FR2498635A1 - - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE POUR PRODUIRE UN MONOFILAMENT DE RESINE THERMO-PLASTIQUE AYANT UNE HAUTE TENACITE DANS LEQUEL UN MONOFILAMENT FILE A CHAUD A PARTIR D'UNE RESINE THERMO-PLASTIQUE EST SOUMISE A DES OPERATIONS MULTIPLES D'ALLONGEMENT SOUS DES CONDITIONS SATISFAISANT LES EQUATIONS SUIVANTES: (CF DESSIN DANS BOPI) DANS LEQUEL I EST LE NOMBRE D'OPERATIONS D'ALLONGEMENT, E EST LA BASE DES LOGARITHMES NATURELS (C'EST-A-DIRE 2,71828), V EST LA VITESSE LINEAIRE DE LA PREMIERE LIGNE (MMIN), V EST LA VITESSE LINEAIRE DE LA LIGNE FINALE (MMIN), A L'OPERATION D'ALLONGEMENT I, DR EST LE TAUX D'ALLONGEMENT TOTAL A L'OPERATION D'ALLONGEMENT I, DR EST LE DR A PARTIR DUQUEL LE MONOFILAMENT COMMENCE A BLANCHIR A L'OPERATION D'ALLONGEMENT I, T EST LE POINT DE FUSION DE LA RESINE THERMO-PLASTIQUE ET TH EST LA TEMPERATURE DU FILAMENT A L'OPERATION D'ALLONGEMENT I.

Description

La présente invention est relative à un procédé pour pro-

duire un monofilament ayant une haute tenacité à partir d'une résine thermo-plastique, telle qu'un polyéthylène, polypropylène, polyamide,

polyester et similaires, par une technique de filage à chaud et d'allon-

gement. Jusqu'à présent, les monofilaments obtenus par filage à chaud et allongement de résine thermo-plastique ont été généralement produits comme suit. Par exemple, la résine thermo-plastique est extrudée à travers des filières ayant chacune une section transversale circulaire, et passe généralement à travers un bain de refroidissement ou est parfois solidifiée ein utilisant un bain de traitement pour former des matériaux fibreux. Les matériaux fibreux sont alors allongés ou étirés à un faible taux d'allongement de, par exemple, 3 à 10 et

à une température optimum dépendant de la nature de la résine utilisée.

Ainsi, des monofilaments ayant une résistance longitudinale de 2 g/d à 7 g/d sont produits. De façon à augmenter la tenacité des monofilaments, l'utilisation d'un taux d'allongement plus élevé de, par exemple, 11 à 20 est nécessaire. Cependant, dans ce cas, malgré que la résistance longitudinale est augmentée, la résistance aux noeuds est notablement diminuée avec l'augmentation du taux d'allongement. De plus, de façon à augmenter le taux d'allongement, des filaments détendus ayant une valeur en deniers plus élevée pourraient être utilisés et, il en résulte, des bulles de vide engendrées dans les filaments à cause de l'écart des dilatations dues à la chaleur durant l'étape de refroidissement dans les

parties internes des filaments. Les bulles provoquent des cassures fré-

quentes à l'allongement. En outre, dans le cas o les filaments sont allongés à un taux d'allongement plus élevé, d'autres problèmes incluant le blanchiment des filaments, la production de peluches et poudrages

sur la surface des filaments et autres.

Plus particulièrement, les monofilaments composés de polyéthy-

lène sont largement utilisés comme matériaux fibreux pour les industries marines, puisque la densité du polyétylène est inférieure à 1. Cependant, la résistance du polyéthylène est notablement inférieure à celle des autres matériaux fibreux synthétiques tels que les polyester, polyamide et autres. Par exemple, dans le cas de cordages, la résistance des cordes faites de polyéthylène haute densité est au plus égale à approximativement

% des cordes en polyester ayant le même diamètre et au mieux approxi-

mativement 50 '; des cordes en nylon ayant le même diamètre. Pour cette 2- raison, l'utilisation de polyéthylène est limitée à certains produits, tels que les étoupes pour les grands réservoirs d'huile, pour lesque!s

une forte résistance est nécessaire.

Un des buts de la présente invention est de sufr-:onter les problèmes mentionnés précédemment de l'Art Antérieur et de proposer un procédé pour produire un monofilament ayant une forte tenacité à partir

de résines thermo-plastiques, dans lequel les problèmes de la diminu-

tion de la résistance aux noeuds et les cassures à l'allongement pour

des taux élevés d'allongement sont effectivement résolus.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé pour produire un monofilament de résines thermo-plastiques ayant une forte tenacité d'approximativement 1,5 à 2 fois celle des

monofilaments traditior,a.els sans engendrer de blanchiment des fila-

ments ayant une bonne efficacité opérationnelle.

- D'autres buts et avantages de la présente invention apparai-

tront au cours de la description qui va suivre.

Selon la présente invention, elle présente un procédé pour produire un monofilament ayant une haute tenacité à partir d'une résine thermoplastique, dans laquelle un monofilament filé à chaud à partir d'une résine thermo-plastique est soumis à des opérations d'allongements multiples sous des conditions satisfaisant les équations suivantes: V 1 0,312 x i DRTi - i DRTiw x (1,0 - 0,0970 e 0312 x) J1 ei _< Tm - 37 (i = 1) Tm- 27 4 oi < Tm - 17 (i> 2) dans lequel i est un nombre d'opérations d'allongements, e est la base

des logarithmes naturels (c'est-à-dire 2,71828), V1 est la vitesse linéai-

re (en m/min.) de la première ligne, Vi+1 est la vitesse linéaire (m/min.) de la dernière li'.e pour l'opération d'allongement-i, DRT1 est le taux d'allongement total à l'opération d'allongement-i, DRTiW est le DRTi à

partir duquel le monofilament commence à blanchir à l'opération d'allon-

gement-i, Tm est le point de fusion de la résine thermo-plastique et

Oi est la température du filament à l'opération d'allongement-i.

La présente invention sera mieux comprise à partir des des-

criptions suivantes qui sont accompagnées des dessins dans lesquels: -3la figure 1 est un dessin schématique illustrant un mode préférentiel de réalisation du dispositif dans lequel un monofilament ayant une haute tenacité est produit; la figure 2 (a), (b) et (c) et 3 (a), (b) et (c) sont des dessins schématiques illustrant en coupe des exemples de monofilaments en polyéthylène haute densité obtenus à partir du procédé de la présente invention; et les figures 4 et 5 sont des dessins schématiques illustrant en coupe, des exemples de monofilaments en polyéthylène haute densité ayant une valeur élevée en deniers obtenus à partir du procédé de la

présente invention.

Selon la présente invention, les monofilaments filés à chaud

à partir d'une résine th.,rmo-plastique telle que le polyéthylène, poly-

propylène, nylon, polyester ou similaire, sont allongés durant des opé-

ration.s d'allongements multiples, à un taux élevé d'allongement, sans

provoquer de blanchiment des filaments et de cassures à l'allongement.

Le taux optimum d'allongement lors de chaque opération d'allongement

est déterminé en fonction du taux d'allongement à partir duquel le blan-

chiment commence et le nombre d'opérations d'allongement. La tempéra-

ture optimum du filament à chaque étape est déterminée en fonction du

point de fusion des filaments et le nombre d'opérations d'allongement.

Dans le cas o DRTi > DRTiw, les problèmes tels que le blan-

chiment du filament, la production de peluches et de poudrages sur la surface des filaments sont occasionnés, et ainsi la valeur commerciale

est perdue. D'un autre côté, dans le cas o DRTiw> DRTi ? DR11W x <1,0 -

0,0970 e - x 1) d'indésirables cassures à l'allongement sont pro-

voquées fréquemment quoiqu'aucun blanchiment des filaments ne soit provoqué. Donc, selon la présente invention, les opérations d'allongement multiples, devraient être réalisées sous des conditions satisfaisant les équations suivantes: DRTi <. DRTiw x (1,0 - o,o970-9,312 x i) De plus, la température O. du filament devrait étre 0;i Tm - 37 (i = 1) T - 27 Z Oi j Trn - 17 (i > 2) m =51 - 4-

Dans le cas o la température eO du filament n'est pas com-

prise dans l'intervalle mentionné ci-dessus, les phénomènes de blanchi-

ment sont provoqués ou la résistance n'est pas améliorée. Meême si

l'allongement peut être réalisé.

Dans le ca s o le taux d'allongement mentionné ci-dessus pour chaque opération, et la température mentionnée ci-dessus pour les

filaments sont maintenus, des filaments ayant une haute tenacité, c'est-

â-dire plus que 1,5 à 2 fois celle des filaments conventionnels, peuvent

être effectivement produits, sans provoquer le blanchiment des filaments.

Les monofilaments pour être résistants, sont généralement extrudés à travers une machine à extrusion du type à vis. Quoique tous les types conventionnels des machines à extruder à vis puissent être

utilisés dans le procédé de la présente invention, une machine à extru-

der du type à vis ayant des proportions dimensionnelles de la profondeur

du creux de la vis Hm égales à 0,157D0.719 jusque 0,269D0'719 dans le-

quel D est le diamètre de l'alésage (am) de la machine à extrusion, sera de préférence utilisée dans la présente invention. Dans le cas o la profondeur du creux de la vis est inférieure à 0,157D0'719, la

capacité de production tend à diminuer, et ainsi, la production de cha-

leur de la résine tend à provoquer par là différents problèmes tels que la naissance d'oscillations du filament, et de fumées durant l'extrusion,

et la production de peluches et poudrages sont également engendrés. Con-

trairement à cela, dans le cas o la profondeur du creux de la vis est supérieure à 0,269D0'719, la décoloration des filaments etesSS'U à l'allongement sont également engendrées à cause de la diminution du

mélange de la résine.

Les filières à travers lesquelles les monofilaments sont extrudés, pendant l'opération de filage à chaud, peuvent être de celles ayant une forme de section transversale connue quelconque telle qu'une forme parfaitement circulaire, de type ovale, en forme de capsule, ou

en forme d'haltère. Plus particulièrement, les filières ayant une sec-

tion transversale c (m 2) qui satisfait les équations suivantes 0,503 mm z 5 t 3,14 mm

0,09 < - 0,30

S seront de préférence utilisées pour l'opération de filage à chaud. Dans les équations précédentes, I représente un moment secondaire transversal maximum, max (Ix, Iy), c'est-à-dire le moment maximum secondaire dans les moments secondaires transversaux avec respectivement l'axe x principal

et l'axe y passant par le centre de gravité de la section transversale.

Les formes transversales préférées des filières utilisées dans la présente invention sont celles ayant une forme ovale, une forme en pastille (ou forme de cercle allongé), une forme d'haltère et similaire, et ayant une section transversale S comprise entre 0,503 et 3,14 mm2 et un moment secondaire maximum transversal de 0,09 S2 à 0,30 S2 mm4. Plus particulièrement, l'utilisation de filières de forme ovale ayant un rapport du grand axe a sur le petit axe b (c'est-à-dire, a/b) de 1,2 à 1, 6 est préférable. Ceri car la fabrication de filières devient difficile et coûteuse lorsque les formes transversales des filières deviennent compliquées. _e rapport souhaitable L/De (dans lequel L = la longueur de la zone (mm), De = le cercle parfait correspondant de diamètre (mm) =2 f;) des filières est comprise entre 10 et 15. Quoiqu'il n'y ait aucune limitation dans la structure de l'orifice, le type d'orifice rectiligne est souhaitable pour des raisons de coût de fabrication et de précision dans la fabrication, (ou coupage). La disposition souhaitable pour les filières dans la matrice est telle que l'axe x ou y passe à travers le centre de gravité de la section transversale des filières et ayant un moment secondaire transversal plus faible qui soit tangentiel au diamètre du cercle primitif (P.C.D.). Si les filières sont disposées de façon inverse, la déformation produite par la dilatation due à la

chaleur, dans les filaments détendus, ne peut pas être évitée notable-

ment. Par l'utilisation des filières mentionnées précédemment, il est difficile aux bulles de vide d'être formées dans les filaments détendus et, même dans le cas o les filaments sont tendus à un taux d'allongement élevé, les cassures à l'allongement non souhaitées, ne se produisent pas et les filaments ayant une résistance aux noeuds élevée peuvent être

obtenus.

Comme mentionne ici précédemment, les filières utilisées

dans l'opération de filage à chaud ont de préférence une surface trans-

versale S de 0,503 à 3,14 mm2 et un moment secondaire transversal maximum de 0,09 S2 à 0,30 S2 mM4. Dans le cas o la surface transversale S est inférieure à 0,503, la fabrication des filières devient difficile et, puisque les cassures à chaud tendent à être engendrées durant l'opération de filage à chaud, l'allongement à un taux d'allongement élevé ne peut pas être effectué. D'un autre côté, dans le cas o la section transversale _ 6 _ est supérieure à 3,14 mn2, la pression de filag dvient faible, de sorte que la décharge devient irrégulière et les filamerts zendent être coupés directement sous la filière rendant ainsi la production de

filaments moindre.

Dans le cas o le moment secondaire Transversal maximum i est inférieur à 0,09 S2 mm4 (c.f. le cas des cercles parfaits,

S2 2_

I = _ = 0,0796 S2 mm4), des bulles de vide tendent à être engendrées dans les filaments détendus et, ainsi, l'aptitude souhaitée aux fortes résistance ne peut pas être obtenue. Si le fort allongement est réalisé, des cassures à l'allongement fréquentes sont provoquées et seuls les filaments ayant une faible résistance aux noeuds peuvent être obtenus

à un faible rendement. D'un autre côté, dans le cas o le moment secon-

daire transversal maximum I-est supérieur à 0,30 S2 mm4, quoique les problèmes mentionnés ci-dessus soient résolus, des parties plus fines

sont engendrées dans les monofilaments, de telle sorte que les monofi-

laments tendent à être déchirés dans leur partie plus fine durant l'opération d'allongement et, également, la fabrication de, par exemple,

cordage devient difficile.

De plus, les filières utilisées dans l'opération de filage à chaud de la présente invention sont de préférence telles que les résines thermoplastiques peuvent être extrudées à chaud à un taux de cisaillement de filières de 150 à 900 sec 1 Dans le cas o le taux de cisaillement de la filière est inférieur à 150 sec1, la pression de filage est diminuée et ainsi, le taux d'extrusion est varié, ainsi,

des produits ayant une valeur en deniers irrégulière sont réalisés.

Contrairement à cela, dans le cas o le taux de cisaillement de la filière est supérieur à 900 sec, les cassures à chaud tendent à être facilement engendrées, et un tas de déchets de filières tend à être formé à la filière durant une longue période d'opérations, ainsi, les

filaments tendent à être coupés sous les filières.

De plus, le taux d'allongement f (c'est-à-dire f =V11VO dans lequel V0 est la vitesse d'extrusion linéaire pour un déchargement de filières (m/min.), V1 est une vitesse linéaire de lignes (m/sec) est de préférence compris dans une gamme de 1,00 à 3,50 (généralement,

0,5 à 1,5 dans le cas d'un cercle parfait) dans la présente invention.

Dans le cas o le taux d'allongement est inférieur à 1,0, l'augmentation souhaitée dans la résistance des filaments n'est pas obtenue à cause de l'insuffisance de l'orientation moléculaire. Contrairement à cela, dans 7 - le cas o le taux d'allongement est supérieur à 3,5, des problèmes, comprenant les cassures à l'allongement, le blanchiment des filaments

allongés et similaire, tend à être provoqué.

Le mode caractéristique de réalisation du procédé de la présente invention est maintenant illustré avec les références des

dessins d'accompagnement.

Comme montré à la figure 1, une résine thermo-plastique est extrudée à chaud à partir d'une machine à extrusion du type à vis 1 et, ensuite, passe à travers un bain de refroidissement, dans lequel des filaments détendus 11 sont produits. Les filaments peuvent selon une alternative, être solidifiés en utilisant un bain de traitement

(non représenté à la figure 1).

Les filamerîts détendus 11 sont allongés à un taux élevé d'allongement à une température optimum dépendant du type de résine thermo-plastique. Par exemple, tel que représenté à la figure 1, les monofilaments de départ 11 sont premièrement soumis à une première opération d'allongement dans un bain d'eau chauffée 4 via une première ligne de rouleaux 3. Ensuite, les filaments, passent à travers une seconde ligne de rouleaux 5, et de rouleaux préchauffants 6, dans lesquels les filaments sont préchauffés à une température optimum dépendant de la résine thermo-plastique utilisée. Les filaments ainsi

préchauffés, sont soumis à une seconde opération d'allongement lors-

qu'ils passent à travers les rouleaux chauds 7. Les filaments allongés sont enroulés autour de la ligne de rouleaux finale en utilisant un enrouleur 10, après, selon une alternative, être recuits au moyen de

rouleaux chauds de recuit 9. Quoique les formes, dispositions et sur-

faces de finissage des rouleaux utilisés dans le procédé de la présente

invention ne soient:,as spécifiquement limitées, l'utilisation de rou-

leaux du type à échancrure sera souhaitable de sorte que les filaments

ne puissent pas glisser.

Le taux d'allongement élevé peut être réalisé par toutes

les techniques connues, par exemple, allongement du type humide, allon-

gement du type à rouleaux chauds, allongement du type à plaques chaudes, allongement du type à bain d'air chaud, et similaires. Ces méthodes

d'allongement peuvent être utilisées seules ou en combinaison.

Comme il est connu de l'Art Antérieur, la résistance longi-

tudinale des matériaux fibreux allongés est largement affectée par le taux d'allongement. Puisqu'un taux d'allongement extrêmement élevé peut - 8 être effectué selon la présente invention, les filaments ayant une forte ténacité peuvent être produits. De plus, la résistance aux néeuds des filaments produits selon la présente invention est plus élevée, de à 50;, que celle des filaments conventionnels à un même taux d'allongement. De plus, selon la présente invention, des filaments

ayant une élongation élevée peuvent également être produits.

Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, l'allongement par goulot, dans lequel on provoque la déformation par rétrécissement, est de préférence effectué par un allongement humide et un ultra-allongement après que la déformation par rétrécissement soit effectuée au moyen de -rouleaux chauds. L'allongement par opérations multiples signifie usuellement que les filaments sont allongés en deux ou plusieurs opérations. Les propriétés physiques, plus particulièrement la résistance, des filaments sont. améliorées avec l'augmentation du nombre d'opérations d'allongement. Cependant, le coût de l'installation

augmente avec l'accroissement du nombre d'opérations d'allongement.

Pour ces raisons, un allongement en trois ou quatre opérations est

utilisé avec satisfaction d'un point de vue pratique.

Comme mentionné ci-dessus, selon la présente invention,

l'allongement par rétrécissement, qui provoque une déformation de ré-

trécissement, est effectué de préférence par allongement humide. En particulier, dans le cas o l'allongement qui provoque la déformation par rétrécissement est réalisé à une vitesse de 50 min- ou moins et o les opérations consécutives d'allongementmultiplesaprès ^ ment de la déformation par rétrécissement est réalisé à une vitesse de déformation de 20 min-1 ou moins permet d'obtenir des résultats souhaitables. La vitesse de déformation à l'allongement est définie par: vi + 1-Vi i-l Li

dans lequel Li est la distance effective d'allongement (m) à l'opéra-

tion d'allongement i, Vi est la vitesse linéaire de délivrance (m/min) du filament à l'opération d'allongement i et V +l est la vitesse linéaire

de ligne (m/min) du filament à l'opération d'allongement i.

Si la vitesse de déformation durant l'allongement par rétré-

cissement est supérieure à 50 min-1, des problèmes, comprenant la forma-

tion de vides dans les filaments, le blanchiment de la surface des -9 filaments, et la production de cassures d'allongement tend à être occasionné. Contrairement à cela, si la vitesse de déformation durant

les opérations multiples d'allongement après l'achèvement de la défor-

mation par rétrécissement est supérieure à 20 min 1, des cassures d'allongement fréquentes tendent à être occasionnées et, ainsi, un

taux suffisamment élevé d'allongement ne peut être obtenu.

Le taux d'allongement dans chaque opération peut être réglé à volonté de telle sorte que le taux d'allongement soit inférieur, de 0,2 à 0,5 fois à celui dans lequel le blanchiment se réalise. De plus, il est recommandé que l'allongement par rétrécissement soit effectué à une température de 10Q 0C.ou moins et que les opérations consécutives

d'allongement multiples après l'achèvement de la déformation par rétré-

cissement soient réalisées à une température de 100 OC ou plus.

Dans le cas o le monofilament est produit à partir de polyéthylène selon la présente invention, le polyéthylène ayant un

coefficient à chaud de 0,1 à 0,9 g/10 min pourra être utilisé de pré-

férence. Dans le cas o le coefficient à chaud du polyéthylène est inférieur à 0,1 g/10 min, des problèmes comprenant la production de fractures à chaud durant le filage, de faibles propriétés d'allongement, une diminution dans le taux d'allongement dans lequel le blanchiment se produit et un taux d'allongement élevé est impossible, tendent à se produire et des filaments ayant une haute tenacité ne peuvent être obtenus. D'un autre côté, dans le cas o le coefficient à chaud du polyéthylène est supérieur à 0,9 /10 min, il est difficile d'obtenir

des monofilaments ayant une haute tenacité, quoiqu'un taux d'allonge-

ment élevé puisse être obtenu.

De plus, il est souhaitable que le taux du coefficient à chaud fortement char:é sur le coefficient à chaud (c'est-à-dire le coefficient à chaud fortement chargé/sur le coefficient à chaud) du polyéthylène soit de 40 ou moins. Dans le cas o le taux du coefficient

fortement chargé est supérieur à 40, non seulement la résistance lon-

gitudinale désirée et la résistance aux noeuds du monofilament ne peuvent pas être obtenues mais également, l'aptitude au filage est diminuée, ainsi, à moins que les filières ayant un diamètre correspondant à la valeur en deniers désirée soient utilisées au moment o la valeur en deniers du monofilament est changée, les monofilaments sont coupés sous

les filières.

Parmi les résines de polyéthylène ayant les coefficients

- 10 -

à chaud mentionnés ci-dessus, et le rapport du coefficient à chaud fortement chargé sur le coefficient à chaud, des résines de polyêthylène forte et moyenne densités peuvent être de préférence utilisées en raison de leur moulabilité et de leur résistance. Ces résines peuvent être un homopolymère d'éthylène et leur copolymêre avec d'autre monomère

(s). Ces résines peuvent, selon une alternative, contenir un stabilisa-

teur de chaleur, un agent d'intempérisme, un lubrifiant, un agent de dépolissage, un pigment, un retardateur de flammes, un agent moussant

et similaires.

En addition au polyéthylène, d'autres résines thermo-plasti-

ques susceptibles d'être filées à chaud, telles que, par exemple les polyamides, les polyesters, les polypropylènes et similaires, peuvent être également utilisés dans la production de monofilaments selon le

présent procédé.

Dans le cas o un polyéthylène haute densité ayant un coef-

ficient à chaud de 0,1 à 2,0 g/10 min, une densité de 0,950 à 0,960 g./ cm3 et un rapport coefficient de fort chargement à chaud / coefficient à chaud (HLMI/MI) de 200 à 35 est utilisé dans la présente invention, des monofilaments à haute tenacité de polyéthylène haute densité ayant

les caractéristiques suivantes peuvent être produits en continu.

Résistance élastique (g/d) 11,0 - 15,0 Elongation à la rupture (%) 4,0 10,0 Modules d'Young (kg/mm2) 1600 - 3200 Point de fusion (0C) 136 La valeur en denier des filaments de palyéthylène haute densité produite selon la présente invention sera de préférence aussi

épaisse que 600 deniers ou plus en raison de la simplicité de la fa-

brication. Les formes-des surfaces transversales peuvent être de formes quelconques. Des exemples de telles formes sont montrés aux figures 2 à 5. Parmi ces formes, les filaments ayant une section transversale des

figures 4 et 5, en particulier de la figure 5, sont souhaitables, puis-

que ces formes simplifient l'enroulage consécutif et les opérations d'ondulation de la fabrication des cordages et produisent des cordes

ayant une grande résistance et une grande flexibilité.

Ces filaments de polyéthylène haute densité ayant une forte tenacité peuvent être avantageusement utilisés à la place des cordages de nylon avec comme application, par exemple les cordes pour les grands navires (c'est-à-dire les cordes d'amarrage, les attaches) puisque la

- 11 -

résistance élastique est sensiblement identique à celle du nylon, la densité est inférieure à celle de l'eau, le retour brusque est faible

et le coût de production est inférieur à la moitié de celui du nylon.

Comme mentionné ci-dessus, selon la présente invention, les monofilaments ayant une haute tenacité, qui est supérieure, de

à 100 'O à celle des monofilaments conventionnels peut être obtenue.

De plus, dans le cas o un allongement du type humide, le coefficient de transfert de chaleur de ceux-ci est le plus élevé, est utilisé dans la première opération d'allongement, le point de rétrécissement peut être fixé et des filaments uniformes sont obtenus. De plus, dans le cas o des rouleaux chauds.sont utilisés dans la seconde opération d'allongement et les opérations consécutives, la liberté dans le choix

du nombre des opérations d'allongement devient importante et comparati-

vement avec d'autres techniques comprenant le type de plaques chaudes, le type à air chauffé et similaires, le coût de l'installation et des

dispositifs est diminué et la faisabilité est améliorée.

La présente invention est maintenant illustrée au moyen des exemples suivants qui ne sont pas limitatifs accompagnés d'exemples

de comparaison.

Exemples 1 - 4 et exemples de comparaison 1 - 4 Un polyéthylène haute densité ayant un coefficient à chaud de 0,45 g/10 min et une densité de 0, 955 g/cm3 fut extrudé à chaud et fut soumis à un allongement à opérations multiples après refroidissement,

sous des conditions montrées au tableau ci-dessous 1. Ainsi, des mono-

filaments furent produits. Les résultats sont montrés au tableau 1.

Les conditions de production communes, autres que celles

montrées au tableau 1 sont les suivantes.

Machine X extruder: 40 mm Et, L/D = 24 Vis: taux de compression 3,2 Plateau de coupe: 2,0 mm je x 86 H Garniture d'écran: cinq (80, 100, 120, 150 et mailles) No des trous de filières: 40 Température d'extrusion (0C) : C1 = 160, C2 = 250,

C3 = 290

Di = 290, D2 = 290 Trou d'air: 5 cm Température du bain de

- 12 -

Refroidissement: 17 C.

Température d'allongement: Première opération: 100:C (type humide) Seconde opération: 115 C (type rouleaux chauds) Troisième opération: 115 C (type rouleaux chauds) Quatrième opération: 120 C (type rouleaux chauds) Méthode de test des propriétés physiques du monofilament JIS (Japanese Industrial Standards)-L-1070 Distance de mandrin: 30 cm, ligne

vitesse: 30 cm/min.

Température F 20 C Humidité relative = 60 % o

EXEMPLE DE COMPARAISON

1 2 3 4

I1 2 3 4

CONDITIONS DE MOULAGE

Taux d'étirage f Section transversale (mm2) I/S2 Forme Rapport d'aplatissement a/b Taux d'allongement 1ère opération 1 Taux d'allongement 2ème opération 2 Taux d'allongement 3ème opération 3 Taux d'allongement 4ème opération 4 Taux d'allongement total DRT 2,16 2,01

O, 1011

Cercle allongé 1,3 13,0 2,58 1i89

0,1026

Ovale 1,3 13,0

1,13 1,13

1,04 1,04

2,59 2,01

0,2577

Haltère 2,3 13,0 2,75 2,19

0,1272

Ovale 1,6 13,0 1,36 0,785

0,07958-

- Cercle parfait 1,0 ,0 3,49 2,01

0,07958

Cercle parfait 1,0 ,5

1,13 1,13

1,04 2,80 2,01

0,07958

Cercle parfait 1,0 ,0 2,21 1,99

0,08649

Cercle allongé 1,1 13,0

1,25 1,13

1,02 1,13

,3 15,3

,3 16,9

1,15 1,04

1,05

,0 10,5 15,5 15,5

wJ o rN U, or CD e-. Un

TABLEAU 1

Ln

EXEMPLE

!- ro c" to os 0w nY Ln o TABLEAU 1 (Suite)

EXEMPLE DE COMPARAISON

1 2 3

1 2 3 4

i,mi

PROPRIETES PHYSIQUES

Valeur en denier des filaments détendus' (De) Valeur en denier des filaments allongés (De) Etirabilité (nombre de cassures par allongement/temps)

6120 5100

Aucune cassure sur 6 et + Aucune cassure sur 6 et + Aucune cassure sur 6 et + Aucune cassure sur 6 et +

4000 4200 4950 6120

398 395

319 396

1/6 H 2/3 H 15/2 H 5/3 H

F_ mî

Resistance longitudi-

nale (g/d) Résistance au noeud (g/d)

Elongation longitudina-

le (%) Elongation au noeud ( Of)

12,8 13,3

3,6 8,8 2,2 3,9 8,9 2,6 1f2,0 4,0 8,3 2,8 14,0 3,7 8,0 2,2 8,0 ,7

8,8 12,2 12,5

,3

18,0 15,9

*9,0 7,6 2,7 7,8 1,9 en IN)

EXEMPLE

2,8 8,4 2,1 ro N0o% LO Ln l

- 15 -

Comme il ressort des résultats montrés sur le tableau 1 précédent, selon la présente invention, l'allongeabilité peut être

améliorée sans provoquer de façon sensible des cassures à l'allongement.

De plus, comme il découle de la résistance des monofilaments ainsi obte-

nus, les monofilaments ayant une forte résistance longitudinale et une grande résistance aux noeuds peuvent être obtenus dans les Exemples 1 à 4. Contrairement à cela, la résistance longitudinale est faible dans

l'exemple de comparaison 1 probablement en raison du faible taux d'éti-

rage f et du faible taux d'allongement. Dans l'exemple de comparaison 2, la résistance longitudinale est également faible probablement en raison

du faible taux d'allongement' Dans l'exemple de comparaison 3, l'allon-

geabilité est très faible probablement en raison du faible moment secon-

daire transversal maximum. Quoique le taux d'étirage et le taux d'allon-

gement furent augmentés. Dans l'exemple de comparaison 4, l'allongeabi-

lité est également faible en raison du faible moment secondaire trans-

versal maximum.

Exemples 5 - 9 et exemples de comparaison 5 - 7 Un polyéthylène de haute densité ayant un coefficient à chaud de 0,45 g/10 min. et une densité de 0,955 g/cm3 fut extrudé à chaud

et fut soumis à de multiples opérations d'allongement, après refroidisse-

ment, sous lesconditions indiquées au tableau 2 ci-dessous. Ainsi, des

monofilaments furent produits. Les résultats sont montrés au tableau 2.

Les conditions de production communes, autres que celles

montrées au tableau 2 sont les suivantes.

Machine à extruder: * 40 mni L/D = 24 Vis: taux de compression de 3,2 Plateau de coupe: j 2 mm x 86 H Garnituré d'écran: cinq (80, 100, 120, 150 et mailles Nombre de trous de filières 40 Température d'extrusion (OC) C1 = 160, C2 = 250,

C3 = 290,

Di = 290, D2 = 290 Trou d'air 5 cm Température du bain de refroidissement 17 'C

Méthode de test des proprié-

tés physiques du monofilament

- 16 -

JIS (Japanese Industrial Standards)-L-1070 Distance de mandrin: 30 cm, ligne

Vitesse: 30 cm/min.

Température = 20 C, humidité relative = 60 f tan CD un CI CD OA

TABLEAU 2

EXEMPLE EXEMPLE DE COMPARAISON

6 7 8 9 4 5 6

Filière Section transversale (mm2) 2,01 2,01 1,89 2,01 2,01 2,01 2,01 1, 99 I

T.0,07958 0,1011 0,1036 0,07958 0,1272 0,07958 0,07958 0,08649

Forme Cycle Cercle Ovale Cercle Ovale Cercle Cercle Cercle parfait allongé parfait parfait parfait allongé Rapport d' aplatissement a/b 1,0 1,03 1,3 1,0 1,6 1,0 1,0 1,1 Taux d'allongement DRTl 13,0 13,0 13,0 7,0 13,0 10,0 13,0 13,0

DRT2 14,7 14,7 14,7 10,0 14,7 13,0 14,7 14,7

DRR3 15,3 15,3 15,3 13,0 15,8 15,6 15,3 15,3

Commencement du blanchiment Taux d'allongement

DRT1W 14,0 14,5 14,5 14,0 14,3 14,0 14,0 14,0

DRT2W 15,5 15,7 15,7 11,5 15,5 13,5 14,7 15,5

DRT3W 16,4 16,8 16,8 14,0 16,4 14,2 14,7 16,4

Limite supérieure du taux d'allongement

DRT1M 13,0 13,5 13,5 13,0 13,3 13,0 13,0 13,0

DRT2M 14,7 14,9 14,9 10,9 14,7 12,8 13,9 14,7

DRT3M 15,8 16,2 16,2 13,5 15,8 13,7 14,1 15,8 oo __os&0% LY VI

TABLEAU 2 (SUITE)

EXEMPLE EXEMPLE DE COMPARAISON

6 7 8 9 4 5 6

Température du filament

01 ( C) 100 100 100 95 100 100 100 100

02 ( C) 115 115 115 110 110 115 105 115

__o3 ( C) 115 115 115 110 120 115 130 130 Méthode d'allongement -I-obpération et seconde humide humide humide humide humid. humide humide humide et opérations suivantes roul.chaud roul.chaud rcuwLchaud wul. chaudrulkhaud roulhaud oulchaud roul.chaud

valeur en denier des fila-

mentsdétendus (De)

Valeur en denier des fila-

ments allongés (De) Condition du fi 1 ament A11 ongeabi 1 i té (nbre de cassures/temps) Résistance longitudinale (g/d) Résistance au noeud (g/d) Elongation longitudinale (%) Elongation au noeud (%)

5120 6120 5100 4550

transparent transp.

brillant bril.

337 352

transp. transp.

bril. bril.

1/6 Hr aucune cassueauc.cas. 1/6Hr auc.cas.

6 et+ et + 6 et + 6 et +

12,7 12,8 13,3 11,6 13,5

2,9 3,6 3,9 4,3 3,5

8,7 8,8 8,9 9,8 7,1

2,0 2,2 2,6 3,8 2,0

6320 500

À403 320 333

transp.patielbment baiissant bri 1. blanhissant bri 1 ant

un peu bril.

/2 Hr 2/3 Hr 12,2 2,7 7,8 1,9 11,7 2,9 7,0 2,7 transp. brillant /3 Hr 12, 5 2,8 8,4 2,1 CO ! DRTiM = DRTiW x (1,0 - 0,0970e-0'312 X;) w ui re3 -n ci C= oD n ro o' Lw vi

- 19 -

Comme il ressort des résultats montrés sur le tableau 2, selon la présente invention, les monofilaments ayant une haute tenacité pourraient être effectivement obtenus sans provoquer de blanchiment des monofilaments. Contrairement à cela, dans l'exemple de comparaison 4, l'allongeabilité est faible et le blanchiment partiel est provoqué en raison de DRTi > DRTiw x (1,0 - 0,0970e-0312 X i). De même, dans l'exemple de comparaison 5, le blanchiment est provoqué sur les produits et l'allongement est quelque peu diminué en raison du fait que 0i ne

satisfaisant pas à la relation: Tm - 27 0;i Tm - 17.

Exemples 10 - 13

Production d'un filament haute tenacité.

Un polyéthyl.ne haute densité ayant un coefficient à chaud de 0,51 g/10 min. selon la méthode JIS-K-6760 et une densité de 0,953 g/cm3 fut extrudé à chaud sous les conditions telles qu'indiquées au tableau 3 suivant et fut soumis de multiples opérations d'allongement après refroidissement. Ainsi, des monofilaments furent produits. Les

résultats sont montrés dans le tableau 3 suivant.

Les conditions de production communes, autres que celles in-

diquées au tableau 3 sont les suivantes: Machine à extruder: 50 m, L/D = 24 Vis: taux de compression de 4,0 Plateau de coupe: 2,0 mm x 130 H Garniture d'écran: cinq (80, 100, 120, 150 et mailles Nombre de trous de filières: 60 Température d'extrusion ( C): C1 = 1(

C3 = 25

D1 = 25

Trou d'air: 5 cm Température du bain de refroidissement Température d'allongement: 1 ère opération: 100 C 2 éme opération: 115 C 3 éme opération: 115 C 4 ème opération: 140 C Cadence de production: 16 kg/1

Fabrication de cordages.

Une corde ayant une épaisseur de 12 mm

, C2 = 250

,

, D2 = 290

( C) 15 C

(type humide) (rouleau chaud) (rouleau chaud) (rouleau chaud) fut préparée, selon Hr

- 20 -

la méthode JIS-L-2705, en utilisant des monofilaments de,o'yéth/lène

haute tenacité produits précédemment.

Les résultats sont indiqués au tableau 4 ci-dessous.

Méthode de test des échantillons.

Les propriétés physiques des munofilamenrts reit déterminées

selon les méthodes JIS-L-1070 et 1073 dans lesquelles la distance de man-

drin de 30 cm, une vitesse de ligne de 20 cm/min., une tem rature

de 20 eC et une humidité relative de e furent adtés.

Les propriétés phsiques des cordes furent dterminées selon des méthodes JIS-L-2704, 2705 et 2706 dans k' ili i:e.. péra.. aur

de 20 + 2 C et l'humidité relative. de 65 e 2 % Fv':"t.lop teS.

Exemples de.comparaison 7,_ Les propriétés. physique s,- d..s ponibles commercialement, des mult -fl.;ie.î ' l.nce des multi-filaments de nrylon e les C s- *...... --,_ ;?i comprenant chaque filament fureni; ',. c*is de n* -' ' décrite aux exemples 10 13. Lss a 'eJ îa;ds ii:.,,,-R,

tableaux 3 et 4.

/ /

'-

/ _ _ _ _ ____

o Ln

EXEMPLES DE COMPARAISON

Echantillons Secti5n transversale S (mm) des filières ler taux d'allongement 2ème taux d'allongement 3ème taux d'allongement 4ème taux d'allongement Taux d'allongement total

11 12 13 7

Polyéthylène haute densité ayant une Filamert en tenacité élevée 1 polyètiylne mdisponi abment orcniei aTë ment 2,01 13,0 1,13 1,04 ,3

8 9

Filament en Filament en

plypropylne nylon inpo-

disponl De el sponbl e

commercial. commercial.

2,01 2,19 2,01

13,0 1,13 1,04 1,15 17,6 12,3 1,08 1,04 1,04 14,3 12,3 1,08 1,04 1,16- 16, 0 Section transversale Cercle à Forme du filament peu près parfait Filament en denier (De) 400 Résistance élastique (g/d) 12,4 Résistance au noeud (g/d) 3,59 Cassure à l'élongation (%) 7,4 Module Young's (kg/mm2) 1950 Point de fusion ( C) 140 Cercle Cercle aplati. aplati

300 400

,0 12,8

3,26 3,69

7,0 10,0

2800 1600

141 139

filaments parallèles cercle aplati 12,2 2,53 4,2 Cercle à peu près parfait 8,0 4,45 12,6

Multi- Multi-

filament filament 7,5 ,00 ,0 8,0 ,53 18,2 In o n Ln rT

TABLEAU 3

Ln

EXEMPLE

Condi-

tion de

moula-

ge

Proprié-

tés phy-

siques

du fi-

lament I r! g-. %0 Lw Ln Ln C CD> Corde ayant un diamètre de 12 mm rN (n Q

TABLEAU 4

EXEMPLE

n_ (J, O (n

EXEMPLE DE COMPARAISON

Poids kg/200m Force de rupture (t) Elongation à la cassure (%) Résistance par unité de poids (kg m/g) Brillant et couleur Flexibilité Rappel brusque dans l'eau Coût relatif du filament par unité de résistance

11

13,5 15,6

2,53 3,12

26,0 17,0

12 13

14,8 14,5

2,66 2,80

21,0 15,0

37,4 40,0 36,0 38,5

bon bon quasiment très bonne bonne très très petit petit flotte flotte

105

bon très bonne très petit flotte bon quasimen bonne très petit flotte 14, 5 1,43 32,0. 19,7 bon t quasiment bonne petit 14,3 1,70 38,7 23,8 bon bonne très grand flotte flotte

167 173

Proprié-

tés phy-

siques de la corde 18,2 2,83 53,0 31,1 bon très bonne très grand coule coJ o'. 4a

- 23 -

Exemples 14 - 16 et exemples de comparaison 10 - 16.

Un polyétMlène haute densité contenant 0,5 % de stearate de

zinc, 0,1 ' de 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 0,1 % de stearate de cal-

cium, 0,05 % de dimyristylthiodipropionate fut extrudé à chaud et allonge, après un refroidissement à l'eau, dans les conditions indiquées au tableau 5 ci-dessous. Ainsi, les monofilaments furent produits. Les résultats

sont indiqués au tableau 5 ci-dessous.

Les conditions de production communes, autres que celles mon-

trées au tableau 5 sont les suivantes: Machine extrudee: 40 mm, L/D = 24 Vis: taux de compression de 3,2 Plaques de coupe: 2 mm x 86 H garniture d'écran: cinq (80, 100, 120, 150 et mailles Nombre de trous de filières: 40 Température d'extrusion ( C): C1 = 160, C2 = 250,

C3 = 290,

D1 = 290, D2 = 290

Trou d'air: 5 cm Vitesse de filage (côté

haute vitesse): 110 m/min.

Température du bain de refroidisseients: 17 C Température d'allongement: 1 ère opération: 100 C (type humide) 2 ème opération: 115 C (type rouleau chaud) 3 ème opération: 115 C (type rouleau chaud) 4 ème opération: 120 C (type rouleau chaud)

Méthodes de test des proprié-

tés physiques du monofilament: JIS (Japanese Industrial Standards)-L-1070 et 1073 Distance de mandrin = 30 cm, ligne

Vitesse = 30 cm/min.

Température = 20 C, humidité relative = 60 % J o ai CD(A TAnIEF;D' 5

EXEMPLE

14? 1i5 E6

XELMPLES DE COMPARAISON

0 ili 12! 3 14 15 16 Densité de polyéthylène(qgm3) Résine M.I. (g/10 min.)

H.L.M.I/M.I.

Profondeur de creux de la zone (mm) Taux de cisai]lement de la Extrufilière (sec') *1 sion Degré de rugosiîtédelasuface 2, Nbre de filaments coupés suls la filière x 3 i. . ':ó; 6 g 4. O I 0 12 0 O Allongement Déformation Vitesse (min. -1) Allon- Allongement gement Temp. ( C) !ère 26me 3eme 4ème lëre 2ème 3ème op iraQi th> o p ' va t 'i C ', lU opôrati Obi opïirati oi op( rati on op',"a zi 0!', op; ri ti oFr, "r "n *''h" Taux d'allongement Extensibilité e 4

à', C,

',

}... ..t.

r " ' '' -

r (-'-'c

:,:',3 13, 0 15,3

:-:|i!;;20 5 7

( ", ': ',"." 9,9 10,4

:,r' -2.,7 1, l fi..'"t 3," 7 1, 7 :,.( '.;3 impossible 11,2 6,5 :.î '" q, C3,5 2,0 ai 0,954 O, 83

:0,948

or 0,9.3 0, 60 0X964 e, - 0,945 4,09 eIUs 0,953 0,51 0,953 0,35 0,953 0, 35 0,953 0,35 72,0 12,0 4,2 O 4,2 ! r1J !:

Proprié-

tés phy-

sique du filament ,0 12,0 4,2 Résistance longitudnaie (g/d} Résistance au noeud ('$d) Résistance à l'allongemen;t %; Allongement au noeud (%)

)5 1 5

90

- 98

O0 U4 Noi Co Lw Ln F- Lri C) 3., 11',E,, -i. 'O ,6 PIO 2,4 1J 2,4 2,4

- 25 -

1 1 Taux de cisaillement de la filière T 4Q Q: Volume d'extrusion (cm3/sec.) Ir R3 R: Rayon relatif de la filière (cm)

* 2 Le degré de rugosité de la surface fut observé visuelle-

ment selon les conditions standard suivantes l: très bon 2: bon 3: limite d'allongement possible 4: surface rugueuse : surface extrêmement rugueuse * 3 Nombre de filaments coupés sous des filières durant 1,5

heure d'opération de filage, qui fut compté.

* 4 Nombre de filaments coupés durant 1,5 heure d'opérations

d'allongement, qui fut compté.

- 26 -

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour produire un monofilament ayant une forte tenacité à partir d'une résine thermo-plastique, caractérisé en ce qu'un monofilament filé à chaud à partir d'une résine thermo-plastique est soumise à des opérations multiples d'allongement sous les conditions satisfaisant les équations suivantes: Vi + DRTi = vi + i DRTiw x (1,0 - 0, 0970e-0'312 x i) 0i < Tm 37 (i = 1) Tm - 27 < Tm - 17 (i 2) dans lequel i est le no..re d'opérations d'allongement, e est la base des logarithmes naturels (c'est-à-dire 2,71828), V1 est la vitesse linéaire en première ligne (m/min.), Vi+1 est la vitesse linéaire de la ligne finale (m/min.) à l'opération d'allongement i, DRTi est le taux d'allongement total à l'opération d'allongement i, DRTiw est le DRTi à partir duquel le mononfilament commence à blanchir à l'opération d'allongement i, Tm est le point de fusion de la résine thermo-plastique

et Oi la température du filament à l'opération d'allongement i.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le monofilament est extrudé à partir d'une résine thermo-plastique, en une opération de filage à chaud, à travers une filière ayant une section

transversale S (mm2) satisfaisant les équations suivantes.

0,503 mm2 ú S j, 3,14 mm2 I

0,09 S2 0,30

dans lequel I est le moment secondaire transversal maximum (Ix, Iy)

(c'est-à-dire le moment secondaire maximum des moments secondaires trans-

versaux respectivement par rapport à l'axe principal x et y passant par

le centre de gravité de la section transversale).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce

qu'un allongement par rétrécissement dans lequel est provoqué une défor-

mation de rétrécissement, est effectué durant un allongement humide, et des opérations multiples d'allongement sont effectuées au moyen de rouleaux

chauds après l'achèvement de la déformation par rétrécissement.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un polyethylene ayant un coefficient à chaud de 0,1 à 0,9 g/10 min. et un rapport du coefficient à chaud fortement chargé sur le coefficient

- 27 -

à chaud de 40 ou moins est utilisé.

5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'ex-

trusion du monofilament est effectuée à travers une machine à extruder du type à vis ayant des proportions dimensionnelles ayant une profondeur de creux de vis Hm de 0,157D0'719 à 0,269D0'719 mm, dans lequel D est

l'alésage (mm) de la machine à extruder.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le polyethylène ayant un indice à chaud de 0,1 à 0,9 g/10 min. et un rapport du coefficient à chaud fortement chargé sur le coefficient à chaud de 40 ou moins est extrudé à chaud à un taux de cisaillement de

filière de 150 à 900 sec.1 et le monofilament extrudé est allongé.

7. Procédé sllon la revendication 6, caractérisé en ce que l'allongement par rétrécissement qui provoque le rétrécissement par déforniation, est effectué à une vitesse de déformation de 50 min.1 ou moins et les multiples opérations d'allongement sont effectuées à une

vitesse de déformation de 20 min.-i1 ou moins.

Vi+1 -Vi Li dans lequel Li est la distance effective d'allongement (m) à l'opération d'allongement i, Vi est la vitesse linéaire de délivrance (m/min.) du filament à l'opération d'allongement i et Vi+1 est la vitesse linéaire

de lignes finales (m/min.) du filament à l'opération d'allongement i.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'allongement par rétrécissement est effectué à une température de 100 C ou moins et les opérations d'allongement multiples, après l'achèvement de l'allongement par, rétrécissement est effectué à une température de

C ou plus.