Procédé de moulage des étoffes tissées, tricotées ou non tissées de surface plane,
composées de fibres de polymères thermoplastiques
La présente invention se rapporte à un procédé de moulage d'étoffes en fibres thermopliastiques, en particulier au moulage en une seule opération de nombreux objets à surfaces courbes, ou autres, dans les trois dimensions, à partir de surfaces planes d'étoffes composées de fibres thermopi as tiques, notamment de fibres acryliques.
Antérieurement, oes articles manufacturés tridimensionnels étaient fabriqués en assemblant de petits morceaux de tissus que l'on cousait ensemble. Ces morceaux devaient être découpés d'après des modèles, séparés et piqués ensemble, tout cela à la main, ce qui était long et coûteux. Même quand l'opération était achevée, il convenait de rejeter un pourcentage élevé des articles finis en raison de cou tures qui fronçaient, de défaut de forme et de surface, etc... C'est pourquoi, de nombreux procédés et techniques ont été mis au point pour le moulage d'articles de matières thermoplastiques. Mais ces divers procédés se sont heurtés à de grandes difficuités dans le cas du moulage de formes comprenant des creux profonds et des surfaces courbes.
Le procédé habituel de production d'articles de ce genre avec des matières thermoplastiques consistait à chauffer d'abord la substance thermoplastique à une température permettant la déformation et à étendre ou étirer l'étoffe chaude pour lui donner la forme voulue. Quand la déformation est achevée, on fixe l'étoffe en réduisant la température.
On peut ainsi mettre l'étoffe thermoplastique sous les formes tridimensionnelles symétriques ou irrégulières souvent nécessaires pour certains types d'articles comme des dessus de chaussures, des chapeaux, des bon nets de soutien-gorge, des jouets, etc... I1 est évident qu'au cours d'un tel procédé, certaines parties de l'étoffe sont soumises à une plus forte déformation que certaines autres par suite de l'application d'une plus grande tension suffisante pour obtenir le déplacement maximum nécessaire par rapport au plan initial de la matière thermoplastique. Par suite de cette inégalité des déformations imposées aux diverses parties de l'étoffe, les produits finis sont généralement caractérisés par des différences dans l'aspect général, notamment des grimaces dans les parties les plus profondes des creux et sur les bords.
De plus, le toucher est également différent et il en est de même pour la résistance des fibres selon la surface à laquelle la plus grande tension a été appliquée. Ceci conduit à des articles moulés qui possèdent des points faibles dans l'étoffe, une diminution excessive de la densité de l'étoffe et les déformations ne sont pas permanentes. Ces articles perdent généralement, après un certain usage et des nettoyages ordinaires, la netteté des arêtes vives et la finesse des découpes.
La présente invention peut être appliquée au moulage d'étoffes en fibres thermoplastiques pour en faire des articles tels que chapeaux, jouets, dessus de chaussures, soutien-gorge, fournitures à surfaces courbes pour l'ameublement et le garnissage des automobiles et tous autres articles comprenant des surfaces courbes dans les trois dimensions sans distorsion notable de l'étoffe ni de sa texture, ceci à partir d'une surface plane d'étoffe et de façon que les déformations produites soient sensiblement per manentes et que les détails de forme soient fins s et nets.
L'invention peut aussi être appliquée par exemple au moulage de vêtements tels que des combinaisons de plongée en matières thermoplastiques ou au moulage d'étoffes acryliques qui ne rétrécissent pas au lavage ou sous l'effet de la vapeur d'eau.
Le procédé selon l'invention de moulage des étoffes tissées, tricotées ou non tissées de surface plane, composées de fibres de polymères thermoplastiques, en vue d'obtenir des articles d'une forme courbe ou autre dans les trois dimensions par compression d'une portion de l'étoffe de surface plane entre des surfaces d'un moule à trois dimensions et en appliquant de la chaleur à ces surfaces de moulage, pour obtenir que la surface plane de l'étoffe reçoive une forme dans les trois dimensions, est caractérisé en ce que l'on imprègne ladite étoffe avec de la vapeur d'eau surchauffée pendant une certaine période de temps, durant laquelle ladite étoffe prend ladite forme à trois dimensions.
Le procédé peut être réalisé de telle façon que l'on chauffe d'abord un moule de la forme voulue, comprenant une partie femelle et une partie mâle, puis on place l'étoffe en fibres thermoplastiques qui a été mouillée sur le moule. L'humidité de l'étoffe au contact du métal chaud se transforme presque instantanément en vapeur d'eau surchauffée.
L'eau peut être appliquée à l'étoffe en pulvérisation ou bien l'étoffe peut être foulardée avec de l'eau. On peut aussi, au lieu de mouiller l'étoffe avant de la placer dans le moule, injecter de la vapeur d'eau sur l'étoffe pendant le moulage. La manière dont la vapeur d'eau est créée n'a pas d'importance mais il est important que l'étoffe soit soumise pendant le moulage à de la vapeur surchauffée.
Les moules métalliques sont chauffés à une température comprise entre 135 et 2050C, de préférence de 1630 C. Dès que l'étoffe thermoplastique mouillée est placée sur le moule, la vapeur d'eau qui se forme pénètre dans l'étoffe, ce qui modifie les caractéristiques de l'étoffe et des fibres améliorant l'étirage de ces dernières et leur installation dans un état de déformation permanente.
Avant de mettre complètement l'étoffe dans le moule, elle est placée entre la partie mâle et la partie femelle puis mise en contact avec la partie mâle et préchauffée alors pendant au moins 4 à 5 secondes, la partie mâle est ensuite abaissée de façon à la mettre en contact étroit avec la partie femelle, la pièce d'étoffe à mouler se trouvant entre les deux parties. Le mode opératoire peut être inversé, la partie femelle étant celle que l'on déplace pour l'amener en contact avec la partie mâle. On doit également faire remarquer que si le préchauffage permet d'obtenir un article moulé plus satisfaisant, il n'est pas essentiel d'en effectuer un, avant l'opération de moulage. Les parties mâle et femelle sont laissées en contact pendant 20 à 90 secondes puis elles sont séparées et l'étoffe ainsi moulée est retirée de l'appareil.
Les matières thermoplastiques auxquelles on applique le procédé de l'invention peuvent être des étoffes tricotées, des étoffes tissées ou des étoffes non tissées. On peut utiliser des matières acryliques faites de fibres constituées par un quelconque polymère synthétique à longue chaîne composé d'au moins 85 Wo en poids de motifs acrylonitriles,
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par exemple un polymère ternaire comprenant, en poids, approximativement 86 1 /o d'acryloniltrile, 7 % d'acétate de vinyle et 7 /o de 2-méthyl-5-vinyl- pyridine,
un mélange de 88 0/3 en poids d'un copolymère contenant en poids environ 9410/o d'acrylonitrile et 6 % d'acétate de vinyle et de 12 N/o en poids d'un second copolymère contenant, en poids, 50 O/o d'acrylonitriîe et 50 % de 2-méthyl-5-vinyl- pyridine, une composition comprenant, en poids, au moins 90 Wo de polyacrylonitrile et 2 à 10 ego de poly-N-vinyl-pyrrolidone, un copolymère composé, en poids, d'au moins 92' /o d'acrylonitrile et de jusqu'à 8 /o de méthacrylate et un copolymère composé, en poids,
d'au moins 940/0 d'acrylonitrile et 610/0 d'acétate de vinyle, des matières modacryliques dont les fibres sont faites d'un polymère synthétique à longue chaîne, composé d'au moins 35 %, mais de moins de 85 lu/,, en poids de motifs acrylonitriles
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des polyesters dans lesquelles la substance fibrogène est un polymère synthétique à longue chaîne composé d'au moins 85 0/o en poids d'un ester, d'un diol et d'un diacide, par exemple téréplitalate de polyéthylène et adipate de polytétrahydro-hydroquinone;
des polyamides dans lesquels la substance fibrogène est un polyamide synthétique à longue chaîne, dont la chaîne polymère comprend des motifs amides
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comme le polybexaméthylènetadipamide et le polycaprolactame ; et des matières oléfiniques où les fibres sont formées d'un polymère synthétique à longue chaîne composé d'au moins 85 10/6 en poids de motifs éthylène, propylène ou autres motifs oléfiniques. Ces différents types de fibres synthétiques peuvent être utilisés séparément mais on peut aussi bien utiliser des mélanges de substances acryliques et de polyesters. On peut également appliquer le procédé selon l'invention à des mélanges des fibres synthé- tiques citées ci-dessus avec des fibres naturelles comme le coton, le lin, etc...
Ces mélanges peuvent ne contenir que 510/o seulement en poids de matière thermoplastique et il n'y a évidemment pas de limite supérieure pour le pourcentage de cette matière puisque le procédé de l'invention s'applique parti culièrement bien à cette sorte de matières.
D'une façon plus particulière, le procédé selon l'invention est spécialement intéressant pour le moulage d'étoffes en fibres acryliques. Les matières polymères qui peuvent être utilisées dans la mise en oeuvre de la présente invention sont le polyacrylonitrile, les copolymères, y compris les polymères binaires et ternaires, qui contiennent au moins 80 % en poids d'acrylonitrile dans leur molécule ou des mélanges de polyacrylonitrile ou de copolymères comprenant de l'acrylonitile avec 2 à 50 % d'une autre matière polymère, le mélange ayant une teneur globale en acrylonitrile polymérisé d'au moins 80 % en poids.
Bien que les polymères que l'on préfère utiliser dans la présente invention soient ceux qui contiennent au moins 80 O/o d'acrylonitrile, c'est-à-dire les polymères d'acrylonitrile considérés de façon générale comme fibrogènes, il doit être entendu que l'invention est également applicable aux polymères contenant moins de 80 % d'acrylonitrile. Ces polymères d'acryionitrile qui contiennent moins de 80 % d'acrylonitrile servent à faire d'autres fibres du type modacrylique, des pellicules, des compositions de revêtements, des moulages et des laques.
Ainsi, par exemple, le polymère peut être un copolymère de 80 à 98 % d'acrylonitrile et de 2 à 200/0 d'un autre monomère contenant la liaison
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et copolymérisable avec l'acrylonitrile.
Le polymère peut être un polymère ternaire ou un interpolymère d'ordre supérieur, par exemple un produit obtenu par interpolymérisation de l'acrylonitrile et de deux ou plusieurs des monomères auttres que l'acrylonitrile énumérés ci-dessus.
Le polymère peut également être un mélange de polyacrylonitrile ou d'un interpolymère binaire comprenant 80 à 99 O/o d'acrylonitriie et 1 à 20 % d'au moins une autre substance contenant le groupement
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avec 2 à 50 O/o, par rapport au poids du mélange, d'un copolymère comprenant 10 à 70 to d'acrylonitrile et 30 à 90 /0 d'au moins un autre monomère polymérisable contenant le groupement
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Le procédé décrit dans la présente invention est discontinu mais il peut être mis en oeuvre en continu ou en semi-continu. La matière à mouler sera placée alors sur un cylindre à l'extérieur de l'appareil de moulage, puis entraînée dans l'appareil et sortie à l'autre extrémité à la fin de chaque opération de moulage.
Les exemples suivants illustrent l'invention. Sauf indication contraire, les pourcentages s'y entendent en poids.
Exemple 1
Une pièce d'étoffe composé de fibres de 94 % d'acrylonitrile et 6 Olo d'acétate de vinyle est saturée d'eau. On la fait passer ensuite entre une série de rouleaux essoreurs en caoutchouc pour éliminer l'excès d'eau à la surface puis on la place dans un moule métallique qui a été préalablement chauffé à 1 49î C. On assemble les deux parties du moule et on les maintient dans cette position pendant une minute. On sépare alors les deux parties du moule et on retire l'article moulé. La forme du moule est celui d'un soutien-gorge. Le soutien-gorge moulé est alors soumis à cinq lavages consécutifs dans des conditions normales de lavage puis séché.
On compare le soutien-gorge ainsi lavé à un soutien-gorge témoin qui n'a pas été soumis aux lavages et on constate que le soutien-gorge lavé a conservé sa forme initiale et ne présente pas de changements visibles.
Exemple 2
On opère exactement comme dans l'exemple 1, sauf que la pièce d'étoffe est composée de 70'0/0 de fibres, comprenant 94 % d'acrylonitrile et 6l /o d'acétate de vinyle et de 30 O/o de laine. Le soutiengorge lavé est comparé à un soutien-gorge témoin non lavé, et les résultats sont les mêmes que pour l'exemple 1: aucune déformation visible et la forme reste la même que celle du témoin.
Exemple 3
On opère exactement comme dans l'exemple 1, sauf que la pièce d'étoffe est composée de 80 /o de fibres, comprenant 94 % d'acrylonitrile et 6 0/g d'acétate de vinyle et de 20 o/o de fibres de rayonne viscose. Le soutien-gorge lavé, comparé à un témoin comme dans l'exemple 1, ne présente pas de déformation visible et ses contours sont conformes à la forme initiale du soutien-gorge témoin.
Exemple 4
On opère exactement comme dans l'exemple 1, sauf que l'échantillon d'étoffe est t composé de 50 10/g de fibres, comprenant 94 % d'acryionitrile et de 6 O/o d'acétate de vinyle et de 50 o/o de fibres polyhexaméthylène-adipamide. On compare le soutien-gorge lavé au soutien-gorge témoin comme dans l'exemple 1: on ne note aucune déformation visible et les contours de l'article lavé sont identiques à ceux du témoin.
Le procédé de la présente invention permet donc de mouler d'une façon très satisfaisante et écono- mique des étoffes composées de fibres thermoplastiques, les articles ainsi moulés conservant leur forme et leur configuration sans aucune détérioration des fibrres dans les tissus après l'opération de moulage ni après de nombreux lavages ordinaires.
Le procédé est très efficace et économique puisque le seul additif nécessaire est de l'eau.
A method of molding woven, knitted or non-woven fabrics with a flat surface,
made from thermoplastic polymer fibers
The present invention relates to a method of molding fabrics of thermoplastic fibers, in particular to the molding in a single operation of numerous objects with curved surfaces, or the like, in three dimensions, from flat surfaces of fabrics composed of thermopic fibers, in particular acrylic fibers.
Previously, these three-dimensional manufactures were made by assembling small pieces of fabric which were sewn together. These pieces had to be cut to patterns, separated and stitched together, all by hand, which was time consuming and expensive. Even when the operation was complete, a high percentage of the finished articles had to be rejected due to puckered seams, shape and surface defects, etc. Therefore, many processes and techniques have been developed. developed for the molding of articles of thermoplastic materials. However, these various methods have encountered great difficulties in the case of molding forms comprising deep hollows and curved surfaces.
The usual method of producing such articles with thermoplastics has been to first heat the thermoplastic to a temperature permitting deformation and stretch or stretch the hot fabric to give it the desired shape. When the deformation is complete, the fabric is fixed by reducing the temperature.
It is thus possible to put the thermoplastic fabric in the symmetrical or irregular three-dimensional shapes often necessary for certain types of articles such as shoe tops, hats, bra nets, toys, etc. It is obvious that during such a process certain parts of the fabric are subjected to a greater deformation than others as a result of the application of a greater tension sufficient to obtain the maximum displacement necessary from the initial plane of thermoplastic material. As a result of this unevenness in the deformations imposed on the various parts of the fabric, the finished products are generally characterized by differences in general appearance, particularly grimaces in the deeper parts of the hollows and at the edges.
In addition, the feel is also different and so is the strength of the fibers depending on the surface to which the greatest tension has been applied. This results in molded articles which have weak spots in the fabric, an excessive decrease in fabric density and the deformations are not permanent. These articles generally lose, after some use and ordinary cleaning, the sharpness of the sharp edges and the smoothness of the cuts.
The present invention can be applied to the molding of thermoplastic fiber fabrics into articles such as hats, toys, shoe tops, bras, supplies with curved surfaces for furnishing and upholstery of automobiles and all other articles. comprising curved surfaces in all three dimensions without noticeable distortion of the fabric or its texture, starting from a flat surface of the fabric and in such a way that the deformations produced are substantially permanent and the details of form are fine s and net.
The invention can also be applied, for example, to the molding of clothing such as diving suits from thermoplastic materials or to the molding of acrylic fabrics which do not shrink when washed or under the effect of water vapor.
The process according to the invention for molding woven, knitted or non-woven fabrics of flat surface, composed of fibers of thermoplastic polymers, with a view to obtaining articles of a curved or other shape in three dimensions by compression of a portion of the flat surface fabric between surfaces of a three-dimensional mold and applying heat to these molding surfaces, to obtain that the flat surface of the fabric receives a three-dimensional shape, is characterized in that said fabric is impregnated with superheated water vapor for a period of time, during which said fabric assumes said three-dimensional shape.
The process can be carried out such that a mold of the desired shape, comprising a female part and a male part, is first heated, and then the thermoplastic fiber fabric which has been wetted is placed on the mold. Moisture in the fabric on contact with hot metal almost instantly turns into superheated water vapor.
Water can be applied to the fabric as a spray or the fabric can be padded with water. It is also possible, instead of wetting the fabric before placing it in the mold, injecting water vapor onto the fabric during the molding. It does not matter how the water vapor is created, but it is important that the fabric is subjected during molding to superheated steam.
The metal molds are heated to a temperature between 135 and 2050C, preferably 1630 C. As soon as the wet thermoplastic fabric is placed on the mold, the water vapor which forms penetrates into the fabric, which changes the characteristics of the fabric and fibers improving the drawing thereof and their installation in a state of permanent set.
Before placing the fabric completely in the mold, it is placed between the male part and the female part then brought into contact with the male part and then preheated for at least 4 to 5 seconds, the male part is then lowered so as to put it in close contact with the female part, the piece of fabric to be molded lying between the two parts. The operating mode can be reversed, the female part being that which is moved to bring it into contact with the male part. It should also be noted that while preheating results in a more satisfactory molded article, it is not essential to perform one before the molding operation. The male and female parts are left in contact for 20 to 90 seconds, then they are separated and the thus molded fabric is removed from the apparatus.
The thermoplastic materials to which the process of the invention is applied can be knitted fabrics, woven fabrics or non-woven fabrics. Acrylic materials made from fibers made from any long chain synthetic polymer composed of at least 85 Wo by weight of acrylonitrile units can be used,
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for example a ternary polymer comprising, by weight, approximately 86 1 / o of acryloniltrile, 7% of vinyl acetate and 7 / of of 2-methyl-5-vinyl-pyridine,
a mixture of 88 0/3 by weight of a copolymer containing by weight approximately 9410 / o of acrylonitrile and 6% vinyl acetate and of 12 N / o by weight of a second copolymer containing, by weight, 50 O / o of acrylonitrile and 50% of 2-methyl-5-vinyl-pyridine, a composition comprising, by weight, at least 90 Wo of polyacrylonitrile and 2 to 10 ego of poly-N-vinyl-pyrrolidone, a compound copolymer , by weight, of at least 92% of acrylonitrile and of up to 8% of methacrylate and a compound copolymer, by weight,
of at least 940/0 acrylonitrile and 610/0 vinyl acetate, modacrylic materials the fibers of which are made of a long chain synthetic polymer, composed of at least 35% but less than 85 lu / ,, by weight of acrylonitrile units
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polyesters in which the fibrogenic substance is a long chain synthetic polymer composed of at least 85% by weight of an ester, a diol and a diacid, for example polyethylene tereplitalate and polytetrahydro adipate. hydroquinone;
polyamides in which the fibrogenic substance is a synthetic long-chain polyamide, the polymer chain of which comprises amide units
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such as polybexamethylenetadipamide and polycaprolactam; and olefinic materials where the fibers are formed from a long chain synthetic polymer composed of at least 85% by weight of ethylene, propylene or other olefinic units. These different types of synthetic fibers can be used separately, but it is also possible to use mixtures of acrylic substances and polyesters. The process according to the invention can also be applied to mixtures of the synthetic fibers mentioned above with natural fibers such as cotton, linen, etc.
These mixtures may contain only 510 / o only by weight of thermoplastic material and there is obviously no upper limit for the percentage of this material since the process of the invention applies particularly well to this kind of material. .
In a more particular way, the process according to the invention is especially interesting for the molding of fabrics in acrylic fibers. Polymeric materials which can be used in the practice of the present invention are polyacrylonitrile, copolymers, including binary and ternary polymers, which contain at least 80% by weight of acrylonitrile in their molecule or mixtures of polyacrylonitrile. or copolymers comprising acrylonitile with 2 to 50% of another polymeric material, the mixture having an overall content of polymerized acrylonitrile of at least 80% by weight.
Although the polymers which it is preferred to use in the present invention are those which contain at least 80% of acrylonitrile, that is to say the polymers of acrylonitrile generally considered as fibrogens, it should be understood that the invention is also applicable to polymers containing less than 80% acrylonitrile. These acryionitrile polymers which contain less than 80% acrylonitrile are used to make other modacrylic type fibers, films, coating compositions, castings and lacquers.
Thus, for example, the polymer can be a copolymer of 80 to 98% acrylonitrile and 2 to 200/0 of another monomer containing the bond.
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and copolymerizable with acrylonitrile.
The polymer may be a ternary polymer or a higher order interpolymer, for example a product obtained by interpolymerizing acrylonitrile and two or more of the monomers other than acrylonitrile listed above.
The polymer can also be a mixture of polyacrylonitrile or of a binary interpolymer comprising 80 to 99 O / o of acrylonitrile and 1 to 20% of at least one other substance containing the group
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with 2 to 50 O / o, relative to the weight of the mixture, of a copolymer comprising 10 to 70 to of acrylonitrile and 30 to 90/0 of at least one other polymerizable monomer containing the group
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The process described in the present invention is batchwise but it can be carried out continuously or semi-continuously. The material to be molded will then be placed on a cylinder outside the molding apparatus, then drawn into the apparatus and taken out at the other end at the end of each molding operation.
The following examples illustrate the invention. Unless otherwise indicated, the percentages are understood by weight.
Example 1
A piece of fabric composed of fibers of 94% acrylonitrile and 6% vinyl acetate is saturated with water. It is then passed between a series of rubber squeeze rollers to remove excess water from the surface and then placed in a metal mold which has previously been heated to 1490 C. The two parts of the mold are assembled and they are kept in this position for one minute. The two parts of the mold are then separated and the molded article is removed. The shape of the mold is that of a bra. The molded bra is then subjected to five consecutive washes under normal washing conditions and then dried.
The bra washed in this way is compared to a control bra which has not been subjected to washing and it is found that the washed bra has retained its initial shape and does not show any visible changes.
Example 2
The procedure is exactly as in Example 1, except that the piece of fabric is composed of 70% of fibers, comprising 94% of acrylonitrile and 6% of vinyl acetate and of 30% of oldest boy. The washed bra is compared to an unwashed control bra, and the results are the same as for Example 1: no visible deformation and the shape remains the same as that of the control.
Example 3
The operation is carried out exactly as in Example 1, except that the piece of fabric is composed of 80% of fibers, comprising 94% of acrylonitrile and 60% of vinyl acetate and of 20% of fibers. from viscose rayon. The washed bra, compared to a control as in Example 1, does not exhibit any visible deformation and its contours conform to the initial shape of the control bra.
Example 4
The operation is carried out exactly as in Example 1, except that the fabric sample is t composed of 50 10 / g of fibers, comprising 94% acryionitrile and 6 O / o of vinyl acetate and 50 o / o of polyhexamethylene-adipamide fibers. The washed bra is compared to the control bra as in Example 1: no visible deformation is noted and the outlines of the washed article are identical to those of the control.
The process of the present invention therefore makes it possible to mold in a very satisfactory and economical manner fabrics composed of thermoplastic fibers, the articles thus molded retaining their shape and configuration without any deterioration of the fibers in the fabrics after the operation of. molding or after many ordinary washes.
The process is very efficient and economical since the only additive needed is water.