CA1224611A - Procede simplifie pour l'obtention de fil polyester a grande vitesse - Google Patents
Procede simplifie pour l'obtention de fil polyester a grande vitesseInfo
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- D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
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Abstract
L'invention concerne un procédé de filage simplifié de fils à base de polytéréphtalate d'éthylène, à grande vitesse et avec appel direct sur le bobinoir. Ce procédé est caractérisé en ce qu'après leur sortie de la filière, les filaments sont refroidis au moyen d'un fluide gazeux simultanément regroupés et ensimés en un point de convergence situé à une distance 1l de la filière telle que 1o ? 1l ? 1o + 30 cm, la valeur de 1o correspondant au ler point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence des filaments en fonction de la distance (en cm) passe par un maximum, et renvidés à vitesse égale ou supérieure à 4 500 m/min, de préférence égale ou supérieure à 5 000 m/min, la distance maximale entre la filière et le point de dépôt du fil sur la bobine étant comprise entre 100 et 200 cm. Les fils obtenus sont utilisables tels quels ou peuvent être texturés. L'invention concerne également les articles en forme tels que fils, tissus ou tricots, obtenus à partir des filaments issus du procédé ci-dessus mentionné.
Description
L6~L~
PROCEDE SIMPLIFIE POUR L'OBTENTION DE FILS POL~ESTER A GRANDE
VIT~SSE
La presente invention concerne l'obtention de filaments à
base de polyesters à grande vitesse, selon un procédé simplifié
et 1'compact".
Ylus particulièrement, l'invention concerne l'obtention directe par filage de fils orientés à faible retrait.
On sait depuis longtemps par le brevet américain 2 604 667 qu'il es~ possiblé d'obtenir des fils de polyesters directement utilisables dans des appIications textiles, par e~trusion du polymère dans une atmosphère à température ambiante puis renvidage à des vitesses superieures à 4 755 m/min, les filaments devant parcourir une distance d'au moins 114-127 cm pour être complètement solidifiés, car pour des distances de 76-100 cm, il se forme sur les organes, avec. lesquels ils sont mis en contact, des agglomerations de brins fondus.
Toutefois, ce procede n'a pas pu être mis en oeuvre dans les annees qui ont suivi la publication de ce brevet car la technologie des dispositifs de renvldage des fils n'était pas disponible, ce type de materiel n'ayant eté mis au point que récemment.
Avec l'amélioration de ces dispositifs permettant d'accéder à des vltesses de renvidage de plus en plus élevées, des adaptations et modifications au procédé décrit dans le brevet américain 2 604 667 ont été preparees.
. ' '~ ~Zfls~
En effet, lors du filage à grande vitesse, la tension imposée aux fils par les frottements dans l'atmosphère de refroi-dissement augmente de manière importante avec la vitesse jusqu'à
atteindre des niveaux incompatibles avec l'obtention de bobines correctes lors d'un renvidage direct.
Diverses solutions ont éte proposees pour dlminuer la tension et eviter l'utilisation de rouleaux d'appel regulant la tension en amont du bobinoir.
Il a ete propose, par exemple, une chambre de refroidis-1~ sement fermee à sa base par une paroi laissant passer seulement les filaments (demande allemande 2 615 246), des guides de fausse torsion ~brevet americain n 3 996 324) ; selon llarticle de ~l. LUCKERT et M. BUSCH, paru dans Chemiefasern/textilindustrie (Volume 3~/85 - Janvier 1983), les solutions proposees, pour reduire la tension, consistent, soit en un système special de guide fil non decrit, soit en un procede particulier comprenant une cellule d'ensimage où les filaments sont converges et ensimes après la cellule de refroidissement.
Il est également connu, selon le brevet français 2 277 ~13, de filer des polymères synthetiques en particulier du polyester et de les renvider directement, à des vitesses de 2 500-5 000 m/min, les filaments etant converges à une distance de la filière qui, dans tous les exemples, est d'au moins 1,25 m, la distance totale entre la filière et le bobinoir etant d'environ h mètres. Mais bien que l'ob;et declare du brevet soit de dimi-nuer la tension, aucune valeur chiffree n'est donnee, il n'est donc pas possible de juger de la valeur du procede.
La presente demande propose un procede permettant le filage de fils dans des conditions plus economiques.
La presente invention ~oncerne plus particulièrement un procede de filage simplifie à vitesse elevee de filaments à base de polyester avec appel direct de ces derniers sur le bobinoir, ~22~6~L~
caractérisé en ce que les filaments sont après filage :
- refroidis après la sortie de la filière au moyen d'un fluide gazeux, - regroupés et ensimés simultanément en un point de convergence situé à une distance 11 de la filière telle que 1 ~ lo + 30 cm, la valeur de lo correspondant au ler point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence ~ n des filaments en fonction de la distance (en cm) par rappor~ à la filière passe par un maximum, dans les conditions de filage désirées, - renvidés directement à une vitesse égale ou supérieure à
4 500 m/min, de préférence égale ou supérleure à 5 000 m/min, la distance maximale entre la filière et le point de dépôt des filaments sur la bobine étant comprise entre 100 et 200 cm.
Un des facteurs déterminant du procédé selon la présente invention est la position du point de convergence des filaments, où ils sont simultanément ensimés. Ce point est déterminé par l'évolution de la biréfringence des filaments à partir de la filière dans les conditions de filage désirées. Par une méthode appropriée dont un exemple sera donne plus loin, on determine la valeur de lo, 1 ~tant la valeur maximale determinée sur un très grand nombre de mesures du premier point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence des filaments en fonction de la dis~ance (en cm) par rapport à la filière passe par un maximum. Toutes conditions identiques par ailleurs, 1 diminue quand la contralnte augmente, ainsi lo diminue quand la vitesse augmente. La distance Ll minimale est telle que 1 ~
La limite supérieure de 11 est 1 + 30 cm de préférence 1 + 10 cm. Au-delà de cette valeur, on observs une augmenta-tion rapide de la tension des fils qui ne permet pas un renvidagecorrect ; et en-dessous de la limite inférieure 1 , on observe un collage des brins qui rend le filage impossible compte tenu .
des autres paramètres du procede en particulier les vitesses preconisees, la hauteur totale entre la filière et le point de depôt du fil sur la bobine, etc..
Après la convergence, les filamen~s peuvent également être entrelaces pour donner une bonne cohesion aux fils et faciliter leur reprise dans certaines applications.
Le procedé selon la presente invention s'applique tout particulièrement au filage du polyethylène téréphtalate et des copolyesters contenant au moins 80 % d'unités téréphtalate d'éthylène en ajoutant jusqu'à 20 % d'autres unités par exemple en rempla~ant l'éthylène glycol par un autre diol tel que le butane diol, l'hexane diol, etc.., ou en remplacant l'acide téreplltallque de départ par un autre diacide tel que l'acide isophtalique, hexahydrotéréphtalique, bibenzoique, etc...
On peut éventuellement modifier le polytéréphtalate d'éthy-lène avec de faibles quantites en mole d'un agent de branchement comportant 3 ou 4 groupements fonctionnels alcools ou acides tels que, le trimethylol propane, le triméthylol éthane, le penta érythrol7 la glycérine, l'acide trimésique, l'acide trimellique ou pyromellique, etc...
Le polyester de départ peut également contenir des additifs connus tels que des agents stabilisants vis-a-vis de la lumière ou de la chaleur, des additlfs destinés à réduire l'électricité
statique ou modifier l'aptitude à la teinture, des agents mati-fiants~ etc..
Le procédé selon la présente invention sera mieux compris àl'aide de la fig. 1 qui représente sehématiquement une forme de mise en oeuvre du procédé comprenant une chaudière 1 dans laquel-le le polymère est fondu avant de passer dans les orifices d'une filière 2 ; puis les filaments 3 sont refroidis par un milieu gazeux traversant le faisceau de filaments, envoyé au moyen d'une soufflerie 4, et regroupés en un point de convergence S, ensimés / ;
simultanement, puis entrelaces au moyen d'une buse 6 et renvidés sur le bobinoir 7.
D'au~res variantes dans la mise en oeuvre peuvent être utilisées sans pour cela sortir du procedé selon la presente invention. En particulier les filaments peuvent être réchauffes immediatement à leur sortie de la filière sur une courte distance, inferieure à ~0 cm, de preference à 7 ou 5 cm, avant d'être refroidis par le fluide gazeux. Le fluide gazeux peut être de l'alr pouvant contenir une proportion plus ou ~oins importante d'humidite La distance 11, telle que definie ci-dessus, depend d'un certain nombre de facteurs tels que la nature du polymère file, la viscosite de ce polymère, la vitesse de filage, du titre au brin des filaments, les conditions de refroidissement, etc...
En pratique, elle est généralement comprise entre 30 et 70 cm, de préférence 40 à 60 cm.
Un tel procéde est surtout interessant industriellement, pour les fils à brins fins.
La vitesse de filage utilisee tout au long du texte est aussi la vitesse de renvidage des filso Pour des raisons economi-ques, elle est superieure à 4 500 m/min, de preference superieure à 5 000 m/min, et peut aller ~usqu'à 8 000 m/min ou meme plus.
~lle depend essentiellement d'elements tachnologiques permettant la realisation industrielle du procede. La longueur maximale allant de la filière ~usqu'au point de depôt du fil sur la bobine, varie entre 100 et 200 cm. L'encombrement total en hauteur du dispositif, c'est-à-dire, en incluant le bobinoir, n'excède par 220 cm, contrairement à ce qui est decrit dans l'article de Chemiefasern/Textilindustrie (Janvier 1983) où la hauteur de la fillère à la triangulation est de;à de 2,20 cm.
Un tel procede est realisable industriellement sur un seul etage (contrairement aux procedes conventlonnels), si bien que le ~46~L
manipulateur a accès facilement à la fois à la filière et au bobinoir, ce qui représente un interêt economique important du point de vue conditionnement, énergie et manutention.
Le bobinolr peut être facilement place pratiquement jusqu'au niveau immediatement en-dessous de la convergence, la distance convergence/bobinoire 12 n'etant pas une valeur critique dans les limites de la définition. La longueur 1~ dépend seulemen~
de l'encombrement des dispositifs éventuellement prevus entre la convergence et le bobinoir, par exemple une buse d'entrelacement, et la hauteur de triangulation. Pour reduire l'encombrement des métiers industriels, on peut également prévoir plusieurs filières accolées en parallèle, avec plusieurs fils convergeant au même niveau et un nombre de bobinoirs décalés les uns par rapport aux autres, verticalement ou horlzontalement, les fils formant alors I5 un angle faible par rapport à l'axe de filage, pour pouvoir être renvidés.
Par rapport aux procédes connus jusque-là et aux procedés conventionnels, le procede selon la presente invention presente les avAntages suivants :
- il comporte les mêmes elements technologiques pour sa ~ise en oeuvre mais dans un volume nettement plus restrelnt, ce qui conduit evidemment à des economies d'investissement, d'exploitation et de main-d'oeuvre, - il permet de travailler à des vitesses superieures sans nécessiter l'utilisation de dispositif regulateur de tension tels que rouleaux intermediaires ou bobinoirs sophistiques J ce qui lmplique que le fil a atteint une tension pas trop elevee9 généralement pas supérieure à 2 cN/tex et une stabilité
suffisante au moment de son dépôt sur la bobine, - il permet éventuellement un entrela~age aise grâce à la faible tension du fil SOU8 la convergence~
Les fils ainsi obtenus possèdent des propriétés mecaniques ~ 76 ~ ~
et de retrait voisines de celles des flls obtenus à des vltesses comparables dans les procédés de filage à haute vitesse actuellement utilisés industriellementO Comme ces derniers, les fils selon l'invention sont très réguliers (titre, propriétés mécaniques dP retrait, affinité tinctoriale). De plus, ils possèdent une bonne propreté. Ils peuvent etre utilisés tels quels, pour l'obtention d'articles tissés (doublure, vetement de protection) et d'articles tricotés, ou texturés ultérieurement selo~ tout procédé actuellement utilisé industriellement. Ils possèdent $urtout une bonne régularité du titre et, dans le cas où ils sont entrelacés, un niveau de cohéslon approprié à leur utilisation ultérieure.
Dans les exemples qui sui~ent, la viscosité intrinsèque du polyester est évaluée ~ partir d'une solution à 1 % en poids par volume dans l'orthochlorophénol à 25~C et extrapolée à une concentration nulleO Elle est mesurée au moyen d'un viscosimètre du type "Ostwald".
Les valeurs de ténacité, allongement et module d'Young sont effectuées au moyen d'un appareil connu dans le co~merce sous la ,mlrque de com~erce INSTRON 1122 selon 1a.norme NF G 07-003~
Le facteur de cohésion mesure sur un appareil connu daDs le com-merce sous la marque de commerce "ROTSOEIL~D"(NPT'T~pe 2040), co~siste en une détection automatlque de la distance entre points d'entre-lacement à l'aide d'une aiguille placée entre les filaments d'un fil en mouvement et qui s'escamote des qu'elle rencontre un point de résistance.
Le facteur de cohésion est exprimé par le rapport f =
d d étant la distance moyenne en cm entre points d'entrelacement, calculée sur au moins 100 points.
,4. ~J~"
G~
La mesure de retrait à l'eau bouillante est effec-tuée sur un fil doublé noué en son extrémité qui est soumis à une prétension standard de 50 mg/dtex. On lit la longueur Lo du fil doublé au niveau du noeud avant traitement, sur une règle graduée puis le fil est plongé dans l'eau bouillante pendant 15 minutes à l'état libre puis 10 minutes à l'état libre dans une étuve à 80 C et on le laisse pendant au moins 60 m~nutes à l'état libre en atmosphère standard 65% HR et 20 C + ~). On lit L1 du fil.
Retrait EB = - L - L1 x 100 Lo La mesure du retrait à la chaleur sèche (air sec) est également effectuée sur un fil doublé noué en son extré-mité avec la même prétension que ci-dessus. On lit la lon-gueur Lo.
Puis le fil est traité pendant 30 minutes dans une étuve ventilée à 160 C et on le laisse au moins 60 minutes à l'état libre en atmosphère standard. On lit la nouvelle longueur L1.
Retrait AS 160 C = x 100 Lo La mesure du retrait à la vapeur saturante est effec-tuée sur un fil doublé noué en son extrémité et sous une même prétension de 50 mg/dtex. On lit la longueur L . Puis le fil est placé pendant 30 minutes dans une étuve contenant de la vapeur à 130 C, puis laissé 10 minutes à l'état libre dans une étuve à 80 C et enfin pendant 60 minutes à l'état libre en atmosphère standard. On lit alors la longueur Ll `
Retrait 130 C vapeur saturée = x 100 Lo ..,.~ .,, ~22~
L'irrégularité moyenne linéaire U% représente les variations de la masse le long du fil contrôle. Ces varia-tions de masse se situent de part et d'autre autour de la moyenne de la masse par unité de longueur et on les mesure S en fonction de cette moyenne, sur un régularimètre "UST~R*, type B-11" et un intégrateur "U~TER*, type L-13" qui permet d'intégrer la valeur de l'irrégularité moyenne en pourcentage.
La distance lo est déterminée par la méthode sui-vante:
Dans les conditions de filage désirées, mais sans prendre en compte les positions du point de convergence et du bobinoir, on prélève des échantillons sur le faisceau émergeant de la filière au moyen d'un disposi-tiE à double coupe simultanées. La biréfringence - qui est une mesure de l'orientation des segments de chaine du polymère - est évaluée sur les échantillons au moyen d'un microscope ordi-naire de marque commerciale LEITZ par mesure de la différence entre les indices principaux des brins de forme circulaire au moyen d'une méthode optique de compensation (compensateur de BEREK). Pour un fil ayant un maximum de 30 brins, tous les brins sont prélevés et examinés en fonction de la distance à la filière et pour un fil ayant plus de 30 brins, on examine 20 brins prélevés au hasard au filage. En relevant ainsi les valeurs de la biréfringence en fonction de la distance à la filière, on détermine la distance lo. Comme indiqué
ci-dessus, lo est la valeur maximale déterminée sur un très grand nombre de mesures du premier point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence des fila-ments en fonction de la distance ~en cm) par rapport à la filière passe par un maximum.
Tous les exemples sont réalisés sur un dispositif du type de celui de la figure 1, c'est-à-dire avec appel direct du fil sur le bobinoir.
* (mar~ue de commerce) E~EMPLE 1 On prépare un polytéréphtalate d'éthylène matifié
avec 0,5% en poids d'oxyde de titane, de viscosité intrinsèque 0,58 et de viscosité dynamique fondu à 290 C : 123 Pa,s.
Le polymère est fondu dans une boudineuse et amené
à une filière à la température de 293 C puis filé à travers la filière maintenu à 231 C, comportant 33 orifices de diamètre 0,23 mm.
Les filaments appelés à 5 800 m/min sont refroidis transversalement par de l'air à une vitesse de 55m/min puis ils sont convergés à une distance 11 de la filière de 36 cm et simultanément ensimés. La distance 11 est égale à lo + 5 cm, la détermination de lo par la méthode ci-dessus donnant à ce paramètre la valeur 31 cm. Les filaments passent sur des doigts de yuidage placés immédiatement sous le point de convergence, sont entrelacés au moyen d'une buse dans laquelle la pression de l'air comprimé est de 4.105Pa, puis renvidés directement à une distance de la filière de 177 cm à la vitesse de 5 800 m/min.
La tension de renvidage est de 14-15 cN.
La bobine obtenue a une bonne présentation, et les fils possèdent les caractéristiques suivantes:
titre glo~al (dtex) par fil 73,5 nom~re de brins par fil 33 25 allongement (%) 44 ténacité (cN/tex) 32 U% 0,72 facteur de cohésion 23 retrait eau bouillante (%) 3,3 30 retrait 130 C vapeur saturée (%) 3,~
retrait air sec 160 (%) 3,5 module d'Young (cN/tex) 670 EMPLE 2 (comparatif) On utilise un polymère identique à celui utilisé
dans l'exemple précédent.
Le polymère est fondu et amené à une filière à
la température de 296 C puis filé à travers la filière comportant 33 orifices de diamètre 0,23 mm et maintenue à la température de 285 C environ.
Les filaments appelés à la vitesse de 5 800 m/nlin sont refroidis par de l'air envoyé à 60 m/min puis convergés et simultanément ensimés à une distance de 35 cm de la filière ~lo déterminée par la méthode ci-dessus étant égale à
31 cm). Les filaments sont ensuite entrelacés dans une buse et renvidés à la vitesse de 5 800 m/min à une distance de la filière de 560 cm. La tension de renvidage est de 29 cN et il n'est pas possible d'effectuer un renvidage convenable. Nous signalons qu'au-delà de 30 cN, l'extraction de la bobine devient meme impossible.
On utilise un polytéréphtala-te d'éthylène identique à celui de l'exemple 1 que l'on fond et que l'on amène à
une filière à la température de 296 C puis que l'on file à travers la filière maintenue à 288 C comportant 33 orifices de diamètre 0,23 m~.
Les filaments appelés à la vitesse de 5 300 m/min sont refroidis par de l'air envoyé à une vitesse de 50 m/min puis convergés et ensimés à une distance de la filière de 48 cm (lo déterminée par la méthode ci-dessus étant égale à 31 cm). Ils sont ensuite entrelacés et renvidés à la vitesse de 5 800 m/min, l'axe de la bobine étant distant de la filière de 177 cm.
La tension de renvidage relevée est de 15 cN.
Le renvidage, tout en restant assez bon, présente plus de difficultés dues à une position trop basse de la convergence dans les conditions présentes du filage.
Les fils obtenus possèdent les propriétés suivantes:
6~
- lla -titre (dtex) 72 nombre de brins 33 allongement % 38 ténacité (cN/tex) 27,6 5 U % 0,8 facteur de cohésion 21 retrait eau bouillante (%) 3,5 retrait 130 C vapeur saturée (%) 3,6 retrait air sec 160 C (%) 3,6 10 module de Young (cN/tex) 690 /
Exemple 4 (comparatif) Un polytérephtalate d'ethylène identique à celui de l'exem-ple ] est fondu et, porté à la température de 296C, est amené à
une fili~re comportant 33 orifices de diamètre 0,23 ~m et main-tenue à 288~C, à travers laquelle il est file.
Les filaments appeles à la vitesse de 5 800 m/min, sont refroidis par de l'air soufflé transversalement à la vitesse de 50 mlmin, puis converges et ensimes simultanement en un point situe à la distance de 90 cm dP la filiere, distance comprise dans la fourchette des procedes conventionnels. Les filaments sont ensuite entrelaces et renvides sur bobinoir à la vitesse de 5 800 m/min, l'axe du support d'enroulement etant situe à 177 cm de la filière.
La tension de renvidage est de 28 cN pour un titre de 72 dtex, elle est incomptabile avec un renvidage correct, il se produit en particulier un effet de~frettage sur le support.
Les exemples ci-dessus mettent en evidence les avantages de l'invention en particulier du point de vue tension renvidage et confection des. enroulements, avantages qui decoulent de la combinaison des deux paramètres : distance filière à convergence et distance filière à bobinoir.
PROCEDE SIMPLIFIE POUR L'OBTENTION DE FILS POL~ESTER A GRANDE
VIT~SSE
La presente invention concerne l'obtention de filaments à
base de polyesters à grande vitesse, selon un procédé simplifié
et 1'compact".
Ylus particulièrement, l'invention concerne l'obtention directe par filage de fils orientés à faible retrait.
On sait depuis longtemps par le brevet américain 2 604 667 qu'il es~ possiblé d'obtenir des fils de polyesters directement utilisables dans des appIications textiles, par e~trusion du polymère dans une atmosphère à température ambiante puis renvidage à des vitesses superieures à 4 755 m/min, les filaments devant parcourir une distance d'au moins 114-127 cm pour être complètement solidifiés, car pour des distances de 76-100 cm, il se forme sur les organes, avec. lesquels ils sont mis en contact, des agglomerations de brins fondus.
Toutefois, ce procede n'a pas pu être mis en oeuvre dans les annees qui ont suivi la publication de ce brevet car la technologie des dispositifs de renvldage des fils n'était pas disponible, ce type de materiel n'ayant eté mis au point que récemment.
Avec l'amélioration de ces dispositifs permettant d'accéder à des vltesses de renvidage de plus en plus élevées, des adaptations et modifications au procédé décrit dans le brevet américain 2 604 667 ont été preparees.
. ' '~ ~Zfls~
En effet, lors du filage à grande vitesse, la tension imposée aux fils par les frottements dans l'atmosphère de refroi-dissement augmente de manière importante avec la vitesse jusqu'à
atteindre des niveaux incompatibles avec l'obtention de bobines correctes lors d'un renvidage direct.
Diverses solutions ont éte proposees pour dlminuer la tension et eviter l'utilisation de rouleaux d'appel regulant la tension en amont du bobinoir.
Il a ete propose, par exemple, une chambre de refroidis-1~ sement fermee à sa base par une paroi laissant passer seulement les filaments (demande allemande 2 615 246), des guides de fausse torsion ~brevet americain n 3 996 324) ; selon llarticle de ~l. LUCKERT et M. BUSCH, paru dans Chemiefasern/textilindustrie (Volume 3~/85 - Janvier 1983), les solutions proposees, pour reduire la tension, consistent, soit en un système special de guide fil non decrit, soit en un procede particulier comprenant une cellule d'ensimage où les filaments sont converges et ensimes après la cellule de refroidissement.
Il est également connu, selon le brevet français 2 277 ~13, de filer des polymères synthetiques en particulier du polyester et de les renvider directement, à des vitesses de 2 500-5 000 m/min, les filaments etant converges à une distance de la filière qui, dans tous les exemples, est d'au moins 1,25 m, la distance totale entre la filière et le bobinoir etant d'environ h mètres. Mais bien que l'ob;et declare du brevet soit de dimi-nuer la tension, aucune valeur chiffree n'est donnee, il n'est donc pas possible de juger de la valeur du procede.
La presente demande propose un procede permettant le filage de fils dans des conditions plus economiques.
La presente invention ~oncerne plus particulièrement un procede de filage simplifie à vitesse elevee de filaments à base de polyester avec appel direct de ces derniers sur le bobinoir, ~22~6~L~
caractérisé en ce que les filaments sont après filage :
- refroidis après la sortie de la filière au moyen d'un fluide gazeux, - regroupés et ensimés simultanément en un point de convergence situé à une distance 11 de la filière telle que 1 ~ lo + 30 cm, la valeur de lo correspondant au ler point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence ~ n des filaments en fonction de la distance (en cm) par rappor~ à la filière passe par un maximum, dans les conditions de filage désirées, - renvidés directement à une vitesse égale ou supérieure à
4 500 m/min, de préférence égale ou supérleure à 5 000 m/min, la distance maximale entre la filière et le point de dépôt des filaments sur la bobine étant comprise entre 100 et 200 cm.
Un des facteurs déterminant du procédé selon la présente invention est la position du point de convergence des filaments, où ils sont simultanément ensimés. Ce point est déterminé par l'évolution de la biréfringence des filaments à partir de la filière dans les conditions de filage désirées. Par une méthode appropriée dont un exemple sera donne plus loin, on determine la valeur de lo, 1 ~tant la valeur maximale determinée sur un très grand nombre de mesures du premier point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence des filaments en fonction de la dis~ance (en cm) par rapport à la filière passe par un maximum. Toutes conditions identiques par ailleurs, 1 diminue quand la contralnte augmente, ainsi lo diminue quand la vitesse augmente. La distance Ll minimale est telle que 1 ~
La limite supérieure de 11 est 1 + 30 cm de préférence 1 + 10 cm. Au-delà de cette valeur, on observs une augmenta-tion rapide de la tension des fils qui ne permet pas un renvidagecorrect ; et en-dessous de la limite inférieure 1 , on observe un collage des brins qui rend le filage impossible compte tenu .
des autres paramètres du procede en particulier les vitesses preconisees, la hauteur totale entre la filière et le point de depôt du fil sur la bobine, etc..
Après la convergence, les filamen~s peuvent également être entrelaces pour donner une bonne cohesion aux fils et faciliter leur reprise dans certaines applications.
Le procedé selon la presente invention s'applique tout particulièrement au filage du polyethylène téréphtalate et des copolyesters contenant au moins 80 % d'unités téréphtalate d'éthylène en ajoutant jusqu'à 20 % d'autres unités par exemple en rempla~ant l'éthylène glycol par un autre diol tel que le butane diol, l'hexane diol, etc.., ou en remplacant l'acide téreplltallque de départ par un autre diacide tel que l'acide isophtalique, hexahydrotéréphtalique, bibenzoique, etc...
On peut éventuellement modifier le polytéréphtalate d'éthy-lène avec de faibles quantites en mole d'un agent de branchement comportant 3 ou 4 groupements fonctionnels alcools ou acides tels que, le trimethylol propane, le triméthylol éthane, le penta érythrol7 la glycérine, l'acide trimésique, l'acide trimellique ou pyromellique, etc...
Le polyester de départ peut également contenir des additifs connus tels que des agents stabilisants vis-a-vis de la lumière ou de la chaleur, des additlfs destinés à réduire l'électricité
statique ou modifier l'aptitude à la teinture, des agents mati-fiants~ etc..
Le procédé selon la présente invention sera mieux compris àl'aide de la fig. 1 qui représente sehématiquement une forme de mise en oeuvre du procédé comprenant une chaudière 1 dans laquel-le le polymère est fondu avant de passer dans les orifices d'une filière 2 ; puis les filaments 3 sont refroidis par un milieu gazeux traversant le faisceau de filaments, envoyé au moyen d'une soufflerie 4, et regroupés en un point de convergence S, ensimés / ;
simultanement, puis entrelaces au moyen d'une buse 6 et renvidés sur le bobinoir 7.
D'au~res variantes dans la mise en oeuvre peuvent être utilisées sans pour cela sortir du procedé selon la presente invention. En particulier les filaments peuvent être réchauffes immediatement à leur sortie de la filière sur une courte distance, inferieure à ~0 cm, de preference à 7 ou 5 cm, avant d'être refroidis par le fluide gazeux. Le fluide gazeux peut être de l'alr pouvant contenir une proportion plus ou ~oins importante d'humidite La distance 11, telle que definie ci-dessus, depend d'un certain nombre de facteurs tels que la nature du polymère file, la viscosite de ce polymère, la vitesse de filage, du titre au brin des filaments, les conditions de refroidissement, etc...
En pratique, elle est généralement comprise entre 30 et 70 cm, de préférence 40 à 60 cm.
Un tel procéde est surtout interessant industriellement, pour les fils à brins fins.
La vitesse de filage utilisee tout au long du texte est aussi la vitesse de renvidage des filso Pour des raisons economi-ques, elle est superieure à 4 500 m/min, de preference superieure à 5 000 m/min, et peut aller ~usqu'à 8 000 m/min ou meme plus.
~lle depend essentiellement d'elements tachnologiques permettant la realisation industrielle du procede. La longueur maximale allant de la filière ~usqu'au point de depôt du fil sur la bobine, varie entre 100 et 200 cm. L'encombrement total en hauteur du dispositif, c'est-à-dire, en incluant le bobinoir, n'excède par 220 cm, contrairement à ce qui est decrit dans l'article de Chemiefasern/Textilindustrie (Janvier 1983) où la hauteur de la fillère à la triangulation est de;à de 2,20 cm.
Un tel procede est realisable industriellement sur un seul etage (contrairement aux procedes conventlonnels), si bien que le ~46~L
manipulateur a accès facilement à la fois à la filière et au bobinoir, ce qui représente un interêt economique important du point de vue conditionnement, énergie et manutention.
Le bobinolr peut être facilement place pratiquement jusqu'au niveau immediatement en-dessous de la convergence, la distance convergence/bobinoire 12 n'etant pas une valeur critique dans les limites de la définition. La longueur 1~ dépend seulemen~
de l'encombrement des dispositifs éventuellement prevus entre la convergence et le bobinoir, par exemple une buse d'entrelacement, et la hauteur de triangulation. Pour reduire l'encombrement des métiers industriels, on peut également prévoir plusieurs filières accolées en parallèle, avec plusieurs fils convergeant au même niveau et un nombre de bobinoirs décalés les uns par rapport aux autres, verticalement ou horlzontalement, les fils formant alors I5 un angle faible par rapport à l'axe de filage, pour pouvoir être renvidés.
Par rapport aux procédes connus jusque-là et aux procedés conventionnels, le procede selon la presente invention presente les avAntages suivants :
- il comporte les mêmes elements technologiques pour sa ~ise en oeuvre mais dans un volume nettement plus restrelnt, ce qui conduit evidemment à des economies d'investissement, d'exploitation et de main-d'oeuvre, - il permet de travailler à des vitesses superieures sans nécessiter l'utilisation de dispositif regulateur de tension tels que rouleaux intermediaires ou bobinoirs sophistiques J ce qui lmplique que le fil a atteint une tension pas trop elevee9 généralement pas supérieure à 2 cN/tex et une stabilité
suffisante au moment de son dépôt sur la bobine, - il permet éventuellement un entrela~age aise grâce à la faible tension du fil SOU8 la convergence~
Les fils ainsi obtenus possèdent des propriétés mecaniques ~ 76 ~ ~
et de retrait voisines de celles des flls obtenus à des vltesses comparables dans les procédés de filage à haute vitesse actuellement utilisés industriellementO Comme ces derniers, les fils selon l'invention sont très réguliers (titre, propriétés mécaniques dP retrait, affinité tinctoriale). De plus, ils possèdent une bonne propreté. Ils peuvent etre utilisés tels quels, pour l'obtention d'articles tissés (doublure, vetement de protection) et d'articles tricotés, ou texturés ultérieurement selo~ tout procédé actuellement utilisé industriellement. Ils possèdent $urtout une bonne régularité du titre et, dans le cas où ils sont entrelacés, un niveau de cohéslon approprié à leur utilisation ultérieure.
Dans les exemples qui sui~ent, la viscosité intrinsèque du polyester est évaluée ~ partir d'une solution à 1 % en poids par volume dans l'orthochlorophénol à 25~C et extrapolée à une concentration nulleO Elle est mesurée au moyen d'un viscosimètre du type "Ostwald".
Les valeurs de ténacité, allongement et module d'Young sont effectuées au moyen d'un appareil connu dans le co~merce sous la ,mlrque de com~erce INSTRON 1122 selon 1a.norme NF G 07-003~
Le facteur de cohésion mesure sur un appareil connu daDs le com-merce sous la marque de commerce "ROTSOEIL~D"(NPT'T~pe 2040), co~siste en une détection automatlque de la distance entre points d'entre-lacement à l'aide d'une aiguille placée entre les filaments d'un fil en mouvement et qui s'escamote des qu'elle rencontre un point de résistance.
Le facteur de cohésion est exprimé par le rapport f =
d d étant la distance moyenne en cm entre points d'entrelacement, calculée sur au moins 100 points.
,4. ~J~"
G~
La mesure de retrait à l'eau bouillante est effec-tuée sur un fil doublé noué en son extrémité qui est soumis à une prétension standard de 50 mg/dtex. On lit la longueur Lo du fil doublé au niveau du noeud avant traitement, sur une règle graduée puis le fil est plongé dans l'eau bouillante pendant 15 minutes à l'état libre puis 10 minutes à l'état libre dans une étuve à 80 C et on le laisse pendant au moins 60 m~nutes à l'état libre en atmosphère standard 65% HR et 20 C + ~). On lit L1 du fil.
Retrait EB = - L - L1 x 100 Lo La mesure du retrait à la chaleur sèche (air sec) est également effectuée sur un fil doublé noué en son extré-mité avec la même prétension que ci-dessus. On lit la lon-gueur Lo.
Puis le fil est traité pendant 30 minutes dans une étuve ventilée à 160 C et on le laisse au moins 60 minutes à l'état libre en atmosphère standard. On lit la nouvelle longueur L1.
Retrait AS 160 C = x 100 Lo La mesure du retrait à la vapeur saturante est effec-tuée sur un fil doublé noué en son extrémité et sous une même prétension de 50 mg/dtex. On lit la longueur L . Puis le fil est placé pendant 30 minutes dans une étuve contenant de la vapeur à 130 C, puis laissé 10 minutes à l'état libre dans une étuve à 80 C et enfin pendant 60 minutes à l'état libre en atmosphère standard. On lit alors la longueur Ll `
Retrait 130 C vapeur saturée = x 100 Lo ..,.~ .,, ~22~
L'irrégularité moyenne linéaire U% représente les variations de la masse le long du fil contrôle. Ces varia-tions de masse se situent de part et d'autre autour de la moyenne de la masse par unité de longueur et on les mesure S en fonction de cette moyenne, sur un régularimètre "UST~R*, type B-11" et un intégrateur "U~TER*, type L-13" qui permet d'intégrer la valeur de l'irrégularité moyenne en pourcentage.
La distance lo est déterminée par la méthode sui-vante:
Dans les conditions de filage désirées, mais sans prendre en compte les positions du point de convergence et du bobinoir, on prélève des échantillons sur le faisceau émergeant de la filière au moyen d'un disposi-tiE à double coupe simultanées. La biréfringence - qui est une mesure de l'orientation des segments de chaine du polymère - est évaluée sur les échantillons au moyen d'un microscope ordi-naire de marque commerciale LEITZ par mesure de la différence entre les indices principaux des brins de forme circulaire au moyen d'une méthode optique de compensation (compensateur de BEREK). Pour un fil ayant un maximum de 30 brins, tous les brins sont prélevés et examinés en fonction de la distance à la filière et pour un fil ayant plus de 30 brins, on examine 20 brins prélevés au hasard au filage. En relevant ainsi les valeurs de la biréfringence en fonction de la distance à la filière, on détermine la distance lo. Comme indiqué
ci-dessus, lo est la valeur maximale déterminée sur un très grand nombre de mesures du premier point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence des fila-ments en fonction de la distance ~en cm) par rapport à la filière passe par un maximum.
Tous les exemples sont réalisés sur un dispositif du type de celui de la figure 1, c'est-à-dire avec appel direct du fil sur le bobinoir.
* (mar~ue de commerce) E~EMPLE 1 On prépare un polytéréphtalate d'éthylène matifié
avec 0,5% en poids d'oxyde de titane, de viscosité intrinsèque 0,58 et de viscosité dynamique fondu à 290 C : 123 Pa,s.
Le polymère est fondu dans une boudineuse et amené
à une filière à la température de 293 C puis filé à travers la filière maintenu à 231 C, comportant 33 orifices de diamètre 0,23 mm.
Les filaments appelés à 5 800 m/min sont refroidis transversalement par de l'air à une vitesse de 55m/min puis ils sont convergés à une distance 11 de la filière de 36 cm et simultanément ensimés. La distance 11 est égale à lo + 5 cm, la détermination de lo par la méthode ci-dessus donnant à ce paramètre la valeur 31 cm. Les filaments passent sur des doigts de yuidage placés immédiatement sous le point de convergence, sont entrelacés au moyen d'une buse dans laquelle la pression de l'air comprimé est de 4.105Pa, puis renvidés directement à une distance de la filière de 177 cm à la vitesse de 5 800 m/min.
La tension de renvidage est de 14-15 cN.
La bobine obtenue a une bonne présentation, et les fils possèdent les caractéristiques suivantes:
titre glo~al (dtex) par fil 73,5 nom~re de brins par fil 33 25 allongement (%) 44 ténacité (cN/tex) 32 U% 0,72 facteur de cohésion 23 retrait eau bouillante (%) 3,3 30 retrait 130 C vapeur saturée (%) 3,~
retrait air sec 160 (%) 3,5 module d'Young (cN/tex) 670 EMPLE 2 (comparatif) On utilise un polymère identique à celui utilisé
dans l'exemple précédent.
Le polymère est fondu et amené à une filière à
la température de 296 C puis filé à travers la filière comportant 33 orifices de diamètre 0,23 mm et maintenue à la température de 285 C environ.
Les filaments appelés à la vitesse de 5 800 m/nlin sont refroidis par de l'air envoyé à 60 m/min puis convergés et simultanément ensimés à une distance de 35 cm de la filière ~lo déterminée par la méthode ci-dessus étant égale à
31 cm). Les filaments sont ensuite entrelacés dans une buse et renvidés à la vitesse de 5 800 m/min à une distance de la filière de 560 cm. La tension de renvidage est de 29 cN et il n'est pas possible d'effectuer un renvidage convenable. Nous signalons qu'au-delà de 30 cN, l'extraction de la bobine devient meme impossible.
On utilise un polytéréphtala-te d'éthylène identique à celui de l'exemple 1 que l'on fond et que l'on amène à
une filière à la température de 296 C puis que l'on file à travers la filière maintenue à 288 C comportant 33 orifices de diamètre 0,23 m~.
Les filaments appelés à la vitesse de 5 300 m/min sont refroidis par de l'air envoyé à une vitesse de 50 m/min puis convergés et ensimés à une distance de la filière de 48 cm (lo déterminée par la méthode ci-dessus étant égale à 31 cm). Ils sont ensuite entrelacés et renvidés à la vitesse de 5 800 m/min, l'axe de la bobine étant distant de la filière de 177 cm.
La tension de renvidage relevée est de 15 cN.
Le renvidage, tout en restant assez bon, présente plus de difficultés dues à une position trop basse de la convergence dans les conditions présentes du filage.
Les fils obtenus possèdent les propriétés suivantes:
6~
- lla -titre (dtex) 72 nombre de brins 33 allongement % 38 ténacité (cN/tex) 27,6 5 U % 0,8 facteur de cohésion 21 retrait eau bouillante (%) 3,5 retrait 130 C vapeur saturée (%) 3,6 retrait air sec 160 C (%) 3,6 10 module de Young (cN/tex) 690 /
Exemple 4 (comparatif) Un polytérephtalate d'ethylène identique à celui de l'exem-ple ] est fondu et, porté à la température de 296C, est amené à
une fili~re comportant 33 orifices de diamètre 0,23 ~m et main-tenue à 288~C, à travers laquelle il est file.
Les filaments appeles à la vitesse de 5 800 m/min, sont refroidis par de l'air soufflé transversalement à la vitesse de 50 mlmin, puis converges et ensimes simultanement en un point situe à la distance de 90 cm dP la filiere, distance comprise dans la fourchette des procedes conventionnels. Les filaments sont ensuite entrelaces et renvides sur bobinoir à la vitesse de 5 800 m/min, l'axe du support d'enroulement etant situe à 177 cm de la filière.
La tension de renvidage est de 28 cN pour un titre de 72 dtex, elle est incomptabile avec un renvidage correct, il se produit en particulier un effet de~frettage sur le support.
Les exemples ci-dessus mettent en evidence les avantages de l'invention en particulier du point de vue tension renvidage et confection des. enroulements, avantages qui decoulent de la combinaison des deux paramètres : distance filière à convergence et distance filière à bobinoir.
Claims (6)
1. Procédé de filage simplifié à vitesse élevée de fila-ments à base de polytéréphtalate d'éthylène glycol avec appel direct de ces derniers sur le bobinoir, caractérisé en ce que, les filaments sont :
- refroidis après la sortie de la filière au moyen d'un fluide gazeux, - regroupés et ensimés simultanément en un point de convergence situé à une distance 1l de la filière telle que 1o?1l?1o + 30 cm, la valeur de 1o correspondant au ler point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence ? n des filaments en fonction de la distance (en cm) par rapport à la filière passe par un maximum, dans les conditions de filage désirées, - renvidés à une vitesse égale ou supérieure à 4 500 m/min, la distance maximale entre la filière et le point de dépôt du fil sur la bobine étant comprise entre 100 et 200 cm.
- refroidis après la sortie de la filière au moyen d'un fluide gazeux, - regroupés et ensimés simultanément en un point de convergence situé à une distance 1l de la filière telle que 1o?1l?1o + 30 cm, la valeur de 1o correspondant au ler point pour lequel la dérivée de la courbe représentant la biréfringence ? n des filaments en fonction de la distance (en cm) par rapport à la filière passe par un maximum, dans les conditions de filage désirées, - renvidés à une vitesse égale ou supérieure à 4 500 m/min, la distance maximale entre la filière et le point de dépôt du fil sur la bobine étant comprise entre 100 et 200 cm.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance de la filière au point de convergence est comprise entre 30 et 70 cm.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de renvidage est égale ou supérieure à 5 000 m/min.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filaments sont entrelacés sous le point de convergence.
5. Articles en forme , caractérisés en ce qu'ils sont obtenus à partir des filaments issus du procédé défini dans la revendication 1.
6. Fils, tissus ou tricots, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus à partir des filaments issus du procédé défini dans la revendication 1.
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