Procédé pour la fabrication d'articles filiformes et article obtenu par ce procédé La présente invention concerne un procédé pour la fabrication. d'articles filiformes à canal longitudinal et possédant une section non circu laire, par filature à l'état fôndu d'un polymère linéaire synthétique apte à former des filaments. Elle comprend également l'article filiforme ob tenu par ce procédé. Par l'expression article filiforme il faut entendre un filament, une fi bre, un fil multibrin ou articles analogues con venant à des emplois textiles.
Il est bien connu qu'on peut filer à l'état humide ou sec une fibre ayant une section non circulaire en utilisant un orifice de filière de forme correspondante. Toutefois, dans la tech nique de la filature à l'état fondu, on constate qu'il se produit un écoulement plastique dans la fibre récemment formée lorsqu'elle émerge de la filière. Cet écoulement provoque la for mation d'un filament à section substantielle ment circulaire.
La présente invention, en revanche, permet l'obtention d'un filament filé à l'état fondu et possédant une section non circulaire. Par l'ex pression articles filiformes à canal longitu dinal , on entend aussi bien les articles fili formes qui présentent des cannelures ou des rainures longitudinales externes, auxquelles ils doivent leur section non circulaire, que les ar ticles à canal ou à canaux internes, c'est-à-dire creux, ou les articles présentant à la fois des cannelures ou rainures externes et des canaux internes.
Le procédé selon la présente invention est caractérisé par le fait que le polymère est ex trudé à travers une filière -comportant au moins un groupe de trous dont les distances et les dimensions sont telles que les filaments se sou dent entre eux dès qu'ils émergent des filiè res, et par le fait que l'écoulement plastique du pôlymère, après son extrusion, est stoppé après soudure entre eux des filaments issus d'un même groupe de trous.
L'invention est décrite ci-après en se réfé rant au dessin annexé, donné à titre d'exemple, dans lequel Les fig. 1 à 12 incluses représentent, en plan, des vues partielles de filières montrant divers motifs typiques des orifices de filature que l'on peut utiliser.
La fig. 13 est une vue partielle agrandie de la coupe d'un fil non étiré, filé de la façon indiquée dans l'exemple VII ci-après, en uti lisant une filière dont les orifices sont' dispo sés selon le motif de la fig. 1. Les fig. 14-A et 14-B représentent une vue partielle agrandie de la coupe d'un fil res pectivement non étiré et étiré, filé de la façon indiquée dans l'exemple II, ci-après, en utili- sant une filière dont les orifices sont disposés selon le motif de la fig. 4.
Les fig. 15-A et 15-B représentent une vue partielle agrandie de la coupe d'un fil res pectivement non étiré et étiré, filé de la façon indiquée dans l'exemple I qui suit, en utilisant une filière dont les orifices sont disposés selon le motif de la fig. 3.
Les fig. 16-A et 16-B représentent une vue partielle agrandie de la coupe d'un fil respec tivement non étiré et étiré, filé de la façon in diquée dans l'exemple VI ci-après, en utilisant une filière dont les orifices sont disposés se lon le motif de la fig. 9.
Les fig. 17-A et 17-B représentent une vue partielle agrandie de la coupe d'un fil respecti vement non étiré et étiré, filé de la façon in diquée dans l'exemple IV ci-après, en utilisant une filière dont les orifices sont disposés se lon le motif de la fi-. 11.
La fig. 18 représente une vue partielle agrandie de la coupe d'un fil filé de la façon indiquée dans l'exemple VIII ci-après, en uti lisant une filière dont les orifices sont dispo sés selon le motif de la fig. 12.
La fig. 19 représente une vue partielle en coupe d'une plaque de filière dans laquelle les motifs sont en relief. La fig. 20 représente une vue partielle, en coupe, d'une plaque de filière dans laquelle les différents trous des motifs sont évasés.
La fig. 21 représente une vue partielle en coupe d'une plaque de filière dans laquelle les trous des motifs ont été fraisés en forme de cône.
Sur les fig. 13 à 18, les canaux longitudi naux sont représentés par les espaces qui sub sistent entre les filaments soudés l'un à l'autre sur une partie seulement de leur surface.
Le terme viscosité relative utilisé ci- après désigne le quotient du temps d'écoule ment d'une solution de 11 g de polymère à 25 dans un viscosimètre capillaire, par le temps d'écoulement du solvant dans les mêmes conditions. Cette grandeur donne une indica tion relative sur le degré de polymérisation. Dans les exemples qui suivent, le solvant de référence pour le polyéthylène-téréphtalate est une solution de 7 parties en poids de trichloro- phénol, et 10 parties en poids de phénol.
Pour la polyhexaméthylène-adipamide, il est consti tué par une solution aqueuse d'acide formique à 90 /o.
Voici des exemples illustrant des formes d'exécution du procédé selon l'invention et in- diquant les résultats qui permet d'obtenir. <I>Exemple I</I> On perce une filière comportant 312 trous répartis en 39 groupes de 8 trous disposés se lon la fig. 3. Les orifices ont un diamètre de 0,17 mm. Dans chaque groupe la distance en tre les centres de 2 trous voisins est de 0,22 mm. Les motifs sont disposés sur des cercles concentriques. La filière est fixée dans un dis positif habituel de filature à l'état fondu.
Un polyéthylène-téréphtalate possédant une viscosité relative de 30, est filé à l'aide du dis positif indiqué de façon à obtenir un fil de 470 deniers 39 brins. Le fil est extrudé à la vitesse de 896 m/minute dans une cheminée à soufflerie transversale. On maintient dans la cheminée un courant d'air dont la vitesse de passage est de 6,622 m3/min. A son arrivée l'air est à peu près à la température ambiante. La température de la filière est maintenue à 264- environ. La fig. 15-A donne une coupe représentative du fil obtenu.
Le fil est étiré de 3,9 fois sa longueur. Il possède un titre final de 145 deniers et une ré sistance de 3,9 g/den pour un allongement de 25 %. Le retrait à l'eau bouillante, qui est la diminution en pourcentages de l'allongement après séjour de 15 min dans l'eau bouillante, est de 13 %. Le processus de l'exemple 1, modifié comme l'indique la table I, est utilisé dans les exemples II à VII inclus.
La légende de la table se lit comme suit A - Nombre total de trous dans la filière elle-même.
B - Figure indiquant le motif utilisé. C - Nombre total de motifs. D - Type de polymère utilisé.
E - Viscosité relative du polymère.
F - Température de la filière en degrés centigrades.
G - Vitesse de renvidage du fil extrudé en m/minute.
H - Vitesse de passage du courant d'air de trempe en m3/minute.
I - Titre du fil non étiré. J - Figure donnant une vue schématique et agrandie de la coupe du fil non étiré.
K - Taux d'étirage (c'est-à-dire longueur du fil étiré/longueur du fil non étiré).
L - Titre du fil étiré.
M -Retrait à l'eau bouillante du fil étiré. N - Résistance g/den du fil étiré et allon- gement % à la rupture.
O - Figure donnant une vue schématique et agrandie de la coupe du fil étiré.
EMI0003.0012
TABLEAU <SEP> I
<tb> <I><U>Exemple <SEP> : <SEP> 11 <SEP> 111 <SEP> IV <SEP> V <SEP> VI <SEP> VII</U></I>
<tb> A <SEP> 360 <SEP> 360 <SEP> 170 <SEP> 170 <SEP> 306 <SEP> 160
<tb> B <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 9 <SEP> 1
<tb> <B>15</B> <SEP> C <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 34 <SEP> 34 <SEP> 34 <SEP> 40
<tb> D <SEP> PET:
\ <SEP> PHA''-"* <SEP> PET'' <SEP> PHA** <SEP> PET-i' <SEP> PET#'-E <SEP> 30 <SEP> 46 <SEP> 35 <SEP> 41 <SEP> 35 <SEP> 27
<tb> F <SEP> 264 <SEP> 270 <SEP> 287 <SEP> 260 <SEP> 285 <SEP> 225
<tb> G <SEP> 895 <SEP> 460 <SEP> 895 <SEP> 895 <SEP> 895 <SEP> 915
<tb> 20 <SEP> H <SEP> 6,6 <SEP> 6,6 <SEP> 2,2 <SEP> 2,2 <SEP> 2,2 <SEP> 3,9
<tb> <B>1</B> <SEP> 470 <SEP> 840 <SEP> 225 <SEP> 280 <SEP> 306 <SEP> 460
<tb> J <SEP> 14-A <SEP> 17-A <SEP> 16-A <SEP> 13
<tb> K <SEP> 3,9 <SEP> 4,0 <SEP> 3,2 <SEP> 2,5 <SEP> 3,6 <SEP> 3,5
<tb> L <SEP> 197 <SEP> 232 <SEP> 70
<tb> <B>2</B>5 <SEP> M <SEP> 30-40 <SEP> 8,0 <SEP> 3,0 <SEP> 0,5 <SEP> 12
<tb> N <SEP> 2,4 <SEP> (a) <SEP> 4,9 <SEP> (a) <SEP> 4,1(a) <SEP> 3,9 <SEP> (a) <SEP> 3,5 <SEP> (a) <SEP> 2,6 <SEP> (a)
<tb> 20% <SEP> 15 <SEP> /0 <SEP> 37 <SEP> /0 <SEP> 36 <SEP> /0 <SEP> 26%
<tb> <B>0</B> <SEP> 14-B <SEP> 17-B <SEP> 16-B
<tb> <I>':\ <SEP> Polyéthylène-téréphtalate <SEP> Polyhexaméthylène-adipamide</I> Dans les exemples V et VI, le fil non étiré est rassemblé en une mèche (83.000 den et 88.000 den respectivement). Après étirage, la mèche subit un frisage mécanique puis elle est coupée en fibres.
Un refroidissement rapide contribue à ar rêter l'écoulement plastique à l'intérieur du fi lament extrudé. Cela est réalisé en maintenant le diamètre de chaque brin extrudé aussi faible que possible pour faciliter l'échange de chaleur après extrusion. En général, des orifices possé dant un diamètre de 0,1 à 0,75 mm se sont montrés les plus appropriés pour la filature des polyamides et des polyesters à l'état fondu. Une vitesse de filature relativement grande, un courant d'air à température peu élevée, ont également une influence favorable. Dans la zone de refroidissement, le courant d'air peut progresser dans le même _ sens que les filaments ou en sens inverse. Il faut éviter soigneusement d'emmêler les filaments extrudés.
A côté du refroidissement par l'air, on peut utiliser la trempe dans un fluide inerte quelconque. L'exemple suivant décrit l'utilisation de l'eau comme liquide de trempe. <I>Exemple VIII</I> On fabrique une filière pour monofilaments en perçant des trous groupés comme l'indique la fig. 12. Le trou le plus large a un diamè tre de 0,17 mm. Les trois autres ont des dia mètres de 0,1 mm. Leurs centres sont séparés par 0,20 mm. La filière est fixée dans un dis positif normal de filaturé à l'état fondu.
Une arrivée d'eau est située à 1,25 cm de la face aval de la filière.
Une polyhexaméthylène-adipamide est ex trudée à travers la filière dans l'eau. Le fila ment est renvidé sur bobine à la vitesse de 915 m/ min. Lorsqu'on le dévide de la bobine de filature, on constate qu'il possède une tor sion naturelle qui lui donne l'allure d'une spi rale serrée analogue à un ressort. Les divers filaments ont une section en forme de trou de serrure. La fig. 18 montre, en vue agrandie et partielle, une coupe d'un fil obtenu à partir d'un certain nombre de ces monofilaments.
Lorsque le polymère de l'exemple ci-des sus est filé dans une cheminée à air standard, il se forme également un filament dont la sec tion est en forme de trou de serrure. On re marque toutefois que sa torsion naturelle est un peu plus faible que lorsque l'eau est le li quide de trempe.
La nature et la viscosité du polymère à extruder, le motif particulier utilisé, la dimen sion et l'écartement des trous dans chaque mo tif sont variables, et leur résultante détermine les conditions opératoires optima. En général il est préférable d'effectuer l'extrusion à tem pérature aussi basse que possible pour éviter un écoulement plastique superflu dans la masse extrudée. Les orifices, à l'intérieur d'un même motif doivent rester étroits pour donner une structure possédant une surface relativement grande par rapport à sa section et qui est aisé ment refroidie. Les trous doivent être suffisam ment rapprochés les uns des autres à l'intérieur de chaque motif de façon que les filaments is sus d'un même motif se soudent entre eux.
En général on peut dire que la température optimum de filature d'un polymère quelconque à l'état fondu sera, dans la mise en oeuvre de la présente invention, légèrement inférieur à celle que l'on utilise pour le même polymère dans le procédé habituel de filature à l'état fondu. Une température de filière de 255 à 290 C est recommandée ici pour la filature de polyéthylène-téraphtalate ayant une visco sité relative de 25 à 35.
Une polyhexaméthy- lène-adipamide possédant une viscosité relative de 25 à 45 se file dans les meilleures condi- tions avec une température de 245-2700 C à la filière, conformément à la présente inven- tion.
Le degré de réunion des brins individuels en un filament composite est fonction de la distance séparant les trous d'un même motif. La distance de bord à bord (c'est-à-dire la dis tance la plus faible entre la périphérie de deux trous adjacents) devrait être maintenue aussi faible que possible. Cet effet est montré dans l'exemple IX ci-dessous. <I>Exemple IX</I> Un fil filé selon l'exemple III (appelé A ) est comparé avec un second fil (ap pelé B ) filé dans des conditions identiques, si ce n'est que les centres des trous sont sé parés par une distance de 0,2 mm dans cha que motif.
Ainsi la filière donnant le fil A a une distance de bord à bord de 0,5 mm en tre deux trous adjacents, tandis que pour le fil B elle est de 0,02 mm.
On fait une série d'observations en coupant une certaine longueur de chaque fil de place en place et en comptant le nombre de fila ments dont les brins ne sont pas complètement soudés. On note que le fil A contient une moyenne de 8,5 fils dont les brins ne sont pas complètement réunis, tandis qu'on en compte 2,0 en moyenne pour le fil B .
Il est évident qu'à mesure qu'on réduit la distance de bord à bord, la solidité de la fi lière elle-même diminue d'autant. D'autre part, à mesure qu'on augmente la distance de bord à bord, c'est au détriment de la réunion des brins unitaires en un filament. On a conçu trois modifications des filières qui provoquent la soudure des brins sans diminuer par trop la résistance de la filière. Elles sont représen tées dans les fig. 19, 20 et 21. L'amélioration obtenue est montrée par les exemples X, XI et XII. <I>Exemple X</I> La filière de l'exemple III est modifiée en disposant le centre de chaque motif en relief, soit 0,07 mm au-dessus du plan de la face aval de la filière.
La fig. 19 montre une vue par tielle en coupe d'une telle disposition. Le po- lymère de l'exemple III est extrudé dans les conditions indiquées dans cet exemple. Une série d'observations faites sur les fils montre une moyenne de 2,0 filaments dont les brins sont incomplètement soudés, bien que la dis tance de bord à bord entre deux trous adja cents soit 0,05 mm. <I>Exemple</I> XI La filière de l'exemple III est modifiée en évasant les orifices sur un rayon de 3,125 mm afin de ramener la distance de bord à bord à 0,002 mm sur la face aval. La distance de bord à bord sur la face amont est de 0,05 mm. L'épaisseur de la plaque-filière est de 7,8 mm.
La face s amont est fraisée sur un diamètre de 1,56 mm jusqu'à une épaisseur de 0,30 mm dans chaque motif. La fig. 20 montre une coupe verticale partielle de la filière. Le polymère de l'exem ple III est extrudé dans les conditions indi- a quées dans cet exemple. Le fil obtenu présente une moyenne de 1,0 filament dont les brins sont incomplètement soudés. <I>Exemple XII</I> La filière de l'exemple III est modifiée en fraisant les orifices en forme de cône avec un angle de 50(, sur la face aval. La distance de bord à bord sur la face aval est de 0,012 mm.
La fig. 21 montre une coupe verticale partielle de la filière. Le polymère de l'exemple III est extrudé dans les conditions indiquées dans cet exemple. On ne remarque aucun fil dont les brins soient incomplètement soudés.
Dans chacune des fig. 19, 20 et 21 : 1 désigne la face amont de la filière, 2 désigne la face aval, 3 la paroi de la partie fraisée, 4 les orifices et 5 la distance de bord à bord entre deux orifices adjacents. Bien que les fig. 19, 20 et 21 montrent une face amont fraisée, ce détail n'est pas essentiel mais il a pour but principal de faciliter la fabrication de la fi- s lière.
Le procédé selon l'invention est applicable de façon générale à la filature de tous les types de polymères synthétiques linéaires capables de donner des fils par filature à l'état fondu. s Les articles filiformes- à canal longitudinal obtenus par le procédé selon la présente inven tion peuvent être, utilisés comme fils et trans formés, par exemple par tissage, en tissus fa çonnés, au- moyen d'une technique connue. En s outre, ils peuvent être combinés avec des fils d'autres types pour donner des fils et tissus mixtes.
Les tissus obtenus en utilisant les fils fa briqués conformément à la présente invention 6 possèdent des propriétés qui diffèrent de façon notable de celles des tissus obtenus à partir de fils normaux à section ronde. Ce fait est illus tré dans le tableau II ci-dessous, qui compare les propriétés de fils obtenus en utilisant la 7 disposition représentée à la fig. 11 et possé dant une section aplatie en forme de ruban (-), de fils obtenus avec une filière à 9 trous disposés selon la fig. 4 et possédant une sec tion en forme de croix (-I-) et enfin de fils filés à l'aide d'une filière standard et possédant une section ronde (O).
Pour chaque fil on a utilisé le même lot de polyéthylène-téréphtalate et les conditions de filature et de finissage sont celles de l'exemple IV. Chacun de ces fils est a tissé en un tissu armure taffetas ayant 44 fils/ cm en chaîne et 38 fils/cin en trame.
EMI0005.0028
TABLEAU <SEP> II
<tb> <I><U>Type <SEP> de <SEP> fil <SEP> (-) <SEP> (-I-)</U></I><U> <SEP> (O)</U>
<tb> Toucher <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> doux, <SEP> soyeux <SEP> sec <SEP> sec
<tb> Brillant* <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 50 <SEP> 29 <SEP> 38
<tb> Pouvoir <SEP> couvrant'-*-* <SEP> 1,25x <SEP> 1,25x <SEP> standard
<tb> Volume <SEP> cc/g <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 1,37 <SEP> 1,68 <SEP> 1,45
<tb> <I>Pourcentage <SEP> de <SEP> lumière <SEP> réfléchie <SEP> à <SEP> 700 <SEP> en <SEP> mesurant <SEP> l'angle <SEP> d'incidence <SEP> et <SEP> de <SEP> réflexion <SEP> nor-</I>
<tb> <I>malement <SEP> à <SEP> la <SEP> surface <SEP> du <SEP> tissu.</I>
<tb> <I>Augmentation <SEP> du <SEP> pouvoir <SEP> couvrant <SEP> par <SEP> rapport <SEP> à <SEP> un <SEP> tissu <SEP> analogue <SEP> obtenu <SEP> à <SEP> partir <SEP> d'un <SEP> fil</I>
<tb> <I>à <SEP> section <SEP> circulaire.</I>