EP0986658B1 - Thermotropic aromatic polyester(amide) monofilament - Google Patents

Thermotropic aromatic polyester(amide) monofilament Download PDF

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EP0986658B1
EP0986658B1 EP98932129A EP98932129A EP0986658B1 EP 0986658 B1 EP0986658 B1 EP 0986658B1 EP 98932129 A EP98932129 A EP 98932129A EP 98932129 A EP98932129 A EP 98932129A EP 0986658 B1 EP0986658 B1 EP 0986658B1
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EP
European Patent Office
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monofilament
monofilaments
satisfies
tex
polymer
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Expired - Lifetime
Application number
EP98932129A
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German (de)
French (fr)
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EP0986658A1 (en
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Philippe Esnault
Jean-Claude Aubry
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Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/78Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
    • D01F6/84Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from copolyesters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08Melt spinning methods
    • D01D5/088Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/78Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
    • D01F6/82Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from polyester amides or polyether amides

Definitions

  • the present invention relates to polyester (amide) aromatic thermotropic fibers, more specifically to the monofilaments of such polymers, as well as to the processes for obtaining such monofilaments.
  • thermotropic aromatic polyester amide
  • fibers multiftlamentary made up of a large number of filaments of small elementary diameter (typically around 20 to 30 ⁇ m), or of large diameter unitary monofilaments (at least less than 40 ⁇ m)
  • melt-spinning of the polymer generally followed of a so-called post-polycondensation heat treatment is a known technique.
  • the raw spinning monofilament thus obtained is taken from a winding at a speed of 590 m / min, to then be subjected to the heat treatment of postpolycondensation on the receiving coil: this postpolycondensation phase particularly long on this type of polymer (several hours) in fact implies that the treatment is carried out on a reel, generally in an oven, and not on a moving single-wire continuous through this oven.
  • the monofilaments have a diameter about 180 ⁇ m the following mechanical properties: initial modulus of 4300 cN / tex, 2.5% elongation at break and 130 cN / tex toughness.
  • the monofilaments already have in the raw spinning state a module very high initial, greater than 4000 cN / tex, postpolycondensation heat treatment being essentially intended to increase the toughness of the spun products.
  • the primary purpose of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a new monofilament in thermotropic aromatic polyester (amide) which, in the raw spinning state (“as-spun”), has the characteristic of not contracting hot.
  • D is preferably included in a range from 80 to 230 ⁇ m, more preferably from 100 to 200 ⁇ m.
  • the raw spinning monofilament of the invention has the advantage of having, for a given polymer and a given diameter D. a lower extension module combined with an elongation at break which is generally higher, which is an advantageous compromise.
  • a lower extension module combined with an elongation at break which is generally higher, which is an advantageous compromise.
  • the raw spinning monofilament of the invention verifies the relationships: Mi ⁇ 4000;Ar> 2,
  • Mi being its initial modulus (in cN / tex) and Ar its elongation at break (in%).
  • the raw spinning monofilament of the invention can be used as it is, or else treated thermally to obtain an aromatic polyester (amide) monofilament post-polycondensed thermotrope which constitutes another object of the invention.
  • the invention further relates to the use of the monofilaments of the invention, whether in the state assembly or unitary wire, for the reinforcement of plastic and / or rubber, as well as its articles themselves, in particular the rubber tablecloths intended in the manufacture of tires and these tires themselves.
  • the optical anisotropy of the polymers is tested by observing in the molten phase (i.e. above the polymer melting temperature) a drop of polymer between polarizer and analyzer crossed lines of a polarization optical microscope (Olympus type BH2), at rest that is to say in the absence of dynamic constraint.
  • a polarization optical microscope Olympus type BH2
  • the above preparation is optically anisotropic, that is to say that it depolarizes light: thus placed between crossed linear polarizer and analyzer, it has a light transmission (texture more or less colorful); an optically isotropic preparation, under the same conditions observation, does not have the above depolarization property, the field of microscope remaining black.
  • the term "monofilament” or “monofilament” means a unitary filament whose diameter or thickness (i.e. the smallest transverse dimension of its section right when it is not circular), noted D, is at least equal to 40 ⁇ m (title 1.7 tex minimum).
  • the above definition therefore covers both monofilaments of essentially cylindrical (ie with circular section) than oblong monofilaments, monofilaments of flattened shape, or strips or films of thickness D.
  • pre-conditioning means the storage of monofilaments (after drying) for at least 24 hours, before measurement, in a standard atmosphere according to European standard DIN EN 20139 (temperature of 20 ⁇ 2 ° C ; humidity ⁇ 65 ⁇ 2%).
  • the titer of the monofilaments is determined on at least three samples, each corresponding to a length of 50 m, by weighing this length of monofilament.
  • the title is given in tex (weight in grams of 1000 m of monofilament - reminder: 0.111 tex equal to 1 denier).
  • the tenacity (force-breaking divided by the title) and the initial modulus are indicated in cN / tex (centinewton per tex - reminder: 1 cN / tex equal to 0.11 g / den (gram per denier)).
  • the module initial is defined as the slope of the linear part of the Force-Elongation curve, which comes just after a standard pretension of 0.5 cN / tex.
  • the elongation at break is indicated as a percentage.
  • the parameter D which then represents the smallest dimension of the monofilament in a plane normal to the axis of the latter, is no longer determined by calculation but experimentally, by optical microscopy on a cross section of this monofilament, the latter being for example previously coated in a resin to facilitate cutting.
  • thermal variation test of length The thermal behavior of the monofilaments is analyzed, after conditioning prior, using a test called "thermal variation test of length" whose principle is well known to those skilled in the art in the field of textile fibers.
  • the thermal variation in length denoted ⁇ L is measured by introducing the monofilaments. under a pretension of 0.2 cN / tex, in an oven previously balanced with temperature of 235 ° C ⁇ 5 ° C.
  • a known commercial device of the "Testrite” type is used (model MK3 marketed by the company Testrite).
  • the useful sample length (without significant impact on the measurement) is 254 mm.
  • ⁇ L is measured automatically by the device, using mechanical sensors, and the measurement result is read on a digital display, after 2 minutes at a temperature of 235 ° C ⁇ 5 ° C; a positive ⁇ L variation corresponds to a dilation of the monofilaments, while a negative ⁇ L variation corresponds to a contraction of these last.
  • the starting polymer is any polyester or thermotropic aromatic polyester-amide which can be spun to the molten state.
  • polyesters or polyester-amides called “fully aromatic” are known to those skilled in the art and have been described in a very large number of documents.
  • thermotropic aromatic polyester this polymer consists essentially of repeating units (A) of 6-oxy-2-naphthoyl and (B) of 4-oxybenzoyl: the A: B molar ratio being in a range from 10:90 to 90:10. preferably from 20:80 to 30:70.
  • Such a polymer sold in particular by the company Hoechst Celanese under the name of Vectra, has been described in US 4,161,470 and can be obtained by copolymerization of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, these two acids possibly being substituted. It has, in known manner, an excellent compromise of properties in terms of thermal resistance, chemical resistance, ease of implementation and suitability for spinning, in particular due to a relatively low melting point (hereinafter denoted Tm).
  • Tm relatively low melting point
  • a polymer of this type - Vectra type 900 or 950 with molar ratio A: B equal to 27:73 - is widely known for conventional multifilament fibers (see for example J. Text. Inst., 1990, 81 No 4. pp. 561-574) and was also used for obtaining monofilaments of the prior art described in the aforementioned application WO92 / 12018.
  • the starting polymer for example in the form of granules or powder, is dried under vacuum then introduced into an extruder having one or more heating zones different.
  • the temperatures and the residence times imposed in these different zones are such that they allow complete melting of the polymer, rotation and screw torque conditions stable extrusion offering a regular supply to the spinning pump, and finally to avoid degradation of the polymer in the extruder.
  • the molten polymer then at the temperature denoted Tx (temperature of extruder outlet). is transferred to a spinning pump which feeds a preceding die a filter.
  • the die may include a single extrusion capillary or more depending on whether one wishes spinning a single monofilament or several monofilaments in parallel; we will consider below the case of a die with a single capillary.
  • the diameter of the capillary is not a critical parameter of the process: it can vary in a wide range, for example from 200 to 1500 ⁇ m, or even more. according to the diameter D targeted.
  • the invention also relates to the cases where the monofilaments have a cross section other than circular, such a shape being obtainable by example by modifying the cross section of the extrusion capillary; for such monofilaments, the parameter d then represents the smallest transverse dimension of the capillary, i.e. its smallest dimension measured in a plane normal to the direction flow of the polymer.
  • the die temperature denoted Tf is lower than the temperature Tm (polymer melting temperature).
  • a liquid extrudate is therefore obtained. (flow of polymer) consisting of an elementary liquid vein having the shape of a still liquid monofilament. This liquid polymer vein is then structured. oriented by stretching (see below FEF spinning factor) in a fluid layer gas, for a predetermined time ts, this before entering a liquid zone of thermal quenching.
  • structuring duration means the total duration of passage from the flow of polymer in the layer of gaseous fluid, whatever the profile or gradient drawing the flow in this layer of gaseous fluid.
  • the layer of gaseous fluid is preferably air, the thickness of which, denoted Ag, can vary by example from a few centimeters to several meters, depending on the specific conditions of placing of the invention, in particular according to the durations ts referred to.
  • thickness Ag is meant from the layer of gaseous fluid the distance between the outlet of the die and the inlet of the zone thermal quenching liquid.
  • Tc of the fluid layer gas is notably lower than Tf, Tc being generally close to the temperature ambient (about 20 ° C).
  • a structuring time ts lower than the critical value to above is a condition necessary to guarantee, whatever the diameter D aimed, the obtaining of a raw monofilament of spinning not contracting hot (i.e. showing a variation ⁇ L ⁇ 0 on the variation test length).
  • the following relation (2) is verified: 1.5.10 -6 D 2 ⁇ ts ⁇ 6.10 -6 D 2 .
  • the spinning speed (see below Vf) is within a range of 500 to 1000 m / min and the thickness of the layer of gaseous fluid (Ag) is chosen to be greater than 0.50 meters and less than 2.0 meters.
  • the flow of polymer thus structured, oriented enters the zone thermal quenching liquid where, in contact with the liquid agent, it solidifies and thus forms a monofilament.
  • the liquid thermal quenching agent is water and its temperature noted Tl is preferably lower than ambient temperature, for example in the range of 10 to 15 ° C.
  • liquid thermal quenching operation simple means can be used consisting for example of a bath containing the quenching liquid and through which flows the monofilament in formation.
  • the liquid quenching time is not a critical parameter and can vary for example from a few milliseconds to a few tenths of a second, or even a few seconds, according to the specific conditions for implementing the invention.
  • the stretch factor and the spinning speed can vary within a very wide range, for example from 2 to 50 for the FEF and from 100 to 1500 m / min for Vf.
  • the raw spinning monofilament thus obtained is then wound at speed Vf, on a spool reception. It can optionally be dried before winding, for example by scrolling continuous on heating rollers, or else be wound in the wet state and then dried on a reel. for example in ambient air or at a higher temperature in an oven. before a pre-conditioning for the measurement of its thermal and mechanical properties.
  • the initial modulus Mi and the elongation at break Ar of the monofilament of the invention can be largely modulated by the choice of the starting polymer and spinning conditions, the initial module in particular being all the higher as the rigidity of the polymer is greater (eg use of thermotropic polyester amides).
  • the raw spinning monofilament of the invention verifies the following relationships: Mi ⁇ 4000;Ar> 2,
  • Mi being its initial modulus (in cN / tex) and Ar its elongation at break (in%).
  • their toughness in the raw state of spinning is preferably greater than 55 cN / tex, more preferably greater than 65 cN / tex; their initial module, at the raw spinning state is preferably between 2500 and 4000 cN / tex, more preferably at least equal to 3000 cN / tex and less than 4000 cN / tex.
  • Post-polycondensation heat treatment after spinning, essentially allows increase the toughness available on monofilaments, by increasing the degree of polymerization of the polymer; in general, the more advanced the heat treatment, the higher the toughness obtained after treatment.
  • Monofilaments are thus obtained in thermotropic aromatic polyester (amide) called postpolycondensed, which are directly derived from raw monofilament yarns described above.
  • the coils of raw spinning monofilaments are treated in ovens in known manner, at high temperatures, under vacuum or under inert gas, for example under flow nitrogen, usually for several hours.
  • the conditions of this processing postpolycondensation which in known manner varies depending on the nature of the polymer used, are similar to those used for conventional fibers multifilament. Special treatment conditions have been described, for example in US 4,161,470 for these conventional fibers, and in application WO92 / 12018 above for monofilaments with a diameter of 180 ⁇ m: such conditions are also given in the exemplary embodiments which follow.
  • the post-polycondensed thermotropic aromatic polyester (amide) monofilament derived from the raw spinning monofilaments of the invention verifies the following relationships: Mi ⁇ 4000;Ar>2;Te> 100,
  • Mi being its initial modulus (in cN / tex), Ar its elongation at break (in%), and Te sa tenacity (in cN / tex). More preferably, its Mi module is between 2500 and 4000 cN / tex, more preferably still at least equal to 3000 cN / tex and less than 4000 cN / tex ; its elongation at break Ar is preferably at least equal to 2.5.
  • the raw spinning monofilaments of the invention such as those in the post-polycondensed state which are derived, can be used in various applications, in particular for manufacturing or reinforcement of various articles, in particular plastic articles and / or rubber, for example belts, hoses, tire casings.
  • a diameter at least equal to 80 ⁇ m is preferred in view of the wiring costs (need to limit the number of wires in the cables, for a given breaking strength), while a diameter greater than 230 ⁇ m is generally to be avoided to limit damage in bending-compression (disadvantage of large diameters with a small radius of curvature).
  • a diameter greater than 230 ⁇ m is hardly compatible with obtaining toughness sufficient, especially for reinforcing tires.
  • thermotropic aromatic of determined diameter D, with the duration of structuring ts.
  • thermotropic aromatic polyester used here is a known polymer of the Vectra A900 type, in the form of granules, marketed by the company Hoechst Celanese, consisting of recurring units (A) and (B) as defined above, according to a molar ratio A: B equal to about 27:73 (Tm equal to 280 ° C according to DSC analysis).
  • the temperature Tf and the diameter d of the single capillary of the die are respectively equal to 270 ° C and 800 ⁇ m.
  • the spinning conditions are adjusted in a known manner, by varying the speed of the spinning pump and on the speed of extrusion through the die, so as to obtain a monofilament with a diameter D of approximately 180 ⁇ m (titer equal to approximately 34.5 tex).
  • the flow of polymer thus structured is thermally quenched by forced passage of the monofilament under a pulley immersed in a water bath at 15 ° C; the length of submerged monofilament is approximately 10 cm, which corresponds to a time of very short but sufficient thermal quenching of approximately 10 milliseconds.
  • the monofilament is taken up and wound up in several turns on a drive device consisting of a call slab, at the speed Vf indicated above of 590 m / min.
  • the monofilament is then taken from a reel in the wet state and allowed to dry at air for 24 hours, before conditioning for the measurement of its properties thermal and mechanical.
  • the structuring time ts was thus varied according to the indications in Table 1 - either 0.02 to 0.40 s - gradually increasing the thickness Ag of the air-gap from 0.2 m (eg A-1) to 3.9 m (eg F-1), successively passing through Ag values of 0.55 m (eg B-1), 0.75 m (e.g. C-1), 1.10m (e.g. D-1) and 1.60m (e.g. E-1). All wiring conditions are in compliance to the invention, with the exception of the duration ts for example F-1 which does not verify the relation (1) above (ts ⁇ to).
  • Table 1 also indicates the properties of the monofilaments obtained.
  • Examples A-1 to D-1 further verify the following preferential relationships: Mi ⁇ 4000; Ar> 2.
  • examples A-1 to B-1 obtained for the shortest structuring times ts, verify the following preferential relationships: ⁇ L ⁇ 0.20; Ar ⁇ 2.5.
  • the initial module can thus be lowered to values between 2500 and 4000 cN / tex without affecting the toughness which remains in all cases greater than 65 cN / tex.
  • the monofilaments B-1, C-1, D-1 and E-1 (diameter 180 ⁇ m), which are obtained according to a process verifying the above-mentioned relation (2), namely: 1.5.10 -6 D 2 (i.e. 0.049 s) ⁇ ts ⁇ 6.10 -6 D 2 (i.e. 0.194 s), all have the following preferred characteristic: 3000 ⁇ Mi ⁇ 4000.
  • Example F-1 prepared according to a spinning process not in accordance with the invention (ts> to), it has a "hot" contraction ( ⁇ L negative) and is therefore not in accordance with the invention: also has a particularly high initial module. greater than 4000 cN / tex, and a Ar value less than 2%.
  • the parameters ⁇ L, Mi and Ar are particularly sensitive to an increase in ts.
  • the continuous increase in the initial module Mi with ts - and therefore with the thickness Ag of the air layer - appears rather unexpected in the extent that the skilled person could expect to observe on the contrary, for thicknesses air gap of up to several meters, a decrease in the initial module due to molecular relaxation process in the liquid crystal flow of the polymer.
  • the monofilaments in accordance with the invention have significant thermal expansion ( ⁇ L ⁇ 0.2 for all examples: ⁇ L ⁇ 0.4 in most cases cases): advantageously, such properties may in particular authorize their winding under high tension, during spinning, before the subsequent treatment of post-polycondensation.
  • Table 2 also indicates the properties of the raw spinning monofilaments thus obtained.
  • Table 3 also indicates the properties of the monofilaments obtained. Note that the monofilaments of examples E-3, F-3 and G-3, prepared according to the process in accordance with the invention (ts ⁇ to), verify all the following relationships: D ⁇ 40; Te>45; ⁇ L ⁇ 0.
  • These monofilaments in accordance with the invention also verify the following preferential relationships: Mi ⁇ 4000 and Ar> 2; the Te is greater than 55 cN / tex for the E-3 and F-3 monofilaments.
  • Examples A-3 to D-3 prepared according to a process not in accordance with the invention (ts> to), if they certainly present, as for examples C-2 and D-2 above, a initial modulus Mi less than 4000 cN / tex (polymer less rigid than for test 1), they are all characterized by a negative ⁇ L variation, i.e. by a hot thermal contraction at length variation thermal test: they are therefore not in accordance with the invention.
  • test 2 the monowires of Examples A-2 to D-2 above (test 2) are subjected to a postpolycondensation heat treatment.
  • Table 4 indicates the properties of monofilaments in the post-polycondensed state A-4, B-4, C-4, D-4 thus obtained, respectively from the raw spinning monofilaments A-2, B-2, C-2, D-2.
  • the raw spinning monofilaments according to the invention are those which, after heat treatment, lead to the products (A-4 and B-4) presenting the highest toughness (Te> 100 cN / tex) and highest elongation at break (Ar > 2.5%).
  • the monofilaments C-4 and D-4 prepared according to the prior art have a significantly lower toughness, an elongation at break weaker, and a general aspect which is degraded: they contain in particular a number important of "kink-bands" at the crossing points of the turns, on the processing coil.
  • This monofilament is then subjected to a post-polycondensation heat treatment, in placing the monofilament spool in an oven, under vacuum, and applying the rails and following thermal steps: thermal ramp of 2 ° C / min from room temperature to 195 ° C : then thermal ramp of 0.3 ° C / min from 195 ° C to 241 ° C; then 2 hours at 241 ° C; then crawl thermal from 0.1 ° C / min from 241 ° C to 285 ° C; finally 3 hours at 285 ° C.
  • the oblong monofilament thus obtained in the post-polycondensed state has, for a titer of 227 tex, a toughness greater than 100 cN / tex (precisely 101 cN / tex, which corresponds to a breaking force about 23 daN), an initial Mi module between 3000 and 4000 cN / tex (precisely 3600 cN / tex) and an elongation at break Ar greater than 3% (precisely 3.4%).
  • the monofilaments according to the invention in the form of unitary threads (in particular when these are oblong monofilaments or films) or in the form of cables or assemblies, are used preferably for the reinforcement of rubber articles, in particular plies of rubber intended for the manufacture of tires.
  • the assemblies or monofilaments can undergo a preliminary treatment activation such as plasma therapy, for example, as described in the application WO92 / 12018 cited above or in application WO92 / 12285, for aramid monofilaments.
  • a preliminary treatment activation such as plasma therapy, for example, as described in the application WO92 / 12018 cited above or in application WO92 / 12285, for aramid monofilaments.
  • the monofilaments according to the invention can be used under an oblong shape, therefore not requiring wiring operations, to reinforce the carcass or the top of these radial tires, instead of conventional cables formed of several monofilaments twisted together.
  • the very low thickness D of the oblong monofilaments compared to the cables, makes it possible to reduce in fact notably the thickness of the rubber plies which they reinforce, and therefore the manufacturing costs; a small thickness D is also favorable for endurance in bending-compression monofilaments, and therefore the endurance of the rubber plies themselves in the tires.
  • the monofilaments rough spinning of the invention have a new and essential characteristic which is that not to contract hot.
  • the raw spinning monofilaments of the invention such as those in the post-polycondensed state which derived therefrom, have the advantage over those of the prior art of having, for a given polymer (given stiffness and anisotropy), a lower modulus which is most often combined with higher elongation at break; it has been found that such combination gives monofilaments, for a determined diameter D, resistance in flexion-compression which is improved.
  • an advantageous characteristic of the spinning method of the invention is that it allows the rate of thermal expansion of monofilaments to be adjusted practically on demand rough spinning, or even their initial modulus and their elongation at break, depending on the intended industrial application; such an adjustment is obtained by controlling the duration of structuring ts of the polymer flow before the liquid quenching, this duration of structuring ts being a direct function of the diameter D of the targeted monofilament.
  • the raw spinning monofilaments of the invention can be used in the form of continuous monofilaments or of short fibers: they can optionally be combined with other fibers, threads or monofilaments , for example steel wires, to constitute for example hybrid reinforcing elements.
  • N c test ts .DELTA.L You Mid Ar A-1 0020 + 0.55 68 2890 2.5 B-1 0,056 + 0.50 69 3000 2.5 C-1 0,076 + 0.45 70 3270 2.3 D-1 0.112 + 0.40 67 3230 2.3 E-1 0.163 + 0.20 70 3910 2.0 F-1 0.397 - 0.10 74 4340 1.9 Test No.

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Description

La présente invention se rapporte aux fibres en polyester(amide)s aromatiques thermotropes, plus précisément aux monofilaments de tels polymères, ainsi qu'aux procédés d'obtention de tels monofilaments.The present invention relates to polyester (amide) aromatic thermotropic fibers, more specifically to the monofilaments of such polymers, as well as to the processes for obtaining such monofilaments.

L'élaboration à partir de polyester(amide) aromatique thermotrope de fibres conventionnelles multiftlamentaires constituées d'un grand nombre de filaments de faible diamètre élémentaire (typiquement de 20 à 30 µm environ), ou de monofilaments unitaires de diamètre élevé (au moins égal à 40 µm), par filage "au fondu" (melt-spinning) du polymère suivi généralement d'un traitement thermique dit de postpolycondensation, est une technique connue.Elaboration from thermotropic aromatic polyester (amide) of conventional fibers multiftlamentary made up of a large number of filaments of small elementary diameter (typically around 20 to 30 µm), or of large diameter unitary monofilaments (at least less than 40 µm), by "melt-spinning" of the polymer generally followed of a so-called post-polycondensation heat treatment is a known technique.

La demande internationale WO92/12018 (brevets équivalents EP-B-517 870 et US 5 427 165) décrit en particulier des assemblages de renforcement destinés à remplacer des câbles d'acier dans des enveloppes de pneumatiques. ces assemblages étant constitués de monofilaments en polymères organiques cristaux-liquides à très hautes propriétés mécaniques, notamment en polyester aromatique. Pour l'obtention de ces monofilaments en polyester aromatique, on extrude le polymère fondu à 340°C à travers le capillaire d'une filière dont le diamètre est de 800 µm et dont la température est de 270°C ; le jet liquide sortant de la filière est étiré dans l'air (rapport d'étirage égal à 20 environ), puis solidifié par passage dans une zone de trempe thermique. Le monofilament brut de filage ainsi obtenu est prélevé sur un dispositif de bobinage à une vitesse de 590 m/min, pour être ensuite soumis au traitement thermique de postpolycondensation sur la bobine de réception: cette phase de postpolycondensation particulièrement longue sur ce type de polymère (plusieurs heures) implique en effet que le traitement soit réalisé sur bobine, en général dans un four, et non sur un monofil défilant en continu à travers ce four. Après traitement thermique, les monofilaments ont pour un diamètre d'environ 180 µm les propriétés mécaniques suivantes: module initial de 4300 cN/tex, allongement à la rupture de 2,5 % et ténacité de 130 cN/tex. En raison du caractère cristal-liquide du polymère de départ, les monofils présentent déjà à l'état brut de filage un module initial très élevé, supérieur à 4000 cN/tex, le traitement thermique de postpolycondensation étant essentiellement destiné à augmenter la ténacité des produits filés.International application WO92 / 12018 (equivalent patents EP-B-517 870 and US 5,427,165) describes in particular reinforcement assemblies intended to replace steel cables in tire casings. these assemblies being made up of monofilaments in liquid crystal organic polymers with very high mechanical properties, especially in aromatic polyester. To obtain these aromatic polyester monofilaments, extrudes the molten polymer at 340 ° C through the capillary of a die whose diameter is 800 µm and whose temperature is 270 ° C; the liquid jet leaving the die is stretched in air (drawing ratio equal to approximately 20), then solidified by passing through a quenching zone thermal. The raw spinning monofilament thus obtained is taken from a winding at a speed of 590 m / min, to then be subjected to the heat treatment of postpolycondensation on the receiving coil: this postpolycondensation phase particularly long on this type of polymer (several hours) in fact implies that the treatment is carried out on a reel, generally in an oven, and not on a moving single-wire continuous through this oven. After heat treatment, the monofilaments have a diameter about 180 µm the following mechanical properties: initial modulus of 4300 cN / tex, 2.5% elongation at break and 130 cN / tex toughness. Due to the liquid crystal character of the starting polymer, the monofilaments already have in the raw spinning state a module very high initial, greater than 4000 cN / tex, postpolycondensation heat treatment being essentially intended to increase the toughness of the spun products.

Cependant, un inconvénient important des monofilaments bruts de filage décrits ci-dessus est qu'ils ont la particularité de se contracter à chaud. Cette propriété, liée vraisemblablement à une libération de contraintes "gelées" lors du filage, rend délicate la mise en oeuvre de la phase subséquente de postpolycondensation et elle est préjudiciable à la qualité des monofilaments traités thermiquement qui en dérivent, comme cela est expliqué ci-après.However, a significant drawback of the raw spinning monofilaments described above is that they have the particularity of contracting hot. This property, probably linked to a release of "frozen" constraints during spinning, makes it difficult to implement the subsequent post-polycondensation phase and it is detrimental to the quality of heat treated monofilaments derived therefrom, as explained below.

Il se trouve que si on ne laisse pas aux monofilaments la possibilité de se contracter librement pendant leur traitement thermique, sur leur bobine-support, ces derniers vont développer des tensions très importantes pouvant conduire à leur endommagement partiel, voire même à une auto-rupture. En outre, des risques de collage interfilamentaire existent entre des spires adjacentes ou superposées, risques dus à l'action combinée de la tension de contraction et de la température ; un tel collage, s'il a lieu, pourra interdire un débobinage ultérieur satisfaisant des monofilaments traités. It turns out that if you don't allow the monofilaments to contract freely during their heat treatment, on their support coil, the latter will develop very high tensions which can lead to their partial damage, or even to a Self-breaking. In addition, risks of interfilament bonding exist between turns adjacent or superimposed, risks due to the combined action of the contraction tension and the temperature ; such bonding, if it takes place, may prevent satisfactory subsequent unwinding of the monofilaments treated.

Pour limiter les risques ci-dessus, on a certes essayé, avant le traitement des monofils bruts de filage, de rebobiner ces derniers à très basse vitesse (quelques dizaines de m/min) pour obtenir une tension aussi faible que possible sur la bobine-support ; mais cette opération est coûteuse du point de vue industriel et délicate à mettre en oeuvre lorsqu'il s'agit de traiter des longueurs importantes de monofilaments. On a essayé aussi d'utiliser des géométries de trancannage croisé limitant les contacts entre les fils, mais la contraction induit alors des endommagements en flexion-compression aux points de contact.To limit the above risks, we have certainly tried, before the treatment of the raw monofilament spinning, rewinding them at very low speed (a few tens of m / min) to obtain tension as low as possible on the support coil; but this operation is expensive from the industrial point of view and delicate to implement when it comes to treating lengths important monofilaments. We also tried to use geometry for slicing crossed limiting the contacts between the wires, but the contraction then induces damage in flexion-compression at the contact points.

Pour laisser au contraire aux monofilaments la possibilité de se contracter librement pendant leur traitement, on a expérimenté l'utilisation de bobines spécifiques souples qui se contractent plus ou moins sous l'effet de la tension (diamètre variable), ceci évitant des opérations préalables de rebobinage sous très faible tension. L'emploi de telles bobines, certes peu pratique et plus coûteux, laisse surtout apparaítre un autre inconvénient majeur de ces monofilaments bruts de filage: leur mise en auto-compression lors de la contraction thermique entraíne dans la plupart des cas un endommagement structural irréversible se manifestant, sur les produits traités, par la présence de défauts de compression bien connus sous le nom de "kink-bands", dès qu'un seuil critique de compression - seuil relativement bas sur ce type de polymère - est dépassé.To leave instead the monofilaments the possibility of contracting freely during their treatment, we experimented with the use of specific flexible coils which contract more or less under the effect of tension (variable diameter), this avoiding operations rewinding prerequisites under very low voltage. The use of such coils, admittedly little practical and more expensive, especially reveals another major drawback of these raw spinning monofilaments: their self-compression during thermal contraction in most cases causes irreversible structural damage manifesting itself, on the products treated, by the presence of compression defects well known under the name of "kink-bands", as soon as a critical compression threshold - relatively low threshold on this type of polymer - is exceeded.

Ainsi, quelle que soit la solution adoptée, aucune ne s'est avérée jusqu'ici complètement satisfaisante vis-à-vis des différents problèmes posés par des monofils bruts de filage se contractant à chaud, en particulier pendant leur traitement thermique de postpolycondensation.So whatever solution has been adopted, none has so far been found to be completely satisfactory with regard to the various problems posed by raw spinning monofilaments hot contracting, in particular during their postpolycondensation heat treatment.

Certains des inconvénients décrits précédemment ne sont d'ailleurs pas spécifiques à des monofilaments de diamètre élevé, et ont déjà été décrits pour des fibres multifilamentaires conventionnelles en polyester(amide) aromatique thermotrope.Some of the drawbacks described above are not specific to large diameter monofilaments, and have already been described for multifilament fibers conventional in thermotropic aromatic polyester (amide).

Néanmoins, tous ces inconvénients sont généralement exacerbés sur des monofilaments en raison de leur diamètre plus élevé : l'endommagement d'un filament après traitement thermique peut passer par exemple inaperçu sur une fibre multifilamentaire formée de plusieurs centaines de filaments, alors qu'il devient le plus souvent rédhibitoire sur un monofilament unitaire de gros diamètre.However, all these disadvantages are generally exacerbated on monofilaments in because of their larger diameter: damage to a filament after treatment thermal may go unnoticed for example on a multifilament fiber formed of several hundred filaments, while it most often becomes unacceptable on a large diameter unitary monofilament.

Le but premier de l'invention est de pallier les inconvénients précités en proposant un nouveau monofilament en polyester(amide) aromatique thermotrope qui, à l'état brut de filage ("as-spun"), a la caractéristique de ne pas se contracter à chaud.The primary purpose of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a new monofilament in thermotropic aromatic polyester (amide) which, in the raw spinning state ("as-spun"), has the characteristic of not contracting hot.

Ce monofilament brut de filage vérifie les relations suivantes: D ≥ 40 ; Te > 45 ; ΔL ≥ 0, This raw spinning monofilament verifies the following relationships: D ≥ 40; Te>45; ΔL ≥ 0,

D étant son diamètre (en µm), ou son épaisseur dans le cas d'une forme oblongue ou aplatie, Te sa ténacité (en cN/tex) et ΔL sa variation de longueur (en %) après 2 minutes à 235 ± 5 °C sous une prétension de 0,2 cN/tex. D being its diameter (in μm), or its thickness in the case of an oblong or flattened shape, Te its toughness (in cN / tex) and ΔL its variation in length (in%) after 2 minutes at 235 ± 5 ° C under a pretension of 0.2 cN / tex.

Lorsque le monofilament de l'invention est destiné à renforcer des articles en matière plastique et/ou en caoutchouc, en particulier des enveloppes de pneumatique, D est de préférence compris dans un domaine allant de 80 à 230 µm, plus préférentiellement de 100 à 200 µm.When the monofilament of the invention is intended to reinforce plastic articles and / or rubber, in particular tire casings, D is preferably included in a range from 80 to 230 μm, more preferably from 100 to 200 μm.

Comparé aux monofilaments en polyester(amide) aromatique thermotrope de l'art antérieur, en particulier dans le domaine de 80 à 230 µm ci-dessus, le monofilament brut de filage de l'invention possède l'avantage de présenter, pour un polymère donné et un diamètre D donnés. un module en extension plus bas combiné à un allongement à la rupture qui est en général plus élevé, ce qui constitue un compromis avantageux. On sait en effet que d'une manière générale, pour des fibres d'origine cristal-liquide à très hautes propriétés mécaniques, une telle combinaison est favorable à de meilleures propriétés en flexion-compression, particulièrement sollicitées lorsqu'on doit renforcer des articles en matière plastique et/ou en caoutchouc, en particulier des enveloppes de pneumatique ; ce meilleur compromis observé sur les monofilaments bruts de filage est conservé sur les monofilaments traités thermiquement qui en dérivent.Compared to the prior art thermotropic aromatic polyester (amide) monofilaments, in particular in the range from 80 to 230 μm above, the raw spinning monofilament of the invention has the advantage of having, for a given polymer and a given diameter D. a lower extension module combined with an elongation at break which is generally higher, which is an advantageous compromise. We know that in a way general, for fibers of liquid crystal origin with very high mechanical properties, such combination is favorable for better properties in flexion-compression, particularly used when plastic and / or rubber articles are to be reinforced, in particular especially tire casings; this best compromise observed on raw spinning monofilaments is kept on the heat treated monofilaments which derive from it.

Ainsi, de préférence, le monofilament brut de filage de l'invention vérifie les relations: Mi < 4000 ; Ar > 2 , Thus, preferably, the raw spinning monofilament of the invention verifies the relationships: Mi <4000;Ar> 2,

Mi étant son module initial (en cN/tex) et Ar son allongement à la rupture (en %).Mi being its initial modulus (in cN / tex) and Ar its elongation at break (in%).

Le monofilament de l'invention est obtenu grâce à un procédé de filage nouveau et spécifique qui constitue un autre objet de l'invention, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:

  • a) fondre le polymère;
  • b) extruder le polymère fondu à travers une filière comportant au moins un capillaire d'extrusion;
  • c) en sortie du capillaire, structurer l'écoulement du polymère par étirage dans une couche de fluide gazeux, de préférence de l'air, pendant un temps ts prédéterminé;
  • d) au bout du temps ts, tremper thermiquement l'écoulement de polymère ainsi structuré par passage dans un liquide de trempe, de préférence de l'eau, de manière à le solidifier;
  • e) après l'avoir éventuellement séché, bobiner le monofilament ainsi obtenu,
  •    le temps ts (en secondes) étant lié au diamètre ou épaisseur D (en µm) du monofilament brut de filage par la relation (1) suivante: ts < to = 6.10-6 D2. The monofilament of the invention is obtained by a new and specific spinning process which constitutes another object of the invention, this process being characterized in that it comprises the following stages:
  • a) melting the polymer;
  • b) extruding the molten polymer through a die comprising at least one extrusion capillary;
  • c) at the outlet of the capillary, structure the flow of the polymer by stretching in a layer of gaseous fluid, preferably air, for a predetermined time ts;
  • d) at the end of the time ts, thermally quenching the flow of polymer thus structured by passage through a quenching liquid, preferably water, so as to solidify it;
  • e) after having possibly dried it, wind the monofilament thus obtained,
  • the time ts (in seconds) being linked to the diameter or thickness D (in μm) of the raw spinning monofilament by the following relation (1): ts <to = 6.10 -6 D 2 .

    Le monofilament brut de filage de l'invention peut être utilisé tel quel, ou bien traité thermiquement pour l'obtention d'un monofilament en polyester(amide) aromatique thermotrope postpolycondensé qui constitue un autre objet de l'invention. The raw spinning monofilament of the invention can be used as it is, or else treated thermally to obtain an aromatic polyester (amide) monofilament post-polycondensed thermotrope which constitutes another object of the invention.

    L'invention concerne en outre l'utilisation des monofilaments de l'invention, que ce soit à l'état d'assemblage ou de fil unitaire, pour le renforcement d'articles en matière plastique et/ou en caoutchouc, ainsi que ses articles eux-mêmes, notamment les nappes de caoutchouc destinées à la fabrication des pneumatiques et ces pneumatiques eux-mêmes.The invention further relates to the use of the monofilaments of the invention, whether in the state assembly or unitary wire, for the reinforcement of plastic and / or rubber, as well as its articles themselves, in particular the rubber tablecloths intended in the manufacture of tires and these tires themselves.

    L'invention, ainsi que ses avantages, seront aisément compris à la lumière de la description et des exemples de réalisation qui suivent.The invention, as well as its advantages, will be easily understood in the light of the description and examples of embodiments which follow.

    I. MESURES ET TESTS UTILISESI. MEASUREMENTS AND TESTS USED I-1. Propriétés optiques des polymèresI-1. Optical properties of polymers

    L'anisotropie optique des polymères est testée en observant en phase fondue (i.e. au dessus de la température de fusion du polymère) une goutte de polymère entre polariseur et analyseur linéaires croisés d'un microscope optique de polarisation (Olympus type BH2), au repos c'est-à-dire en l'absence de contrainte dynamique.The optical anisotropy of the polymers is tested by observing in the molten phase (i.e. above the polymer melting temperature) a drop of polymer between polarizer and analyzer crossed lines of a polarization optical microscope (Olympus type BH2), at rest that is to say in the absence of dynamic constraint.

    De manière connue, si le polymère est thermotrope (i.e. cristal-liquide), la préparation ci-dessus est optiquement anisotrope c'est-à-dire qu'elle dépolarise la lumière : ainsi placée entre polariseur et analyseur linéaires croisés, elle présente une transmission de la lumière (texture plus ou moins colorée) ; une préparation optiquement isotrope, dans les mêmes conditions d'observation, ne présente pas la propriété de dépolarisation ci-dessus, le champ du microscope restant noir.In a known manner, if the polymer is thermotropic (i.e. liquid crystal), the above preparation is optically anisotropic, that is to say that it depolarizes light: thus placed between crossed linear polarizer and analyzer, it has a light transmission (texture more or less colorful); an optically isotropic preparation, under the same conditions observation, does not have the above depolarization property, the field of microscope remaining black.

    I-2. Propriétés mécaniques des monofilamentsI-2. Mechanical properties of monofilaments

    Dans la présente description, on entend par "monofil" ou "monofilament" un filament unitaire dont le diamètre ou l'épaisseur (c'est-à-dire la plus petite dimension transversale de sa section droite lorsque celle-ci n'est pas circulaire), noté(e) D, est au moins égal(e) à 40 µm (titre minimal de 1.7 tex).In the present description, the term "monofilament" or "monofilament" means a unitary filament whose diameter or thickness (i.e. the smallest transverse dimension of its section right when it is not circular), noted D, is at least equal to 40 µm (title 1.7 tex minimum).

    La définition ci-dessus couvre donc aussi bien des monofilaments de forme essentiellement cylindrique (ie à section circulaire) que des monofilaments oblongs, des monofilaments de forme aplatie, ou encore des bandelettes ou films d'épaisseur D.The above definition therefore covers both monofilaments of essentially cylindrical (ie with circular section) than oblong monofilaments, monofilaments of flattened shape, or strips or films of thickness D.

    Toutes les propriétés mécaniques ci-après sont mesurées sur des monofilaments ayant été soumis à un conditionnement préalable : par "conditionnement préalable", on entend le stockage des monofilaments (après séchage) pendant au moins 24 heures, avant mesure, dans une atmosphère standard selon la norme européenne DIN EN 20139 (température de 20 ± 2°C ; hygrométrie de 65 ± 2 %).All the mechanical properties below are measured on monofilaments having been subject to pre-conditioning: "pre-conditioning" means the storage of monofilaments (after drying) for at least 24 hours, before measurement, in a standard atmosphere according to European standard DIN EN 20139 (temperature of 20 ± 2 ° C ; humidity ± 65 ± 2%).

    Le titre des monofilaments est déterminé sur au moins trois échantillons, chacun correspondant à une longueur de 50 m, par pesée de cette longueur de monofilament. Le titre est donné en tex (poids en grammes de 1000 m de monofilament - rappel: 0.111 tex égal à 1 denier). The titer of the monofilaments is determined on at least three samples, each corresponding to a length of 50 m, by weighing this length of monofilament. The title is given in tex (weight in grams of 1000 m of monofilament - reminder: 0.111 tex equal to 1 denier).

    Les propriétés mécaniques en extension (ténacité, module initial, allongement à la rupture) sont mesurées de manière connue à l'aide d'une machine de traction ZWICK GmbH & Co (Allemagne) de type 1435 ou de type 1445. Les monofilaments subissent une traction sur une longueur initiale de 400 mm à une vitesse nominale de 50 mm/min. Tous les résultats donnés sont une moyenne de 10 mesures.Mechanical properties in extension (toughness, initial modulus, elongation at break) are measured in a known manner using a ZWICK GmbH & Co traction machine (Germany) type 1435 or type 1445. The monofilaments undergo traction on a initial length of 400 mm at a nominal speed of 50 mm / min. All results given are an average of 10 measurements.

    La ténacité (force-rupture divisée par le titre) et le module initial sont indiqués en cN/tex (centinewton par tex - rappel: 1 cN/tex égal à 0,11 g/den (gramme par denier)). Le module initial est défini comme la pente de la partie linéaire de la courbe Force-Allongement, qui intervient juste après une prétension standard de 0.5 cN/tex. L'allongement à la rupture est indiqué en pourcentage.The tenacity (force-breaking divided by the title) and the initial modulus are indicated in cN / tex (centinewton per tex - reminder: 1 cN / tex equal to 0.11 g / den (gram per denier)). The module initial is defined as the slope of the linear part of the Force-Elongation curve, which comes just after a standard pretension of 0.5 cN / tex. The elongation at break is indicated as a percentage.

    Le diamètre D des monofilaments est déterminé par le calcul à partir du titre des monofilaments et de leur masse volumique, selon la formule : D = 2.101,5 [Ti/πρ]0,5 The diameter D of the monofilaments is determined by calculation from the titer of the monofilaments and their density, according to the formula: D = 2.10 1.5 [Ti / πρ] 0.5

    D étant exprimé en µm, Ti étant le titre en tex, et ρ étant la masse volumique en g/cm3 (ρ est égal à environ 1.4 dans le cas présent).D being expressed in µm, Ti being the title in tex, and ρ being the density in g / cm 3 (ρ is equal to about 1.4 in the present case).

    Dans le cas d'un monofilament à section transversale non circulaire, c'est-à-dire autre qu'un monofilament de forme essentiellement cylindrique, le paramètre D, qui représente alors la plus petite dimension du monofilament dans un plan normal à l'axe de ce dernier, est déterminé non plus par le calcul mais expérimentalement, par microscopie optique sur une coupe transversale de ce monofilament, ce dernier étant par exemple préalablement enrobé dans une résine pour faciliter la coupe.In the case of a monofilament with a non-circular cross-section, that is to say other than a monofilament of essentially cylindrical shape, the parameter D, which then represents the smallest dimension of the monofilament in a plane normal to the axis of the latter, is no longer determined by calculation but experimentally, by optical microscopy on a cross section of this monofilament, the latter being for example previously coated in a resin to facilitate cutting.

    I-3. Test de variation thermique de longueurI-3. Length variation thermal test

    Le comportement thermique des monofilaments est analysé, après un conditionnement préalable, à l'aide d'un test dit "test de variation thermique de longueur" dont le principe est bien connu de l'homme du métier dans le domaine des fibres textiles.The thermal behavior of the monofilaments is analyzed, after conditioning prior, using a test called "thermal variation test of length" whose principle is well known to those skilled in the art in the field of textile fibers.

    Selon ce test, la variation thermique de longueur notée ΔL est mesurée par introduction des monofilaments. sous une prétension de 0,2 cN/tex, dans un four préalablement équilibré à la température de 235°C ± 5°C.According to this test, the thermal variation in length denoted ΔL is measured by introducing the monofilaments. under a pretension of 0.2 cN / tex, in an oven previously balanced with temperature of 235 ° C ± 5 ° C.

    En pratique, on utilise un appareil commercial connu du type "Testrite" (modèle MK3 commercialisé par la société Testrite). La longueur utile d'échantillon (sans incidence notable sur la mesure) est de 254 mm. ΔL est mesuré automatiquement par l'appareil, aux moyens de capteurs mécaniques, et le résultat de la mesure est lu sur un affichage digital, après 2 minutes à la température de 235°C ± 5°C ; une variation ΔL positive correspond à une dilatation des monofilaments, alors qu'une variation ΔL négative correspond à une contraction de ces derniers. In practice, a known commercial device of the "Testrite" type is used (model MK3 marketed by the company Testrite). The useful sample length (without significant impact on the measurement) is 254 mm. ΔL is measured automatically by the device, using mechanical sensors, and the measurement result is read on a digital display, after 2 minutes at a temperature of 235 ° C ± 5 ° C; a positive ΔL variation corresponds to a dilation of the monofilaments, while a negative ΔL variation corresponds to a contraction of these last.

    II. CONDITIONS DE REALISATION DE L'INVENTIONII. CONDITIONS FOR CARRYING OUT THE INVENTION II-1 PolymèreII-1 Polymer

    Le polymère de départ est tout polyester ou polyester-amide aromatique thermotrope filable à l'état fondu. De tels polyesters ou polyester-amides dits "entièrement aromatiques" sont connus de l'homme du métier et ont été décrits dans un très grand nombre de documents.The starting polymer is any polyester or thermotropic aromatic polyester-amide which can be spun to the molten state. Such polyesters or polyester-amides called "fully aromatic" are known to those skilled in the art and have been described in a very large number of documents.

    A titre d'exemple, on citera les brevets ou demandes de brevet EP 091 253 ; EP 205 346 ; EP 267 984 ; EP 508 786 ; EP 737 707 ; US 3 491 180 ; US 4 083 829, US 4 161 470 ; US 4 183 895 ; US 4 447 592 ; US 4 734 240 ; US 4 746 694 ; US 5 049 295 ; US 5 110 896 ; US 5 250 654 ; US 5 296 542 ; JP 1992/333 616 ; JP 1996/260 242.By way of example, mention may be made of patents or patent applications EP 091 253; EP 205,346; EP 267,984; EP 508,786; EP 737,707; US 3,491,180; US 4,083,829, US 4,161,470; US 4,183,895; US 4,447,592; US 4,734,240; US 4,746,694; US 5,049,295; US 5,110,896; US 5,250,654; US 5,296,542; JP 1992/333 616; JP 1996/260 242.

    L'invention est de préférence mise en oeuvre à partir d'un polyester aromatique thermotrope spécifique : ce polymère consiste essentiellement en des unités récurrentes (A) de 6-oxy-2-naphthoyle et (B) de 4-oxybenzoyle:

    Figure 00060001
    le rapport molaire A:B étant compris dans un domaine allant de 10:90 à 90:10. de préférence de 20:80 à 30:70.The invention is preferably implemented from a specific thermotropic aromatic polyester: this polymer consists essentially of repeating units (A) of 6-oxy-2-naphthoyl and (B) of 4-oxybenzoyl:
    Figure 00060001
    the A: B molar ratio being in a range from 10:90 to 90:10. preferably from 20:80 to 30:70.

    Un tel polymère, commercialisé notamment par la société Hoechst Celanese sous le nom de Vectra, a été décrit dans US 4 161 470 et peut être obtenu par copolymérisation de l'acide p-hydroxybenzoïque et de l'acide 6-hydroxy-2-naphtoïque, ces deux acides étant éventuellement substitués. Il présente de manière connue un excellent compromis de propriétés en termes de résistance thermique, de résistance chimique, de facilité de mise en oeuvre et d'aptitude au filage, en raison notamment d'un point de fusion (ci-après noté Tm) relativement bas. Un polymère de ce type - Vectra type 900 ou 950 avec rapport molaire A:B égal à 27:73 - est largement connu pour des fibres conventionnelles multifilamentaires (voir par exemple J. Text. Inst., 1990, 81 No 4. pp. 561-574) et a été également utilisé pour l'obtention des monofilaments de l'art antérieur décrits dans la demande WO92/12018 précitée.Such a polymer, sold in particular by the company Hoechst Celanese under the name of Vectra, has been described in US 4,161,470 and can be obtained by copolymerization of p-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, these two acids possibly being substituted. It has, in known manner, an excellent compromise of properties in terms of thermal resistance, chemical resistance, ease of implementation and suitability for spinning, in particular due to a relatively low melting point (hereinafter denoted Tm). A polymer of this type - Vectra type 900 or 950 with molar ratio A: B equal to 27:73 - is widely known for conventional multifilament fibers (see for example J. Text. Inst., 1990, 81 No 4. pp. 561-574) and was also used for obtaining monofilaments of the prior art described in the aforementioned application WO92 / 12018.

    II-2. FilageII-2. Spinning

    Le polymère de départ, par exemple sous la forme de granulés ou de poudre, est séché sous vide puis introduit dans une extrudeuse présentant une ou plusieurs zones de chauffage différentes. Comme pour le filage de fibres conventionnelles multifilamentaires, les températures et les temps de séjour imposés dans ces différentes zones sont tels qu'ils permettent la fusion complète du polymère, des conditions de rotation et de couple de vis d'extrusion stables et offrant une alimentation régulière de la pompe de filage, et enfin d'éviter la dégradation du polymère dans l'extrudeuse. The starting polymer, for example in the form of granules or powder, is dried under vacuum then introduced into an extruder having one or more heating zones different. As with spinning conventional multifilament fibers, the temperatures and the residence times imposed in these different zones are such that they allow complete melting of the polymer, rotation and screw torque conditions stable extrusion offering a regular supply to the spinning pump, and finally to avoid degradation of the polymer in the extruder.

    En sortie d'extrudeuse, le polymère fondu, alors à la température notée Tx (température de sortie d'extrudeuse). est transféré vers une pompe de filage qui alimente une filière précédée d'un filtre.At the extruder outlet, the molten polymer, then at the temperature denoted Tx (temperature of extruder outlet). is transferred to a spinning pump which feeds a preceding die a filter.

    La filière peut comporter un seul capillaire d'extrusion ou plusieurs selon que l'on souhaite filer un seul monofil ou plusieurs monofils en parallèle ; on considèrera ci-après le cas d'une filière comportant un seul capillaire.The die may include a single extrusion capillary or more depending on whether one wishes spinning a single monofilament or several monofilaments in parallel; we will consider below the case of a die with a single capillary.

    Le diamètre du capillaire, noté "d", n'est pas un paramètre critique du procédé : il peut varier dans une large gamme, par exemple de 200 à 1500 µm, voire plus. selon le diamètre D visé. Comme indiqué précédemment, l'invention concerne également les cas où les monofilaments ont une section transversale autre que circulaire, une telle forme pouvant être obtenue par exemple par modification de la section droite du capillaire d'extrusion ; pour de tels monofilaments, le paramètre d représente alors la plus petite dimension transversale du capillaire, i.e. sa plus petite dimension mesurée dans un plan normal à la direction d'écoulement du polymère.The diameter of the capillary, noted "d", is not a critical parameter of the process: it can vary in a wide range, for example from 200 to 1500 µm, or even more. according to the diameter D targeted. As indicated previously, the invention also relates to the cases where the monofilaments have a cross section other than circular, such a shape being obtainable by example by modifying the cross section of the extrusion capillary; for such monofilaments, the parameter d then represents the smallest transverse dimension of the capillary, i.e. its smallest dimension measured in a plane normal to the direction flow of the polymer.

    De préférence, la température de filière notée Tf est inférieure à la température Tm (température de fusion du polymère).Preferably, the die temperature denoted Tf is lower than the temperature Tm (polymer melting temperature).

    En sortie de filière et du capillaire d'extrusion, on obtient donc un extrudat liquide (écoulement de polymère) consistant en une veine liquide élémentaire présentant la forme d'un monofilament encore liquide. Cette veine liquide de polymère est alors structurée. orientée par étirage (voir ci-après facteur d'étirage au filage FEF) dans une couche de fluide gazeux, pendant un temps ts prédéterminé, ceci avant de pénétrer dans une zone liquide de trempe thermique.At the outlet of the die and of the extrusion capillary, a liquid extrudate is therefore obtained. (flow of polymer) consisting of an elementary liquid vein having the shape of a still liquid monofilament. This liquid polymer vein is then structured. oriented by stretching (see below FEF spinning factor) in a fluid layer gas, for a predetermined time ts, this before entering a liquid zone of thermal quenching.

    Par convention, on entend ici par durée de structuration notée ts la durée totale de passage de l'écoulement de polymère dans la couche de fluide gazeux, quel que soit le profil ou gradient d'étirage de l'écoulement dans cette couche de fluide gazeux.By convention, the term structuring duration denoted ts means the total duration of passage from the flow of polymer in the layer of gaseous fluid, whatever the profile or gradient drawing the flow in this layer of gaseous fluid.

    La couche de fluide gazeux est de préférence de l'air dont l'épaisseur notée Ag peut varier par exemple de quelques centimètres à plusieurs mètres, selon les conditions particulières de mise en oeuvre de l'invention, en particulier selon les durées ts visées. On entend par épaisseur Ag dé la couche de fluide gazeux la distance séparant la sortie de la filière et l'entrée de la zone liquide de trempe thermique. De préférence, la température notée Tc de la couche de fluide gazeux est notablement inférieure à Tf, Tc étant généralement voisine de la température ambiante (environ 20°C).The layer of gaseous fluid is preferably air, the thickness of which, denoted Ag, can vary by example from a few centimeters to several meters, depending on the specific conditions of placing of the invention, in particular according to the durations ts referred to. By thickness Ag is meant from the layer of gaseous fluid the distance between the outlet of the die and the inlet of the zone thermal quenching liquid. Preferably, the temperature denoted Tc of the fluid layer gas is notably lower than Tf, Tc being generally close to the temperature ambient (about 20 ° C).

    Conformément à l'invention, la durée de structuration ts (en secondes) est liée au diamètre D (en µm) du monofilament brut de filage par la relation (1) suivante: ts < to = 6.10-6 D2. According to the invention, the structuring time ts (in seconds) is linked to the diameter D (in μm) of the raw spinning monofilament by the following relation (1): ts <to = 6.10 -6 D 2 .

    Une durée de structuration ts inférieure à la valeur critique to ci-dessus est une condition nécessaire pour garantir, quel que soit le diamètre D visé, l'obtention d'un monofil brut de filage ne se contractant pas à chaud (i.e. montrant une variation ΔL ≥ 0 au test de variation thermique de longueur).A structuring time ts lower than the critical value to above is a condition necessary to guarantee, whatever the diameter D aimed, the obtaining of a raw monofilament of spinning not contracting hot (i.e. showing a variation ΔL ≥ 0 on the variation test length).

    De préférence, la relation (2) qui suit est vérifiée: 1,5.10-6 D2 < ts < 6.10-6 D2. Preferably, the following relation (2) is verified: 1.5.10 -6 D 2 <ts <6.10 -6 D 2 .

    Il est en effet souhaitable que les temps de structuration ts ne soient pas trop courts, si l'on veut obtenir des monofilaments ayant une résistance suffisante pour pouvoir prétendre au renforcement d'articles en caoutchouc tels que des pneumatiques.It is indeed desirable that the structuring times ts are not too short, if one wants to obtain monofilaments with sufficient strength to be able to claim reinforcement of rubber articles such as tires.

    On a observé que la mise en oeuvre du procédé de l'invention conformément à la relation (2) ci-dessus, pour le filage de monofilaments de diamètre D de 80 à 230 µm, plus préférentiellement de 100 à 200 µm, notamment à partir du polymère à unités récurrentes A et B précédemment défini, était particulièrement favorable à l'obtention d'un module initial Mi compris entre 2500 ci 4000 cN/tex, plus préférentiellement au moins égal à 3000 cN/tex et inférieur à 4000 cN/tex. Pour de telles conditions préférentielles, lorsque le procédé est mis en oeuvre pour l'obtention de monofils à section circulaire de diamètre de 100 à 200 µm, on utilise en outre plus préférentiellement les conditions suivantes: la vitesse de filage (voir ci-après Vf) est comprise dans un domaine de 500 à 1000 m/min et l'épaisseur de la couche de fluide gazeux (Ag) est choisie supérieure à 0.50 mètre et inférieure à 2.0 mètres.It has been observed that the implementation of the process of the invention in accordance with relation (2) above, for spinning monofilaments of diameter D from 80 to 230 µm, more preferably from 100 to 200 μm, in particular from the polymer with repeating units A and B previously defined, was particularly favorable for obtaining an initial module Mi between 2500 and 4000 cN / tex, more preferably at least equal to 3000 cN / tex and less than 4000 cN / tex. For such preferential conditions, when the process is implemented work to obtain monofilaments with a circular section of diameter from 100 to 200 µm, we in addition, the following conditions are more preferably used: the spinning speed (see below Vf) is within a range of 500 to 1000 m / min and the thickness of the layer of gaseous fluid (Ag) is chosen to be greater than 0.50 meters and less than 2.0 meters.

    Au bout du temps ts, l'écoulement de polymère ainsi structuré, orienté, pénètre dans la zone liquide de trempe thermique où, au contact de l'agent liquide, il se solidifie et forme ainsi un monofilament. De préférence, l'agent liquide de trempe thermique est de l'eau et sa température notée Tl est préférentiellement inférieure à la température ambiante, par exemple de l'ordre de 10 à 15°C.At the end of time ts, the flow of polymer thus structured, oriented, enters the zone thermal quenching liquid where, in contact with the liquid agent, it solidifies and thus forms a monofilament. Preferably, the liquid thermal quenching agent is water and its temperature noted Tl is preferably lower than ambient temperature, for example in the range of 10 to 15 ° C.

    Pour cette opération de trempe thermique liquide, on peut employer des moyens simples consistant par exemple en un bain contenant le liquide de trempe et à travers lesquels circule le monofil en formation. La durée de trempe liquide n'est pas un paramètre critique et peut varier par exemple de quelques millisecondes à quelques dixièmes de seconde, voire quelques secondes, selon les conditions particulières de mise en oeuvre de l'invention.For this liquid thermal quenching operation, simple means can be used consisting for example of a bath containing the quenching liquid and through which flows the monofilament in formation. The liquid quenching time is not a critical parameter and can vary for example from a few milliseconds to a few tenths of a second, or even a few seconds, according to the specific conditions for implementing the invention.

    C'est généralement en sortie de la zone liquide de trempe thermique que le monofilament est repris sur un dispositif d'entraínement, par exemple sur une galette d'appel, à une vitesse déterminée appelée vitesse de filage et notée Vf. Le rapport entre Vf et la vitesse d'extrusion Ve de la solution à travers la filière, définit ce que l'on appelle de manière connue le facteur d'étirage au filage (en abrégé FEF = Vf/Ve).It is generally at the outlet of the liquid thermal quenching zone that the monofilament is taken up on a drive device, for example on a call slab, at a speed determined called spinning speed and denoted Vf. The relationship between Vf and the extrusion speed Ve of the solution through the chain, defines what is known in a known way the factor drawing to spinning (abbreviated as FEF = Vf / Ve).

    Typiquement, le facteur d'étirage et la vitesse de filage peuvent varier dans une très large plage, par exemple de 2 à 50 pour le FEF et de 100 à 1500 m/min pour Vf.Typically, the stretch factor and the spinning speed can vary within a very wide range, for example from 2 to 50 for the FEF and from 100 to 1500 m / min for Vf.

    On a constaté que les propriétés mécaniques des monofilaments étaient très peu influencées par le facteur d'étirage au filage pour des plages aussi importantes que celles indiquées ci-dessus, alors qu'elles se sont révélées particulièrement sensibles à la durée de structuration ts avant la trempe thermique liquide. En d'autres termes, et de manière inattendue, les propriétés obtenues sont essentiellement dépendantes, à diamètre D donné, de la durée de structuration et non de l'amplitude de déformation imposée lors de l'étirage.It was found that the mechanical properties of the monofilaments were very little influenced by the spinning factor for ranges as large as those indicated above, whereas they proved to be particularly sensitive to the duration of structuring ts before liquid thermal quenching. In other words, and unexpectedly, the properties obtained are essentially dependent, at given diameter D, on the duration of structuring and not the amplitude of deformation imposed during stretching.

    Le monofilament brut de filage ainsi obtenu est ensuite bobiné à la vitesse Vf, sur une bobine de réception. Il peut être éventuellement séché avant bobinage, par exemple par défilement en continu sur des rouleaux chauffants, ou bien être bobiné à l'état mouillé puis séché sur bobine. par exemple à l'air ambiant ou à température plus élevée dans un four. avant un conditionnement préalable pour la mesure de ses propriétés thermiques et mécaniques.The raw spinning monofilament thus obtained is then wound at speed Vf, on a spool reception. It can optionally be dried before winding, for example by scrolling continuous on heating rollers, or else be wound in the wet state and then dried on a reel. for example in ambient air or at a higher temperature in an oven. before a pre-conditioning for the measurement of its thermal and mechanical properties.

    En règle générale, le module initial Mi et l'allongement à la rupture Ar du monofilament de l'invention peuvent être largement modulés par le choix du polymère de départ et des conditions de filage, le module initial notamment étant d'autant plus élevé que la rigidité du polymère est plus grande (emploi par exemple de polyester-amides thermotropes).As a general rule, the initial modulus Mi and the elongation at break Ar of the monofilament of the invention can be largely modulated by the choice of the starting polymer and spinning conditions, the initial module in particular being all the higher as the rigidity of the polymer is greater (eg use of thermotropic polyester amides).

    De préférence, pour une meilleure performance en flexion-compression, le monofilament brut de filage de l'invention vérifie les relations suivantes: Mi < 4000 ; Ar > 2, Preferably, for better performance in flexion-compression, the raw spinning monofilament of the invention verifies the following relationships: Mi <4000;Ar> 2,

    Mi étant son module initial (en cN/tex) et Ar son allongement à la rupture (en %).Mi being its initial modulus (in cN / tex) and Ar its elongation at break (in%).

    On a en outre observé qu'à une valeur ΔL ≥ 0.2 était associé le plus souvent un allongement à la rupture encore plus élevé ; ainsi, plus préférentiellement, les relations suivantes sont toutes deux vérifiées: ΔL ≥ 0.2 ; Ar ≥ 2,5 . It was further observed that an ΔL value ≥ 0.2 was most often associated with an even higher elongation at break; thus, more preferably, the following relationships are both verified: ΔL ≥ 0.2; Ar ≥ 2.5.

    Lorsque les monofilaments conformes à l'invention sont destinés au renforcement d'articles en caoutchouc, notamment de pneumatiques, leur ténacité à l'état brut de filage est de préférence supérieure à 55 cN/tex, plus préférentiellement supérieure à 65 cN/tex ; leur module initial, à l'état brut de filage, est de préférence compris entre 2500 et 4000 cN/tex, plus préférentiellement au moins égal à 3000 cN/tex et inférieur à 4000 cN/tex.When the monofilaments according to the invention are intended for reinforcing articles in rubber, especially of tires, their toughness in the raw state of spinning is preferably greater than 55 cN / tex, more preferably greater than 65 cN / tex; their initial module, at the raw spinning state is preferably between 2500 and 4000 cN / tex, more preferably at least equal to 3000 cN / tex and less than 4000 cN / tex.

    II-3. Traitement de postpolycondensationII-3. Postpolycondensation treatment

    Le traitement thermique de postpolycondensation, après filage, permet essentiellement d'augmenter la ténacité disponible sur les monofilaments, par augmentation du degré de polymérisation du polymère ; de manière générale, plus le traitement thermique est poussé, plus la ténacité obtenue après traitement est élevée. On obtient ainsi des monofilaments en polyester(amide) aromatique thermotrope dit postpolycondensé, qui dérivent directement des monofils bruts de filage décrits précédemment.Post-polycondensation heat treatment, after spinning, essentially allows increase the toughness available on monofilaments, by increasing the degree of polymerization of the polymer; in general, the more advanced the heat treatment, the higher the toughness obtained after treatment. Monofilaments are thus obtained in thermotropic aromatic polyester (amide) called postpolycondensed, which are directly derived from raw monofilament yarns described above.

    Pour ce traitement, les bobines de monofilaments bruts de filage sont traitées dans des fours de manière connue, à hautes températures, sous vide ou sous gaz inerte, par exemple sous flux d'azote, en général pendant plusieurs heures. Les conditions de ce traitement de postpolycondensation, qui de manière connue varient en fonction de la nature du polymère mis en oeuvre, sont analogues à celles utilisées pour des fibres conventionnelles multifilamentaires. Des conditions particulières de traitement ont été décrites par exemple dans US 4 161 470 pour ces fibres conventionnelles, et dans la demande WO92/12018 précitée pour des monofilaments de diamètre 180 µm : de telles conditions sont également données dans les exemples de réalisation qui suivent.For this treatment, the coils of raw spinning monofilaments are treated in ovens in known manner, at high temperatures, under vacuum or under inert gas, for example under flow nitrogen, usually for several hours. The conditions of this processing postpolycondensation, which in known manner varies depending on the nature of the polymer used, are similar to those used for conventional fibers multifilament. Special treatment conditions have been described, for example in US 4,161,470 for these conventional fibers, and in application WO92 / 12018 above for monofilaments with a diameter of 180 µm: such conditions are also given in the exemplary embodiments which follow.

    De préférence, le monofilament en polyester(amide) aromatique thermotrope postpolycondensé dérivant des monofilaments bruts de filage de l'invention, de diamètre D au moins égal à 40 µm, vérifie les relations suivantes: Mi < 4000 ; Ar > 2 ; Te > 100, Preferably, the post-polycondensed thermotropic aromatic polyester (amide) monofilament derived from the raw spinning monofilaments of the invention, of diameter D at least equal to 40 μm, verifies the following relationships: Mi <4000;Ar>2;Te> 100,

    Mi étant son module initial (en cN/tex), Ar son allongement à la rupture (en %), et Te sa ténacité (en cN/tex). Plus préférentiellement, son module Mi est compris entre 2500 et 4000 cN/tex, plus préférentiellement encore au moins égal à 3000 cN/tex et inférieur à 4000 cN/tex ; son allongement à la rupture Ar est de préférence au moins égal à 2.5.Mi being its initial modulus (in cN / tex), Ar its elongation at break (in%), and Te sa tenacity (in cN / tex). More preferably, its Mi module is between 2500 and 4000 cN / tex, more preferably still at least equal to 3000 cN / tex and less than 4000 cN / tex ; its elongation at break Ar is preferably at least equal to 2.5.

    Les monofilaments bruts de filage de l'invention comme ceux à l'état postpolycondensé qui en dérivent, peuvent être utilisés dans diverses applications, notamment pour la fabrication ou le renforcement de différents articles, en particulier des articles en matière plastique et/ou en caoutchouc, par exemple des courroies, des tuyaux, des enveloppes de pneumatique.The raw spinning monofilaments of the invention such as those in the post-polycondensed state which are derived, can be used in various applications, in particular for manufacturing or reinforcement of various articles, in particular plastic articles and / or rubber, for example belts, hoses, tire casings.

    Lorsqu'ils sont utilisés pour renforcer des articles en matière plastique et/ou en caoutchouc, notamment sous forme de câbles, ils vérifient de préférence la relation suivante (D en µm): 80 ≤ D ≤ 230. When they are used to reinforce plastic and / or rubber articles, in particular in the form of cables, they preferably verify the following relation (D in μm): 80 ≤ D ≤ 230.

    Un diamètre au moins égal à 80 µm est préféré compte-tenu des coûts de câblage (nécessité de limiter le nombre de fils dans les câbles, pour une force-rupture donnée), alors qu'un diamètre supérieur à 230 µm est en général à éviter pour limiter les endommagements en flexion-compression (inconvénient des gros diamètres sous faible rayon de courbure). En outre, un diamètre supérieur à 230 µm est difficilement compatible avec l'obtention d'une ténacité suffisante, notamment pour le renforcement de pneumatiques.A diameter at least equal to 80 µm is preferred in view of the wiring costs (need to limit the number of wires in the cables, for a given breaking strength), while a diameter greater than 230 µm is generally to be avoided to limit damage in bending-compression (disadvantage of large diameters with a small radius of curvature). In addition, a diameter greater than 230 µm is hardly compatible with obtaining toughness sufficient, especially for reinforcing tires.

    Plus préférentiellement encore, lorsqu'on utilise les monofils de l'invention pour renforcer des pneumatiques, on a la relation suivante qui est vérifiée: 100 ≤ D ≤ 200. Even more preferably, when the monofilaments of the invention are used to reinforce tires, the following relation is obtained which is verified: 100 ≤ D ≤ 200.

    III. EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTIONIII. EXAMPLES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION Essai 1Trial 1

    Cet essai a pour but de montrer la sensibilité des propriétés d'un monofilament en polyester aromatique thermotrope, de diamètre D déterminé, à la durée de structuration ts. The purpose of this test is to show the sensitivity of the properties of a polyester monofilament. thermotropic aromatic, of determined diameter D, with the duration of structuring ts.

    On réalise 6 exemples de monofilaments bruts de filage, dont 5 exemples conformes à l'invention (exemples A-1 à E-1), et un exemple comparatif F-1 non conforme à l'invention.6 examples of raw spinning monofilaments are produced, 5 of which conform to the invention (examples A-1 to E-1), and a comparative example F-1 not in accordance with the invention.

    Le polyester aromatique thermotrope utilisé ici est un polymère connu du type Vectra A900, sous forme de granulés, commercialisé par la société Hoechst Celanese, consistant en des unités récurrentes (A) et (B) telles que définies précédemment, selon un rapport molaire A:B égal à environ 27:73 (Tm égale à 280°C selon analyse DSC).The thermotropic aromatic polyester used here is a known polymer of the Vectra A900 type, in the form of granules, marketed by the company Hoechst Celanese, consisting of recurring units (A) and (B) as defined above, according to a molar ratio A: B equal to about 27:73 (Tm equal to 280 ° C according to DSC analysis).

    L'extrudeuse dans laquelle est fondu le polymère comprend trois zones de chauffage successives, respectivement à 275°C, 310°C et 340°C (Tx=340°C), la pompe de filage qui suit étant maintenue elle aussi à la température Tx de 340°C. La température Tf et le diamètre d du capillaire unique de la filière sont respectivement égaux à 270°C et 800 µm. La longueur notée "1" du capillaire est égale au double de son diamètre (l/d = 2) et l'angle noté α du convergent précédant l'entrée du capillaire est égal à 8 degrés. Le FEF est égal à 19,7 (Vf=590 m/min). Les conditions de filage sont ajustées de manière connue, en jouant sur la vitesse de la pompe de filage et sur la vitesse d'extrusion à travers la filière, de manière à obtenir un monofilament de diamètre D d'environ 180 µm (titre égal à 34,5 tex environ).The extruder in which the polymer is melted includes three heating zones successive, respectively at 275 ° C, 310 ° C and 340 ° C (Tx = 340 ° C), the following spinning pump being also maintained at the temperature Tx of 340 ° C. The temperature Tf and the diameter d of the single capillary of the die are respectively equal to 270 ° C and 800 µm. The length noted "1" of the capillary is equal to twice its diameter (l / d = 2) and the angle noted α of converging preceding the entry of the capillary is equal to 8 degrees. The FEF is equal to 19.7 (Vf = 590 m / min). The spinning conditions are adjusted in a known manner, by varying the speed of the spinning pump and on the speed of extrusion through the die, so as to obtain a monofilament with a diameter D of approximately 180 μm (titer equal to approximately 34.5 tex).

    En sortie du capillaire d'extrusion, on structure l'écoulement du polymère (i.e. la veine liquide sortant du capillaire) par étirage dans une couche d'air (température ambiante 20°C) pendant un temps ts variable tel que la relation (1) précitée (soit ts < to = 0,19 s) est vérifiée ou non.At the outlet of the extrusion capillary, the flow of the polymer is structured (i.e. the liquid stream leaving the capillary) by stretching in a layer of air (room temperature 20 ° C) for a variable time ts such that the above-mentioned relation (1) (ie ts <to = 0.19 s) is verified or not.

    Au bout du temps ts, on trempe thermiquement l'écoulement de polymère ainsi structuré par passage forcé du monofilament sous une poulie plongée dans un bain d'eau à 15°C ; la longueur de monofilament immergé est d'environ 10 cm, ce qui correspond à un temps de trempe thermique très court mais suffisant de 10 millisecondes environ. A la sortie du bain d'eau, le monofilament est repris et enroulé en plusieurs spires sur un dispositif d'entraínement consistant en une galette d'appel, à la vitesse Vf indiquée ci-dessus de 590 m/min.At the end of the time ts, the flow of polymer thus structured is thermally quenched by forced passage of the monofilament under a pulley immersed in a water bath at 15 ° C; the length of submerged monofilament is approximately 10 cm, which corresponds to a time of very short but sufficient thermal quenching of approximately 10 milliseconds. At the end of the bath of water, the monofilament is taken up and wound up in several turns on a drive device consisting of a call slab, at the speed Vf indicated above of 590 m / min.

    Le monofilament est ensuite prélevé sur une bobine, à l'état mouillé, et on le laisse sécher à l'air pendant 24 heures, avant un conditionnement préalable pour la mesure de ses propriétés thermiques et mécaniques.The monofilament is then taken from a reel in the wet state and allowed to dry at air for 24 hours, before conditioning for the measurement of its properties thermal and mechanical.

    On a fait varier ainsi la durée de structuration ts selon les indications du tableau 1 - soit de 0,02 à 0,40 s - en augmentant progressivement l'épaisseur Ag de l'air-gap de 0.2 m (ex. A-1) à 3,9 m (ex. F-1), en passant successivement par des valeurs Ag de 0,55 m (ex. B-1), 0,75 m (ex. C-1), 1,10 m (ex. D-1) et 1,60 m (ex. E-1). Toutes les conditions de filage sont conformes à l'invention, à l'exception de la durée ts pour l'exemple F-1 qui ne vérifie pas la relation (1) précitée (ts < to).The structuring time ts was thus varied according to the indications in Table 1 - either 0.02 to 0.40 s - gradually increasing the thickness Ag of the air-gap from 0.2 m (eg A-1) to 3.9 m (eg F-1), successively passing through Ag values of 0.55 m (eg B-1), 0.75 m (e.g. C-1), 1.10m (e.g. D-1) and 1.60m (e.g. E-1). All wiring conditions are in compliance to the invention, with the exception of the duration ts for example F-1 which does not verify the relation (1) above (ts <to).

    Le tableau 1 indique également les propriétés des monofilaments obtenus.Table 1 also indicates the properties of the monofilaments obtained.

    On constate que les monofils préparés selon le procédé de filage conforme à l'invention (exemples A-1 à E-1) vérifient tous les relations suivantes: D ≥ 40 ; Te > 45 ; ΔL ≥ 0. It can be seen that the monofilaments prepared according to the spinning process in accordance with the invention (examples A-1 to E-1) verify all of the following relationships: D ≥ 40; Te>45; ΔL ≥ 0.

    Les exemples A-1 à D-1 vérifient en outre les relations préférentielles suivantes: Mi < 4000 ; Ar > 2.Examples A-1 to D-1 further verify the following preferential relationships: Mi <4000; Ar> 2.

    En outre, les exemples A-1 à B-1, obtenus pour les durées de structuration ts les plus courtes, vérifient les relations préférentielles suivantes : ΔL ≥ 0.20 ; Ar 2,5.In addition, examples A-1 to B-1, obtained for the shortest structuring times ts, verify the following preferential relationships: ΔL ≥ 0.20; Ar 2.5.

    Le module initial peut être ainsi abaissé à des valeurs comprises entre 2500 et 4000 cN/tex sans affecter la ténacité qui reste dans tous les cas supérieure à 65 cN/tex.The initial module can thus be lowered to values between 2500 and 4000 cN / tex without affecting the toughness which remains in all cases greater than 65 cN / tex.

    On note en particulier que les monofilaments B-1, C-1, D-1 et E-1 (diamètre 180 µm), qui sont obtenus selon un procédé vérifiant la relation (2) précitée, à savoir: 1.5.10-6 D2 (soit 0.049 s) < ts < 6.10-6 D2 (soit 0.194 s), présentent tous la caractéristique préférentielle suivante: 3000 ≤ Mi < 4000.It is noted in particular that the monofilaments B-1, C-1, D-1 and E-1 (diameter 180 μm), which are obtained according to a process verifying the above-mentioned relation (2), namely: 1.5.10 -6 D 2 (i.e. 0.049 s) <ts <6.10 -6 D 2 (i.e. 0.194 s), all have the following preferred characteristic: 3000 ≤ Mi <4000.

    Quant à l'exemple F-1 préparé selon un procédé de filage non conforme à l'invention (ts > to), il présente une contraction "à chaud" (ΔL négatif) et est donc non conforme à l'invention : il possède en outre un module initial particulièrement élevé. supérieur à 4000 cN/tex, et une valeur Ar inférieure à 2 %.As for Example F-1 prepared according to a spinning process not in accordance with the invention (ts> to), it has a "hot" contraction (ΔL negative) and is therefore not in accordance with the invention: also has a particularly high initial module. greater than 4000 cN / tex, and a Ar value less than 2%.

    On constate donc dans cet essai que les paramètres ΔL, Mi et Ar sont particulièrement sensibles à une augmentation de ts. En particulier, l'augmentation continue du module initial Mi avec ts - et donc avec l'épaisseur Ag de la couche d'air - apparaít plutôt inattendue dans la mesure où l'homme du métier pouvait s'attendre à observer au contraire, pour des épaisseurs d'air-gap pouvant atteindre plusieurs mètres, une diminution du module initial due à des processus de relaxation moléculaire dans l'écoulement cristal-liquide du polymère.It can therefore be seen in this test that the parameters ΔL, Mi and Ar are particularly sensitive to an increase in ts. In particular, the continuous increase in the initial module Mi with ts - and therefore with the thickness Ag of the air layer - appears rather unexpected in the extent that the skilled person could expect to observe on the contrary, for thicknesses air gap of up to several meters, a decrease in the initial module due to molecular relaxation process in the liquid crystal flow of the polymer.

    On note d'autre part dans cet essai que les monofilaments conformes à l'invention présentent une dilatation thermique notable (ΔL ≥ 0.2 pour tous les exemples : ΔL ≥ 0,4 dans la majorité des cas) : de manière avantageuse, de telles propriétés peuvent notamment autoriser leur bobinage sous une tension élevée, lors du filage, avant le traitement subséquent de postpolycondensation.On the other hand, it is noted in this test that the monofilaments in accordance with the invention have significant thermal expansion (ΔL ≥ 0.2 for all examples: ΔL ≥ 0.4 in most cases cases): advantageously, such properties may in particular authorize their winding under high tension, during spinning, before the subsequent treatment of post-polycondensation.

    Essai 2Trial 2

    Dans cet essai, on procède comme pour l'essai 1 précédent, aux modifications près qui suivent:

    • le polyester aromatique thermotrope est un polymère connu type Rhodester CL de la société Rhône-Poulenc (Tm=305°C), issu des monomères suivants (% en mole): acide p-acétoxybenzoïque (23%), acide téréphtalique (19%), diacétate de méthylhydroquinone (39%) et acide 4-4'-diphénylétherdicarboxylique (19%);
    • les trois zones de chauffage successives de l'extrudeuse sont à 330°C (Tx=330°C), la température de pompe est égale à 310°C, et la température de filière à 270°C (Tf=270°C);
    • le diamètre d du capillaire de la filière est égal à 400 µm (l/d = 2 ; α = 8°), le FEF est égal à 4,9 (Vf=590 m/min).
    In this test, we proceed as for test 1 above, with the following modifications:
    • the thermotropic aromatic polyester is a known polymer of the Rhodester CL type from the company Rhône-Poulenc (Tm = 305 ° C), derived from the following monomers (mol%): p-acetoxybenzoic acid (23%), terephthalic acid (19%) , methyl hydroquinone diacetate (39%) and 4-4'-diphenyl etherdicarboxylic acid (19%);
    • the three successive heating zones of the extruder are at 330 ° C (Tx = 330 ° C), the pump temperature is equal to 310 ° C, and the die temperature at 270 ° C (Tf = 270 ° C) ;
    • the diameter d of the capillary of the die is equal to 400 μm (l / d = 2; α = 8 °), the FEF is equal to 4.9 (Vf = 590 m / min).

    On fait varier la durée de structuration ts selon les indications du tableau 2, en augmentant progressivement l'épaisseur Ag de l'air-gap de 0,55 m (ex. A-2) à 4.00 m (ex. D-2), en passant par des valeurs Ag de 0.80 m (ex. B-2) et 2,20 m (ex. C-2). Toutes les conditions de filage sont conformes à l'invention à l'exception de la durée ts qui, pour les exemples C-2 et D-2, ne vérifie pas la relation (1) précitée (soit ts < to = 0,19 s) ; pour les exemples A-2 et B-2, la relation (2) est vérifiée.The structuring time ts is varied according to the indications in Table 2, increasing gradually the thickness Ag of the air-gap from 0.55 m (ex. A-2) to 4.00 m (ex. D-2), passing by Ag values of 0.80 m (eg B-2) and 2.20 m (eg C-2). All wiring conditions are in accordance with the invention with the exception of the duration ts which, for examples C-2 and D-2, does not not verify the above-mentioned relation (1) (ie ts <to = 0.19 s); for examples A-2 and B-2, the relation (2) is verified.

    Le tableau 2 indique également les propriétés des monofilaments bruts de filage ainsi obtenus.Table 2 also indicates the properties of the raw spinning monofilaments thus obtained.

    On constate que les monofils des exemples A-2 et B-2, préparés selon le procédé conforme à l'invention, vérifient les relations suivantes: D ≥ 40 ; Te > 45 ; ΔL ≥ 0. It can be seen that the monofilaments of examples A-2 and B-2, prepared according to the process according to the invention, verify the following relationships: D ≥ 40; Te>45; ΔL ≥ 0.

    Ces monofils A-2 et B-2 vérifient en outre les relations préférentielles suivantes: Mi < 4000 et Ar > 2 ; leur ténacité Te est supérieure à 55 cN/tex.These monofilaments A-2 and B-2 also verify the following preferential relationships: Mi <4000 and Ar> 2; their tenacity Te is greater than 55 cN / tex.

    Quant aux monofils des variantes C-2 et D-2, s'ils présentent certes un module initial Mi nettement inférieur à 4000 cN/tex, en raison simplement de la nature du polymère mis en oeuvre (rigidité et anisotropie optique moindres que pour le polymère de l'essai 1 précédent), ils montrent tous deux une variation ΔL négative, i.e. une contraction thermique à chaud au test de variation thermique de longueur ; ils ne sont donc pas conformes à l'invention.As for the monofilaments of variants C-2 and D-2, if they certainly have an initial Mi module significantly lower than 4000 cN / tex, simply due to the nature of the polymer used work (lower rigidity and optical anisotropy than for the polymer of test 1 above), they both show a negative ΔL variation, i.e. a hot thermal contraction at length variation thermal test; they are therefore not in accordance with the invention.

    Essai 3Trial 3

    Dans cet essai, on procède comme pour l'essai 2 précédent, aux modifications près qui suivent:

    • le diamètre d du capillaire de la filière est de 600 µm (l/d = 2 ; α = 8°);
    • l'épaisseur Ag de la couche d'air est constante et égale à 1,4 m;
    • on fait varier le diamètre D du monofilament à durée de structuration ts constante (ts = 0.14 s), selon les indications du tableau 3.
    In this test, we proceed as for test 2 above, with the following modifications:
    • the diameter d of the capillary of the die is 600 μm (l / d = 2; α = 8 °);
    • the thickness Ag of the air layer is constant and equal to 1.4 m;
    • the diameter D of the monofilament is varied with a constant structuring time ts (ts = 0.14 s), according to the indications in Table 3.

    La vitesse de filage est constante (Vf= 590 m/min) ; le diamètre D est ajusté de 95 µm (ex. A-3) à 320 µm (ex. G-3) en modifiant de manière connue la vitesse de la pompe de filage (FEF variant d'environ 3,5 à environ 40).The spinning speed is constant (Vf = 590 m / min); the diameter D is adjusted by 95 µm (ex. A-3) at 320 µm (eg G-3) by modifying the speed of the spinning pump in a known manner (FEF varying from approximately 3.5 to approximately 40).

    Toutes les conditions de filage sont conformes à l'invention, à l'exception de la durée ts qui, pour les 4 exemples référencés A-3 à D-3, ne vérifie pas la relation (1) précitée (ts = 0,14 s > to pour ces 4 exemples A-3 à D-3). All the spinning conditions are in accordance with the invention, with the exception of the duration ts which, for the 4 examples referenced A-3 to D-3, do not verify the above relation (1) (ts = 0.14 s> to for these 4 examples A-3 to D-3).

    Le tableau 3 indique également les propriétés des monofilaments obtenus. On note que les monofils des exemples E-3, F-3 et G-3, préparés selon le procédé conforme à l'invention (ts < to), vérifient bien tous les relations suivantes: D ≥ 40 ; Te > 45 ; ΔL ≥ 0. Table 3 also indicates the properties of the monofilaments obtained. Note that the monofilaments of examples E-3, F-3 and G-3, prepared according to the process in accordance with the invention (ts <to), verify all the following relationships: D ≥ 40; Te>45; ΔL ≥ 0.

    Ces monofils conformes à l'invention vérifient en outre les relations préférentielles suivantes: Mi < 4000 et Ar > 2 ; la Te est supérieure à 55 cN/tex pour les monofils E-3 et F-3.These monofilaments in accordance with the invention also verify the following preferential relationships: Mi <4000 and Ar> 2; the Te is greater than 55 cN / tex for the E-3 and F-3 monofilaments.

    Quant aux monofils des exemples A-3 à D-3, préparés selon un procédé non conforme à l'invention (ts > to), s'ils présentent certes comme pour les exemples C-2 et D-2 précédents un module initial Mi inférieur à 4000 cN/tex (polymère moins rigide que pour l'essai 1), ils sont tous caractérisés par une variation ΔL négative, i.e. par une contraction thermique à chaud au test de variation thermique de longueur : ils ne sont donc pas conformes à l'invention.As for the monofilaments of Examples A-3 to D-3, prepared according to a process not in accordance with the invention (ts> to), if they certainly present, as for examples C-2 and D-2 above, a initial modulus Mi less than 4000 cN / tex (polymer less rigid than for test 1), they are all characterized by a negative ΔL variation, i.e. by a hot thermal contraction at length variation thermal test: they are therefore not in accordance with the invention.

    Essai 4Trial 4

    Dans cet essai, on fait subir aux monofils des exemples A-2 à D-2 précédents (essai 2) un traitement thermique de postpolycondensation.In this test, the monowires of Examples A-2 to D-2 above (test 2) are subjected to a postpolycondensation heat treatment.

    Pour tous les produits de départ, on opère un rebobinage à basse vitesse (trancannage croisé d'environ 30°) sur des bobines souples susceptibles de se rétracter plus ou moins sous l'effet de la contraction thermique des monofils qu'elle supportent. Ce traitement thermique est réalisé en plaçant les bobines dans des fours, sous vide, et en leur appliquant trois paliers thermiques: 50 min à 88°C (pour séchage sous vide) ; 40 min à 178°C ; puis 10 heures à 280°C.For all starting materials, we rewind at low speed (cross-traning about 30 °) on flexible coils likely to retract more or less under the effect thermal contraction of the monofilaments it supports. This heat treatment is achieved by placing the coils in ovens, under vacuum, and applying three stages to them thermal: 50 min at 88 ° C (for vacuum drying); 40 min at 178 ° C; then 10 a.m. 280 ° C.

    Le tableau 4 indique les propriétés des monofilaments à l'état postpolycondensé A-4, B-4, C-4, D-4 ainsi obtenus, respectivement à partir des monofils bruts de filage A-2, B-2, C-2, D-2.Table 4 indicates the properties of monofilaments in the post-polycondensed state A-4, B-4, C-4, D-4 thus obtained, respectively from the raw spinning monofilaments A-2, B-2, C-2, D-2.

    On constate que les monofilaments bruts de filage conformes à l'invention (A-2 et B-2) sont ceux qui, après traitement thermique, conduisent aux produits (A-4 et B-4) présentant les ténacités les plus fortes (Te > 100 cN/tex) et les allongements à la rupture les plus élévés (Ar > 2,5%).It can be seen that the raw spinning monofilaments according to the invention (A-2 and B-2) are those which, after heat treatment, lead to the products (A-4 and B-4) presenting the highest toughness (Te> 100 cN / tex) and highest elongation at break (Ar > 2.5%).

    Comparés aux monofilaments conformes à l'invention, les monofilaments C-4 et D-4 préparés selon l'art antérieur présentent une ténacité nettement plus basse, un allongement à la rupture plus faible, et un aspect général qui est dégradé: ils contiennent en particulier un nombre important de "kink-bands" aux points de croisement des spires, sur la bobine de traitement.Compared to the monofilaments according to the invention, the monofilaments C-4 and D-4 prepared according to the prior art have a significantly lower toughness, an elongation at break weaker, and a general aspect which is degraded: they contain in particular a number important of "kink-bands" at the crossing points of the turns, on the processing coil.

    Essai 5Trial 5

    Dans l'essai qui suit on réalise, à partir du polyester type Vectra A900 utilisé pour l'essai 1, un monofilament oblong de titre égal à 230 tex. Son épaisseur D (plus petite dimension de sa section transversale) est égale à 160 µm, alors que sa largeur (plus grande dimension de sa section transversale) est égale à 1.2 mm ; la forme de ce monofilament. très aplati, est donc quasiment celle d'un film.In the following test, using polyester Vectra A900 used for test 1, a oblong monofilament with a title of 230 tex. Its thickness D (smallest dimension of its cross section) is equal to 160 µm, while its width (largest dimension of its cross section) is equal to 1.2 mm; the shape of this monofilament. very flattened, is therefore almost that of a film.

    On procède comme indiqué pour l'essai 1 précédent aux différences près qui suivent:

    • le capillaire de la filière est de section rectangulaire (avec coins arrondis, pour une meilleure stabilité d'écoulement), de dimensions 5,45 mm par 0,20 mm (soit d = 200 µm ; avec : l/d = 2,5 ; α = 8°);
    • pour la fusion du polymère, les trois zones de chauffage successives précédant la pompe de filage sont respectivement à 295°C, 335°C et 330°C (Tx=330°C), la pompe de filage qui suit étant maintenue à la température de 310°C;
    • la température de filière (Tf) est égale à 269°C;
    • le FEF est égal à 7,6 (Vf égale à 180 m/min);
    • la hauteur de la couche d'air, en sortie de filière, est de 150 mm, ce qui correspond à un temps de structuration ts de 0.05 seconde.
    We proceed as indicated for test 1 above with the following differences:
    • the capillary of the die is of rectangular section (with rounded corners, for better flow stability), of dimensions 5.45 mm by 0.20 mm (i.e. d = 200 μm; with: l / d = 2.5 ; α = 8 °);
    • for the polymer melting, the three successive heating zones preceding the spinning pump are respectively at 295 ° C, 335 ° C and 330 ° C (Tx = 330 ° C), the following spinning pump being kept at the temperature 310 ° C;
    • the die temperature (Tf) is equal to 269 ° C;
    • the FEF is equal to 7.6 (Vf equal to 180 m / min);
    • the height of the air layer at the outlet of the die is 150 mm, which corresponds to a structuring time ts of 0.05 seconds.

    On note en particulier que la relation (2) précitée est vérifiée, ts étant bien compris entre 1.5.10-6 D2 (soit 0.038 s dans le cas présent) et 6.10-6 D2 (soit 0,154 s dans le cas présent):We note in particular that the above-mentioned relation (2) is verified, ts being well between 1.5.10 -6 D 2 (i.e. 0.038 s in the present case) and 6.10 -6 D 2 (i.e. 0.154 s in the present case) :

    Les propriétés du monofilament oblong brut de filage ainsi obtenu sont les suivantes: Te = 57 ; ΔL = +0,73 ; Mi = 3050 ; Ar = 2,6 . The properties of the raw oblong spinning monofilament thus obtained are as follows: Te = 57; ΔL = +0.73; Mi = 3050; Ar = 2.6.

    Les relations préférentielles suivantes sont donc vérifiées: 100 ≤ D ≤ 200 ; ΔL ≥ 0,2 ; Ar ≥ 2,5 ; 3000 ≤ Mi < 4000. The following preferential relationships are therefore verified: 100 ≤ D ≤ 200; ΔL ≥ 0.2; Ar ≥ 2.5; 3000 ≤ Mi <4000.

    On fait subir ensuite à ce monofilament un traitement thermique de postpolycondensation, en plaçant la bobine de monofilament dans un four, sous vide, et en lui appliquant les rampes et paliers thermiques suivants: rampe thermique de 2°C/min de la température ambiante à 195°C : puis rampe thermique de 0,3°C/min de 195°C à 241°C ; puis 2 heures à 241°C ; puis rampe thermique de 0.1 °C/min de 241°C à 285°C ; enfin 3 heures à 285°C.This monofilament is then subjected to a post-polycondensation heat treatment, in placing the monofilament spool in an oven, under vacuum, and applying the rails and following thermal steps: thermal ramp of 2 ° C / min from room temperature to 195 ° C : then thermal ramp of 0.3 ° C / min from 195 ° C to 241 ° C; then 2 hours at 241 ° C; then crawl thermal from 0.1 ° C / min from 241 ° C to 285 ° C; finally 3 hours at 285 ° C.

    Le monofilament oblong ainsi obtenu à l'état postpolycondensé a, pour un titre de 227 tex, une ténacité supérieure à 100 cN/tex (précisément 101 cN/tex, ce qui correspond à une force-rupture d'environ 23 daN), un module initial Mi compris entre 3000 et 4000 cN/tex (précisément 3600 cN/tex) et un allongement à la rupture Ar supérieur à 3% (précisément 3,4%). Il doit être noté que la ténacité relativement modérée du monofil ainsi obtenu s'explique ici par une durée de traitement thermique qui est relativement courte ; un traitement thermique plus long, tel que celui décrit par exemple à l'essai 4 précédent, conduit normalement, sur ce type de polymère, à des ténacités nettement supérieures, par exemple de l'ordre de 130 à 160 cN/tex. The oblong monofilament thus obtained in the post-polycondensed state has, for a titer of 227 tex, a toughness greater than 100 cN / tex (precisely 101 cN / tex, which corresponds to a breaking force about 23 daN), an initial Mi module between 3000 and 4000 cN / tex (precisely 3600 cN / tex) and an elongation at break Ar greater than 3% (precisely 3.4%). It should be noted that the relatively moderate tenacity of the monofilament thus obtained is explained here by a duration of heat treatment which is relatively short; a treatment longer thermal, such as that described for example in test 4 above, leads normally, on this type of polymer, at markedly higher toughness, for example of in the range of 130 to 160 cN / tex.

    Renforcement d'articles en caoutchoucReinforcement of rubber articles

    Les monofilaments conformes à l'invention, à l'état de fils unitaires (en particulier lorsqu'il s'agit de monofilaments oblongs ou de films) ou à l'état de câbles ou assemblages, sont utilisés de préférence pour le renforcement d'articles en caoutchouc, notamment des nappes de caoutchouc destinées à la fabrication de pneumatiques.The monofilaments according to the invention, in the form of unitary threads (in particular when these are oblong monofilaments or films) or in the form of cables or assemblies, are used preferably for the reinforcement of rubber articles, in particular plies of rubber intended for the manufacture of tires.

    Pour la fabrication des câbles ou assemblages, on utilise des procédés et des dispositifs de retordage ou de câblage connus de l'homme du métier, qui ne sont pas décrits ici pour la simplicité de l'exposé. On peut utiliser notamment une technique telle que décrite dans la demande WO92/12018 précitée pour l'obtention de câbles à couche(s).For the manufacture of cables or assemblies, methods and devices are used twisting or wiring known to those skilled in the art, which are not described here for the simplicity of the presentation. One can use in particular a technique as described in the WO92 / 12018 application cited above for obtaining cables with layer (s).

    Ces câbles ou fils unitaires doivent être préalablement encollés avec une ou plusieurs compositions adhésives capables d'assurer leur adhésion à la matrice de caoutchouc qu'ils sont destinés à renforcer.These individual cables or wires must be previously glued with one or more adhesive compositions capable of ensuring their adhesion to the rubber matrix that they are intended to strengthen.

    On utilise par exemple un procédé d'encollage en deux étapes, comme indiqué ci-après:

    • les assemblages ou les monofilaments unitaires passent dans un premier bain de résine époxy puis ils subissent un traitement thermique entre 210 et 260°C pendant un temps compris entre 20 et 120 secondes, par exemple à 250°C pendant 30 secondes ;
    • on les fait passer ensuite dans un deuxième bain de colle dite "RFL", à base de latex (par exemple terpolymère butadiène-styrène-vinylpyridine), de résorcine et de formaldéhyde, puis ils subissent un traitement thermique entre 210 et 260°C pendant un temps compris entre 20 et 120 secondes, par exemple à 250°C pendant 30 secondes.
    For example, a two-step gluing process is used, as indicated below:
    • the assemblies or the unitary monofilaments pass through a first bath of epoxy resin then they undergo a heat treatment between 210 and 260 ° C for a time between 20 and 120 seconds, for example at 250 ° C for 30 seconds;
    • they are then passed through a second adhesive bath known as "RFL", based on latex (for example butadiene-styrene-vinylpyridine terpolymer), resorcinol and formaldehyde, then they undergo a heat treatment between 210 and 260 ° C for a time between 20 and 120 seconds, for example at 250 ° C for 30 seconds.

    Avant encollage, les assemblages ou monofilaments peuvent subir un traitement préalable d'activation tel qu'un traitement au plasma, par exemple, comme décrit dans la demande WO92/12018 précitée ou dans la demande WO92/12285, pour des monofilaments aramides.Before gluing, the assemblies or monofilaments can undergo a preliminary treatment activation such as plasma therapy, for example, as described in the application WO92 / 12018 cited above or in application WO92 / 12285, for aramid monofilaments.

    Les assemblages ou monofilaments ainsi encollés et traités sont ensuite incorporés de manière connue, par calandrage, dans les nappes de caoutchouc pour pneumatiques, ces nappes étant destinées en particulier à l'armature sommet ou à l'armature carcasse des pneumatiques radiaux.The assemblies or monofilaments thus glued and treated are then incorporated in a manner known, by calendering, in the plies of rubber for tires, these plies being intended in particular for crown reinforcement or carcass reinforcement of tires radial.

    De manière avantageuse, les monofilaments conformes à l'invention peuvent être utilisés sous une forme oblongue, ne nécessitant donc pas d'opérations de câblage, pour renforcer la carcasse ou le sommet de ces pneumatiques radiaux, à la place de câbles conventionnels formés de plusieurs monofilaments tordus ensemble. A résistance de nappe équivalente, la très faible épaisseur D des monofilaments oblongs, par rapport aux câbles, permet de réduire en effet de manière notable l'épaisseur des nappes de caoutchouc qu'ils renforcent, et donc les coûts de fabrication ; une faible épaisseur D est en outre favorable à l'endurance en flexion-compression des monofilaments, et par conséquent à l'endurance des nappes de caoutchouc elles-mêmes dans les pneumatiques. Advantageously, the monofilaments according to the invention can be used under an oblong shape, therefore not requiring wiring operations, to reinforce the carcass or the top of these radial tires, instead of conventional cables formed of several monofilaments twisted together. With equivalent sheet resistance, the very low thickness D of the oblong monofilaments, compared to the cables, makes it possible to reduce in fact notably the thickness of the rubber plies which they reinforce, and therefore the manufacturing costs; a small thickness D is also favorable for endurance in bending-compression monofilaments, and therefore the endurance of the rubber plies themselves in the tires.

    En résumé, comparés aux monofilaments bruts de filage de l'art antérieur, les monofilaments bruts de filage de l'invention présentent une caractéristique nouvelle et essentielle qui est celle de ne pas se contracter à chaud.In summary, compared to the raw spinning monofilaments of the prior art, the monofilaments rough spinning of the invention have a new and essential characteristic which is that not to contract hot.

    Cette propriété leur confère de nombreux avantages. Lors de l'étape de postpolycondensation sur bobine-support, de nombreux inconvénients sont supprimés tels que les risques d'endommagement sous tension excessive, de collage interfilamentaire, ou encore d'apparition de "kink-bands" ; les opérations de rebobinage préalable ne sont plus nécessaires. Après traitement de postpolycondensation, la qualité des produits traités s'en trouve notablement améliorée ; il n'est donc plus nécessaire en particulier de débobiner sous faible tension ou à faible vitesse les monofils traités, ce qui permet de réduire les coûts industriels de manière conséquente.This property gives them many advantages. During the postpolycondensation stage on a support coil, many disadvantages are eliminated such as the risks damage under excessive tension, interfilament bonding, or even appearance "kink-bands"; rewinding operations are no longer necessary. After post-polycondensation treatment, the quality of the treated products is significantly improved; it is therefore no longer necessary in particular to unwind at low voltage or at low speed of the treated monofilaments, which reduces industrial costs so consistent.

    Les monofilaments bruts de filage de l'invention, comme ceux à l'état postpolycondensé qui en dérivent, présentent par rapport à ceux de l'art antérieur l'avantage de posséder, pour un polymère donné (rigidité et anisotropie données), un module en extension plus faible qui est combiné le plus souvent à un allongement à la rupture plus élevé ; on a constaté qu'une telle combinaison confère aux monofilaments, pour un diamètre D déterminé, une résistance en flexion-compression qui est améliorée.The raw spinning monofilaments of the invention, such as those in the post-polycondensed state which derived therefrom, have the advantage over those of the prior art of having, for a given polymer (given stiffness and anisotropy), a lower modulus which is most often combined with higher elongation at break; it has been found that such combination gives monofilaments, for a determined diameter D, resistance in flexion-compression which is improved.

    D'autre part, une caractéristique avantageuse du procédé de filage de l'invention est qu'il permet d'ajuster pratiquement à la demande le taux de dilatation thermique des monofilaments bruts de filage, voire aussi leur module initial et leur allongement à la rupture, en fonction de l'application industrielle visée ; un tel ajustement est obtenu grâce au contrôle de la durée de structuration ts de l'écoulement de polymère avant la trempe liquide, cette durée de structuration ts étant une fonction directe du diamètre D du monofilament visé.On the other hand, an advantageous characteristic of the spinning method of the invention is that it allows the rate of thermal expansion of monofilaments to be adjusted practically on demand rough spinning, or even their initial modulus and their elongation at break, depending on the intended industrial application; such an adjustment is obtained by controlling the duration of structuring ts of the polymer flow before the liquid quenching, this duration of structuring ts being a direct function of the diameter D of the targeted monofilament.

    Les monofilaments bruts de filage de l'invention, comme ceux à l'état postpolycondensé qui en dérivent, peuvent être utilisés à l'état de monofilaments continus ou de fibres courtes : ils peuvent être éventuellement associés à d'autres fibres, fils ou monofilaments, par exemple des fils d'acier, pour constituer par exemple des éléments de renforcement hybrides. Nc essai ts ΔL Te Mi Ar A-1 0.020 + 0,55 68 2890 2,5 B-1 0,056 + 0,50 69 3000 2,5 C-1 0,076 + 0,45 70 3270 2,3 D-1 0,112 + 0,40 67 3230 2,3 E-1 0,163 + 0,20 70 3910 2,0 F-1 0,397 - 0,10 74 4340 1,9 N° essai ts ΔL Te Mi Ar A-2 0,056 + 0,15 66 2400 2,7 B-2 0.081 + 0,07 62 2510 2,6 C-2 0,224 - 0,19 63 3260 2,1 D-2 0.407 - 0,25 65 3360 2,0 N° essai D to ΔL Te Mi Ar A-3 95 0,05 - 0,30 58 3970 1,6 B-3 105 0,07 - 0,25 58 3790 1,8 C-3 122 0,09 - 0,25 62 3930 1,8 D-3 145 0,13 - 0,18 62 3650 1,9 E-3 168 0,17 + 0,10 59 2690 2,2 F-3 203 0,25 + 0,20 58 2470 2,4 G-3 320 0,61 + 0,30 50 1720 2,8 N° essai Mi Ar Te A-4 2640 2,8 115 B-4 2710 2,9 126 C-4 3360 1,7 70 D-4 3380 1,7 68 The raw spinning monofilaments of the invention, like those in the post-polycondensed state which are derived therefrom, can be used in the form of continuous monofilaments or of short fibers: they can optionally be combined with other fibers, threads or monofilaments , for example steel wires, to constitute for example hybrid reinforcing elements. N c test ts .DELTA.L You Mid Ar A-1 0020 + 0.55 68 2890 2.5 B-1 0,056 + 0.50 69 3000 2.5 C-1 0,076 + 0.45 70 3270 2.3 D-1 0.112 + 0.40 67 3230 2.3 E-1 0.163 + 0.20 70 3910 2.0 F-1 0.397 - 0.10 74 4340 1.9 Test No. ts .DELTA.L You Mid Ar A-2 0,056 + 0.15 66 2400 2.7 B-2 0081 + 0.07 62 2510 2.6 C-2 0.224 - 0.19 63 3260 2.1 D-2 0407 - 0.25 65 3360 2.0 Test No. D to .DELTA.L You Mid Ar A-3 95 0.05 - 0.30 58 3970 1.6 B-3 105 0.07 - 0.25 58 3790 1.8 C-3 122 0.09 - 0.25 62 3930 1.8 D-3 145 0.13 - 0.18 62 3650 1.9 E-3 168 0.17 + 0.10 59 2690 2.2 F-3 203 0.25 + 0.20 58 2470 2.4 G-3 320 0.61 + 0.30 50 1720 2.8 Test No. Mid Ar You A-4 2640 2.8 115 B-4 2710 2.9 126 C-4 3360 1.7 70 D-4 3380 1.7 68

    Claims (22)

    1. An as-spun monofilament of thermotropic aromatic polyester(amide), characterised in that it satisfies the following conditions: D ≥ 40; Te > 45; ΔL ≥ 0, D being its diameter or thickness (in µm), Te its tenacity (in cN/tex) and ΔL its variation in length (in %) after 2 minutes at 235 ± 5°C at an initial tension of 0.2 cN/tex.
    2. A monofilament according to Claim 1, which satisfies the condition 80 ≤ D ≤ 230.
    3. A monofilament according to Claim 2, which satisfies the condition 100 ≤ D ≤ 200.
    4. A monofilament according to any one of Claims 1 to 3, which satisfies the conditions: Mi < 4000; Ar > 2, Mi being its initial modulus (in cN/tex) and Ar its elongation at break (in %).
    5. A monofilament according to Claim 4, which satisfies the conditions: ΔL ≥ 0.2; Ar ≥ 2.5.
    6. A monofilament according to Claims 4 or 5, which satisfies the condition: 2500 < Mi < 4000.
    7. A monofilament according to Claim 6, which satisfies the condition: 3000 ≤ Mi < 4000.
    8. A monofilament according to any one of claims 1 to 7, which satisfies the condition: Te > 55, preferably Te > 65.
    9. A monofilament according to any one of Claims 1 to 8, characterised in that it is made of thermotropic aromatic polyester consisting essentially of recurrent units (A) of 6-oxy-2-naphthoyl and (B) of 4-oxybenzoyl:
      Figure 00230001
      the molar ratio A:B lying within a range from 10:90 to 90:10, preferably 20:80 to 30:70.
    10. A monofilament of post-polycondensed thermotropic aromatic polyester derived from an as-spun monofilament in accordance with any one of Claims 1 to 9.
    11. A monofilament according to Claim 10, which satisfies the following conditions: Mi < 4000; Ar > 2; Te > 100, Mi being its initial modulus (in cN/tex), Ar its elongation at break (in %) and Te its tenacity (in cN/tex).
    12. A monofilament according to Claim 11, which satisfies the condition: 2500 < Mi < 4000, preferably 3000 ≤ Mi < 4000.
    13. A monofilament according to Claims 11 or 12, which satisfies the condition: Ar > 2.5.
    14. A process for spinning a thermotropic aromatic polyester(amide) for obtaining a monofilament of diameter or thickness D in accordance with any one of Claims 1 to 9, characterised in that it comprises the following stages:
      a) melting the polymer;
      b) extruding the molten polymer through a spinneret comprising at least one extrusion capillary;
      c) on emerging from the capillary, structuring the flow of the polymer by stretching in a layer of gaseous fluid, preferably air, for a predetermined time ts;
      d) at the end of the time ts, thermally quenching the flow of polymer thus structured by passing it through a quenching liquid so as to solidify it;
      e) after possibly drying it, winding the monofilament thus obtained,
         the time ts (in seconds) being linked to the diameter or thickness D (in µm) of the as-spun monofilament by the following condition: ts < 6 x 10-6 D2.
    15. A process according to Claim 14, characterised in that the quenching liquid is water.
    16. A process according to Claims 14 or 15, characterised in that the following condition is satisfied: 1.5 x 10-6 D2 < ts < 6 x 10-6 D2.
    17. The use of a monofilament according to any one of Claims 1 to 13 for the reinforcement of articles of plastics material and/or rubber.
    18. An article of plastics material and/or rubber reinforced by a monofilament according to any one of Claims 1 to 13.
    19. An article according to Claim 18, reinforced by a monofilament according to any one of Claims 3 to 13, consisting of a rubber ply intended for the manufacture of a tyre.
    20. An article according to Claim 19, consisting of a carcass reinforcement ply of a radial tyre.
    21. An article according to Claim 19, consisting of a crown reinforcement ply of a radial tyre.
    22. A tyre reinforced with a monofilament according to any one of Claims 3 to 13.
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