asc alors guspendu, pendant 15 minutes, dans une atmosphère'de vapeurs d'un liquide organique chauffé au reflux ayant pour le polymère l'affinité d'un solvant.
Les propriétés
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physique.s-deS------t:ibr,es relâchées et des fibres recuîtes à- 2000C à l'aide de trois solvants différents sont indiquées, dans le tableau IV.
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TABLE A-TT IT
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<tb>
<tb> Echantillons <SEP> Taux <SEP> de <SEP> Ténacité <SEP> Allonge-
<tb>
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teinture g7de:nj.er ment (%) en¯ - -- - - -pbxse àis- --- - --- - persée ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯-
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<tb>
<tb> Fibres <SEP> relâchées- <SEP> 0,054 <SEP> 3,06 <SEP> 88
<tb> Fibres <SEP> relâchées <SEP> et <SEP> recuites:
<SEP> pâr <SEP> chauffage <SEP> à <SEP> 200 C <SEP> 0,066 <SEP> 3,36 <SEP> 73
<tb>
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à l'aide de trichlorêthylène Os064. 3,6 69 à l'aide de chloroforme 0,-067 - -),38 6a- à l'aide de chlorure de-méthy-- - lène o,o71¯¯¯¯¯¯¯ ¯ 3,30 69
Comme le révèlent les résultats donnés dans ce tableau IV, le recuit à l'aide d'un solvant permet d'obtenir ¯ une aptitude améliorée à la teinture, comparable à celle obtenue pr un recuit à haute température.
-
EXEMPLE VI
Cet exemple illustre une forme de réalisation du procédé suivant l'invention, sous forme de procédé discontinu-
Un faisceau de 6.000 filaments en téréphtala- te de polyéthylène ayant une viscosité relative de 28 et un denier de 51.000 est préchauffé dans un bain d'apprêt aqueux chauffé à 40 C, puis étiré à raison de 3,5X dans un bain chauffé à 60 C et enroulé sur des bobines à une vitesse de 61,0 mètres par minute. Lorsque l'on mesure directement le rétrécissement à l'eau bouillante, on constate qu'il est de 27,7%.
L'indice de cristallinité du'faisceau étiré- mesure 36 heures plus tard, est de 13;5, tandis aue. le--poids-,spécifique est de 1,364 gramme par--
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cm3 ¯ Ayant un rétrécissement acceptable, lefeisceau de fi3a-
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ments est immédiatement soumis à un relâchement.. par passage dans un dispositif chauffé par de la vapeur d'eau à une température de 148 + 2 C à une vitesse de 43,5 mètres par minute. Le faisceau de filaments est extrait de ce dispositif à une vitesse de 30,2 mètres par minute et amené dans un four contenant des rouleaux de recuit.
Les fibres relâchées passent, dans le four chauffé par de l'air ambiant à 205 C, sur une série de quatre rouleaux -de recuit- ayant une- -circonférence de 61,0 cm et tournant à une vitesse périphérique de 30,5 mètres par minute. Les rouleaux sont chauffés indépendamment à une température de 205 # 5 C et la durée de contact des filaments avec les rouleaux est de 9,6 secondes. Le'faisceau de filaments est enrculé, sous une lé- gère tension, à une vitesse de 30,8 mètres par minute. Les fibres-obtenues ont un taux de teinture en phase dispersée de 0,080, une ténacité de 2,7 grammes par denier et un allongement de 45%.