EP1690965A1

EP1690965A1 - Procédé de fabrication d'un fil comportant des fibres à point de fusion inférieur à 180°C

Info

Publication number: EP1690965A1
Application number: EP06290228A
Authority: EP
Inventors: Christian Laffont; Valérie Foropon
Original assignee: Avelana
Current assignee: Avelana
Priority date: 2005-02-11
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: FR2882066A1; EP1690965B1; DE602006002521D1; ATE407242T1; FR2882066B1

Abstract

Procédé de fabrication d'un fil composite comportant des fibres à point de fusion inférieur à 180°C. Le procédé selon l'invention comporte une étape d'assemblage de la fibre à point de fusion inférieur à 180°C avec au moins une fibre en polyoléfine.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un fil composite comportant des fibres à point de fusion inférieur à 180°C. L'invention concerne également un fil fabriqué au moyen de ce procédé, une étoffe incorporant ce fil et un vêtement confectionné une telle étoffe.
Dans certaines applications, par exemple pour améliorer l'extensibilité d'un vêtement, du spandex, en particulier un élasthanne, peut être utilisé. L'incorporation de spandex, et plus particulièrement d'un élasthanne dans un fil permet de conférer un taux d'extensibilité supérieur à 10%.
L'élasthanne est une fibre contenant au moins 85% de polyuréthanne segmentaire qui possède une capacité d'élasticité qui peut aller de 400 à 700%.
Une « thermofixation » de l'élasthanne est indispensable pour garantir une bonne stabilité dimensionnelle après lavage ménager. Elle nécessite de porter l'étoffe à une température supérieure à 150-160°C, classiquement à une température comprise entre 180 et 210°C.
Plus généralement, on constate une dégradation des fibres dès qu'elles sont portées à une température d'environ 20°C à 30°C inférieure à leur température de fusion. Une opération de thermofixation à 150-160°C dégrade donc des fibres dont le point de fusion est aussi élevé que 180°C.
Si la température de thermofixation est proche de la température de fusion des fibres constituant une étoffe, cette dernière est détériorée par la chaleur et ne peut plus dés lors être commercialisée.
On appelle ci-après « fibres à bas point de fusion » les fibres présentant un point de fusion inférieur à 180°C.
Parmi les fibres à bas point de fusion, on connaît en particulier les polylactides qui, selon la Directive 2004/34/CE de la Commission du 23 mars 2004 publiée dans le Journal Officielle de l'Union Européenne du 26 mars 2004, sont des « fibres formées de macromolécules linéaires présentant dans la chaîne au moins 85 % en masse d'unités d'esters d'acide lactique obtenus à partir de sucres naturels et dont la température de fusion est d'au moins 135°C ». Un exemple de polylactide commercialisé sous le nom d'INGEO™ est obtenu à partir d'amidon de maïs.
Les polylactides sont synthétisés à partir d'acides polylactiques. Ces derniers ont déjà été utilisés pour fabriquer des fibres. Ainsi WO 03/025267 décrit-il des fibres obtenues par réticulation d'un mélange d'une polyoléfine et d'un interpolymère d'acide polylactique (PLA), la réticulation s'opérant par la seule action d'un photoinitiateur activé par une exposition à des ultraviolets. WO 03/025267 explique que les articles fabriqués avec des fibres antérieures obtenues par polymérisation classique de polyoléfine étaient connus pour rétrécir à des températures supérieures à la température ambiante. Au contraire, les articles fabriqués à partir des fibres objet de WO 03/025267 présentent une bonne résistance à la température et de l'élasticité.
Cependant, l'homme du métier ne pourrait déduire des propriétés de ces fibres les propriétés de fils composites obtenus par assemblage de fibres fabriquées à partir d'un polymère de polyoléfine d'une part et de fibres fabriquées à partir d'un interpolymère d'acide polylactique d'autre part. En effet, l'interaction des molécules d'acide polylactique (PLA) et des molécules de polyoléfine pendant la réticulation, nécessaire pour fabriquer les fibres décrites dans WO 03/025267, crée une nouvelle organisation moléculaire et peut donc induire des propriétés tout à fait différentes de celles d'un tel fil composite. Par exemple, les fibres décrites dans WO 03/025267 ne sont pas biodégradables, alors que les fibres fabriquées à partir d'un interpolymère d'acide polylactique sont avantageusement biodégradables. En se dégradant, des fils composites conduiraient à des fibres fabriquées à partir d'un polymère de polyoléfine, à même d'être recyclées.
Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de fabriquer un fil à partir de fibres à bas point de fusion, notamment à partir de polylactides, au moyen duquel pourraient être tissées des étoffes présentant un taux d'extensibilité supérieur à 10% et une bonne stabilité dimensionnelle après lavage.
Le but de l'invention est de satisfaire ce besoin.
Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un procédé de fabrication d'un fil composite comportant au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C, ledit procédé comportant une étape d'assemblage de ladite fibre à point de fusion inférieur à 180°C avec au moins une fibre en polyoléfine, de préférence en un lastol.
De préférence, on assemble ladite au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C et ladite au moins une fibre en polyoléfine par filage et/ou retordage.
De préférence on assemble au moins une mèche ou un ruban comportant au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C et au moins un fil continu en polyoléfine, de préférence au moyen d'un continu à filer.
De préférence, la mèche ou le ruban comportent au moins 15% en poids de fibres à point de fusion inférieur à 180°C.
De préférence encore, les fibres à point de fusion inférieur à 180°C sont des fibres en polylactide, de préférence fabriquée à partir d'amidon de maïs.
L'invention concerne également un fil comportant un assemblage d'au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C et d'au moins une fibre en polyoléfine, de préférence en lastol, le fil étant de préférence fabriqué selon un procédé conforme à l'invention.
L'invention concerne aussi une étoffe, de préférence tissée, comportant un assemblage d'au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C et d'au moins une fibre en polyoléfine, de préférence en lastol, l'assemblage se présentant de préférence sous la forme d'un fil.
L'invention concerne enfin un vêtement comportant une étoffe tissée selon l'invention, en particulier une veste, une jupe, une robe ou un pantalon.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure 1 représente schématiquement une éprouvette utilisée pour évaluer la variabilité dimensionnelle d'une étoffe.
On appelle « point de fusion » la température précise où un corps commence à passer de l'état solide à l'état liquide, état liquide qu'il conserve tant que sa température dépasse le point de fusion, c'est-à-dire que la fusion n'est pas terminée.
On appelle « fibre » une matière dont le rapport de la longueur sur le diamètre est supérieur à 10. Une fibre peut être continue, c'est-à-dire formée par un brin de longueur non définie. Une fibre continue est encore appelée dans ce qui suit « fil continu » ou « filament ». Une fibre peut également être « discontinue », c'est-à-dire formée par un brin de longueur déterminée. Une fibre discontinue est appelée dans ce qui suit « fibre discontinue ».
Un ruban est un assemblage de fibres discontinues parallélisées, placées longitudinalement, sans torsion.
Par « fibre en polyoléfine » on entend une fibre composée d'au moins une polyoléfine ou d' au moins un mélange de polyoléfines.
Par « fil en polyoléfine » on entend un fil composé d'une polyoléfine quelle que soit la proportion de polyoléfine en poids dans le fil ou d'un mélange de polyoléfines quelle que soit la proportion du mélange de polyoléfines en poids dans le fil.
Par « fibre en polylactide » on entend une fibre composée d'un polylactide ou d'un mélange de polylactides.
On décrit à présent un mode de réalisation préféré d'un procédé de fabrication selon l'invention d'un fil selon l'invention, à partir d'au moins un ruban de fibres INGEO™ et d'au moins un fil continu en polyoléfine.
Les fibres à bas point de fusion sont des fibres INGEO™, à titre illustratif seulement. Le procédé selon l'invention est en effet applicable à toutes les fibres à bas point de fusion.
Les fibres INGEO™ peuvent en outre être utilisées seules en ruban ou avec des fibres en autres matières, par exemple en polyester, polyamide, viscose ou laine. Dans ce cas, les diverses fibres sont mélangées puis peignées afin d'éliminer les pollutions éventuelles, les éléments non souhaités, les pailles, etc. On fabrique ainsi un nouveau ruban dans lequel les fibres sont parallélisées.
Si seules des fibres INGEO™ présentées en ruban sont utilisées, aucune opération de mélange n'est nécessaire.
Le ruban est ensuite affiné afin de former une mèche. Le diamètre du ruban est ainsi diminué, ce qui modifie son grammage par unité de longueur. On peut ainsi avantageusement ajuster le numéro métrique du fil selon l'invention à une valeur souhaitée.
A ce stade, les mèches sont traitées par un finisseur, par exemple un frotteur à manchon ou un banc de broches, afin que les mèches obtenues soient régulières, uniformes et conditionnées sur des bobines pouvant être utilisées sur un continu à filer.
Un continu à filer (classique ou open end) assemble alors les mèches conditionnées sur ces bobines avec un fil continu en polyoléfine de manière à obtenir un fil final selon l'invention.
De préférence, le fil final est ensuite vaporisé à une température comprise entre 40°C et 120°C et mis sur bobines, ou inversement subit d'abord un bobinage puis un vaporisage.
Deux fils ainsi réalisés peuvent être retordus ensemble.
Un fil selon l'invention peut aussi être retordu avec un ou plusieurs fils simples, c'est-à-dire constitués d'un unique constituant, et/ou un ou plusieurs fils multicomposés, c'est-à-dire constitués par plusieurs constituants, toutes les compositions étant envisageables pour ces fils simples et multicomposés.
En variante, le fil final peut être obtenu par la technologie de filature fibres courtes, avec carde par exemple, ou par toute autre technologie de filature fibres longues. Ces technologies sont bien connues de l'homme du métier.
Dans un autre mode de réalisation, le fil final est obtenu sans assemblage du fil continu en polyoléfine au niveau du continu à filer mais par retordage d'un fil comportant une fibre à point de fusion inférieur à 180°C, notamment d'un fil comportant de l'INGEO™, avec au moins un fil continu en polyoléfine.
Une combinaison d'une première opération d'assemblage au moyen d'un continu à filer et d'une deuxième opération d'assemblage au moyen d'un appareil de retordage est également possible.
Les proportions respectives des fibres en polyoléfine et en matière à bas point de fusion ne sont pas limitatives, un effet étant sensible dès l'incorporation de très faibles quantités de fibres en polyoléfine. De préférence, le fil selon l'invention comporte cependant au moins 0,5% et/ou moins de 20% de polyoléfine, de préférence moins de 10% de polyoléfine, en pourcentages en poids.
Afin d'augmenter la cohésion entre les matières, les rubans, mèches ou fils sont de préférence traités par un liant (par trempage, imprégnation, pulvérisation par exemple) polymérisable, réticulable et/ou réagissant à certaines conditions de température, pH, longueurs d'onde, rayonnements, impacts électroniques, ionisation, etc., ou par un mélange de liants.
La fibre en polyoléfine n'est pas limitée au lastol, même si cette dernière matière est préférée. De préférence le lastol est le lastol commercialisé sous le nom de Dow XLA par la société Dow chemicals.
« Lastol » est un nom générique utilisé pour désigner une matière particulière d'une fibre. Cette matière est un polymère synthétique réticulé, présentant une cristallinité faible, mais significative, composée d'au moins 95 % en poids d'éthylène et d'au moins une autre unité oléfinique. Une fibre en lastol est sensiblement élastique et résistante à la chaleur. Le terme « lastol » a été défini officiellement par la Commission Fédérale du Commerce américaine (Federal Trade Commission ; 16 CFR Part 303, « Rules and Regulation Under the Textile Fiber Products, Identification Act »).
La variation des dimensions d'une étoffe au lavage est déterminée de la manière suivante.
Des éprouvettes sont prélevées sur toute la largeur de l'étoffe à tester en un nombre déterminé pour que les résultats soient représentatifs de la stabilité dimensionnelle de l'étoffe. Les éprouvettes, d'au moins de 300 cm x 300 mm, sont prélevées dans des parties non froissées situées à au moins d'un mètre de chaque extrémité de l'étoffe ou à au moins de 75 mm de chaque lisière, les bords des éprouvettes étant parallèles aux sens largeur, appelé «sens trame » T, et longueur, appelé « sens chaîne » C, de l'étoffe.
Si une éprouvette risque de s'effilocher en cours de lavage, ses bords peuvent être surfilés avec un fil de bonne stabilité dimensionnelle.
Deux paires de repères de référence a, b, c et d sont portées sur une éprouvette de l'étoffe à tester, dans le sens chaîne et trame, respectivement, comme représenté sur la figure 1. Les quatre repères a, b, c et d forment un carré de 250 mm de côté. Les repères peuvent être constitués par une marque à l'encre indélébile, un fil fin de couleur contrastante cousu sur l'étoffe ou par un trou percé à travers l'étoffe au moyen d'un fil métallique chaud.
Les distances entre les repères de chaque paire sont mesurées, en atmosphère normale d'essai, avant et après exécution d'un lavage ménager en machine suivi d'un séchage à l'air libre sur fil.
Pour le lavage, les éprouvettes sont disposées une à une et ouvertes, c'est-à-dire ni pliées, ni roulées, dans la machine à laver avec une charge d'appoint, faite de tissus ayant une masse surfacique proche (+/- 100 g/m²) de celle des éprouvettes, en quantité suffisante pour obtenir une masse totale sèche de 4 kg. 3 grammes de poudre à laver du commerce sont ajoutés par litre d'eau du bain de lavage. La dureté de l'eau est choisie inférieure à 5 mg de CaCO₃ par litre d'eau. La machine à laver est du type spécifié par la Commission Electrotechnique Internationale (CEI).
Le cycle de lavage est le cycle 5A selon la norme française NF G07-136 intitulée « Textiles ; Méthodes de lavage et de séchage domestiques ».
A l'issu du dernier cycle de rinçage, on retire la charge d'appoint et les éprouvettes et on suspend les éprouvettes essorées sur un fil, à l'aide de pinces inoxydables. On laisse les éprouvettes sécher dans de l'air calme à température ambiante. Le sens chaîne des éprouvettes doit être placé verticalement.
La mesure s'effectue au moyen d'une règle graduée en millimètres sur une table de mesurage présentant une surface plane et lisse suffisamment grande pour permettre la pose à plat de l'éprouvette. A cet effet, on place l'éprouvette à plat sur la table de mesurage et on élimine doucement les plis sans tirer sur l'éprouvette. On descend ensuite la règle sur l'étoffe en s'assurant qu'elle est bien à plat, puis on mesure, au plus proche millimètre, la distance entre les paires de repères. La mesure s'effectue sans exercer de tension sur l'éprouvette.
Pour chaque paire de repères « sens chaîne » (a,c) et (b,d), on calcule le changement de dimension en soustrayant algébriquement la dimension avant lavage de la dimension après lavage, puis on arrondit les valeurs au plus proche millimètre. Les valeurs sont exprimées en centimètres. On ajoute ensuite les deux valeurs obtenues (une pour chaque paire de repères) et on multiplie le résultat par deux.
On procède de même pour les deux paires de repères « sens trame » (a,b) et (c,d).
On considère qu'une étoffe présente une « bonne stabilité dimensionnelle après lavage ménager » lorsque la variation absolue des dimensions de cette étoffe après lavage ménager n'excède pas 3% dans le sens chaîne si le fil selon l'invention est utilisé en chaîne, dans le sens trame si le fil selon l'invention est utilisé en trame, dans les sens chaîne et trame si le fil selon l'invention est utilisé en chaîne et en trame.
Par exemple, pour une étoffe réalisée avec un fil selon l'invention en sens trame, si, avant lavage, les distances ab et cd sont respectivement ab_i = 250 mm et cd_i = 250 mm, et si, après lavage, ces distances sont respectivement ab_a = 248 mm et cd_a = 249 mm, le calcul précédent conduit à [(-2) + (-1)] x 2 = - 6 mm, soit une variation de -0,6 cm pour une longueur initiale considérée d'un mètre ((ab_i+cd_i)x2). La stabilité dimensionnelle de cette étoffe extensible trame après lavage ménager est alors de - 0,6% en sens trame.
Le taux d'extensibilité correspond au pourcentage d'allongement d'une étoffe soumise à une force de traction de 6 décanewtons.
Des éprouvettes sont prélevées sur toute la largeur de l'étoffe à tester en un nombre déterminé pour que les résultats soient représentatifs de l'extensibilité de l'étoffe. Les éprouvettes sont prélevées dans des parties non froissées situées à au moins d'un mètre de chaque extrémité de l'étoffe ou à au moins de 75 mm de chaque lisière. A cet effet, on délimite à l'aide d'un gabarit rectangulaire de 20 cm x 7 cm, une éprouvette dans le sens chaîne si un fil selon l'invention est utilisé en chaîne, une éprouvette dans le sens trame si un fil selon l'invention est utilisé en trame, et deux éprouvettes (une éprouvette dans le sens trame et une éprouvette dans le sens chaîne) si un fil selon l'invention est utilisé en chaîne et en trame. On repère le sens chaîne sur les éprouvettes en y dessinant une flèche, puis on découpe les éprouvettes en laissant au minimum 2 mm à chaque extrémité.
On place ensuite l'éprouvette à tester entre les attaches de la machine de traction, en atmosphère normale d'essai des textiles, en maintenant le tissu à plat non tendu, puis on la soumet à une traction de 6 décanewtons et on mesure, par exemple au moyen d'une règle graduée en millimètres, l'allongement de l'éprouvette en centimètre lorsque la limite d'extensibilité est atteinte. On multiplie la valeur d'allongement lue, en centimètres, par 5 pour obtenir le taux d'extensibilité, exprimé en pourcentage.
Par exemple, si les allongements en sens trame et en sens chaîne lus sont respectivement de 3,5 cm et 4 cm lors du test d'une éprouvette d'une étoffe dans laquelle un fil selon l'invention est utilisé en chaîne et en trame, les taux d'extensibilité de l'étoffe sont respectivement de 3,5 x 5 = 17,5% et 4 x 5 = 20%.
On considère qu'une étoffe tissée présente une extensibilité satisfaisante si le taux d'extensibilité est supérieur à 10%.
Dans les essais suivants, fournis à titre illustratif et non limitatif, le lastol utilisé était le Dow XLA commercialisé par la Société Dow Chemicals, et le polylactide utilisé était l'INGEO™, commercialisé par la Société Cargill Dow.
L'essai 1 portait sur une étoffe tissée armure toile dont la chaîne était en lin et la trame en lin, polylactide et lastol. La composition globale de l'étoffe, en pourcentages en poids, était la suivante : 77% lin ; 22% polylactide ; 1% lastol. Le taux d'extensibilité dans le sens trame, mesurée selon le protocole décrit ci-dessus, était de 17%. La stabilité dimensionnelle après lavage, mesurée dans le sens trame selon le protocole décrit ci-dessus, était de - 1 %.
L'essai 2 portait sur une étoffe tissée armure toile dont la chaîne était en lin et la trame en Tencel® , polylactide et lastol. La composition globale de l'étoffe, en pourcentages en poids, était la suivante : 53% lin ; 24% Tencel® ; 22% polylactide ; 2% lastol. Le taux d'extensibilité dans le sens trame, mesurée selon le protocole décrit ci-dessus, était de 20%. La stabilité dimensionnelle après lavage, mesurée dans le sens trame selon le protocole décrit ci-dessus, était de - 0,6%.
L'essai 3 portait sur une étoffe tissée à armure toile dont la chaîne était en polylactide et la trame en polylactide et lastol. La composition globale de l'étoffe, en pourcentages en poids, était la suivante : 98% polylactide ; 2% lastol. Le taux d'extensibilité dans le sens trame, mesurée selon le protocole décrit ci-dessus, était de 17%. La stabilité dimensionnelle après lavage, mesurée dans le sens trame selon le protocole décrit ci-dessus, était de - 0,2%.
Comme cela apparaît clairement à présent, l'invention fournit un procédé permettant de fabriquer un fil à partir de fibres à bas point de fusion au moyen duquel il est possible de tisser des étoffes présentant un taux d'extensibilité supérieur à 10% et une bonne stabilité dimensionnelle après lavage.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits fournis à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs.
En particulier l'invention n'est pas limitée à une étoffe tissée. C'est cependant avec les étoffes tissées que l'invention est la plus avantageuse, un tissage ne permettant pas à lui seul, à la différence d'un tricotage par exemple, de conférer une élasticité significative à l'étoffe.
Les paramètres de réglage des continus à filer et des appareils de retordage mis en oeuvre peuvent être quelconques.
Les diamètres des fibres assemblés ne sont pas non plus limités. Le fil selon l'invention peut également présenter un diamètre quelconque. Un diamètre inférieur à 5 mm est cependant préférable, notamment lorsque le fil selon l'invention est destiné à la confection de vêtements.
L'invention s'étend à tout procédé permettant d'assembler au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C, de préférence inférieur ou égal à 170°C avec au moins une fibre en polyoléfine. La fibre à point de fusion inférieur à 180°C, comme la fibre en polyoléfine, peut se présenter sous forme d' un fil continu ou de mèche.

Claims

Procédé de fabrication d'un fil composite comportant au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C, ledit procédé comportant une étape d'assemblage de ladite fibre à point de fusion inférieur à 180°C avec au moins une fibre en lastol.
Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on assemble ladite fibre à point de fusion inférieur à 180°C et ladite fibre en lastol par filage et/ou retordage.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on assemble une mèche ou un ruban comportant au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C et au moins un fil continu comportant au moins une fibre en lastol.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite fibre à point de fusion inférieur à 180°C est une fibre en polylactide.
Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite fibre en polylactide est fabriquée à partir d'amidon de maïs.
Fil composite comportant au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C et au moins une fibre en lastol, fabriqué selon un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
Etoffe comportant un assemblage d'au moins une fibre à point de fusion inférieur à 180°C et d'au moins une fibre en lastol.
Etoffe selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit assemblage a la forme d'un fil.
Etoffe selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'elle est tissée.
Vêtement comportant un fil selon la revendication 6 et/ou une étoffe selon l'une quelconque des revendications 7 à 9.