LU81357A1 - Fibres acryliques a grand retrait et leur procede d'obtention - Google Patents

Description

« * t * DT 3996/4013

La présente invention concerne des fils et fibres acryliques ayant un potentiel de retrait élevé, pouvant aller jusqu'à environ 50 1 généralement compris entre 20 et 50 7. dans l'eau bouillante, de préférence au moins 30

La présente invention concerne aussi un procédé pour" l'obtention de 5 telles fibres.

Les fils et fibres à fort potentiel de retrait présentent un grand , intérêt car, mélangés en proportions variables avec d'autres fils ou fibres peu ou.pas rétractables, ils permettent d'obtenir des filés volumineux possédant une certaine élasticité, éventuellement après des traitements ultérieure 10 tels que traitement thermique, surétirage, etc.. publiée le 11 02

Il est déjà connu selon la demande française 2 318 251/de préparer des fibres ou fils ayant un retrait supérieur à 30 1 de préférence supérieur à 35 7. par fixage des filaments acryliques à la vapeur d'eau saturante pendant au moins une minute et étirage à un taux de 3,5 à 5, puis séchage à bas-15 se température.

Mais la position du séchage en fin de procédé oblige à traiter tout au long de celui-ci des fibres à fort gonflement ce qui rend ce procédé difficile à mettre en oeuvre et donne des fibres de caractéristiques de retrait irrégulières. Par ailleurs, la basse température du séchage rend ce procédé 20 peu économique.

Il a maintenant été trouvé des fils et fibres acryliques ayant un potentiel de retrait élevé pouvant aller jusqu'à 50 % dans l'eau bouillante, obtenus par filage humide d'au moins une solution de polymère acrylique, étirage dans l'air à température ambiante des filaments obtenus-à un taux com-25 pris entre 1,3 et 3 X, lavage à l'eau, nouvel étirage dans l'eau bouillante à un taux compris entre 1 et 2,5 X, ensimage, séchage à une température comprise entre 80 et 140°C, traitement à la vapeur d'eau à une température comprise entr< 105 et 150°C et surétirage à une température comprise entre 90 et 100°C dans l'air sec à un taux de 1,2 à 2 X.

30 Selon 1‘utilisation souhaitée, les fils ainsi obtenus peuvent être ensiraés, frisés mécaniquement à une température comprise entre 20 et 75°C et coupés sous forme de fibres de longueur 40 à 150 mm.

Ils peuvent également être colorés à n'importe quelle phase du, / procédé. / / ' 2 % L'invention concerne également un procédé pour l'obtention de tels fils et fibres.

Par fils et fibres acryliques, on entend ceux issus de polymères contenant au moins 50 1 d'unités d'acrylonitrile, de préférence au moins 85 % 5 d'unités d’acrylonitrile et jusqu'à 50 1 et de préférence jusqu'à 15 1 d'unités issues d'un ou plusieurs monomères éthyléniques copolymérisables avec l'acry-lonltrile tels que les composés vinyliques, chlorure et acétate de vinyle par exemple, acides, esters et amides acryliques ou méthacryliques, le méthacrylo-nitrile, les composés à fonction acide carboxylique," tels que l'acide itaco-10 nique ou à fonction acide sulfonique tels que les composés vinyl-sulfoniques, les acides allyl- et méthallyl-sulfoniques, les dérivés aromatiques sulfonés, les acides styrène-sulfoniques, vinyloxyarènesulfoniques par exemple, les dérivés vinyliques de type basique, tels que vinylpyridine et ses dérivés alcoy-lés, oxydes de vinyle et de dialcoylamine, etc..

15 La présente invention s'applique aussi aux mélanges de polymères acry liques énumérés ci-dessus, en proportions variables.

11 est aussi possible d'utiliser simultanément deux solutions de polymères acryliques tels que définis ci-dessus différant entre eux par la nature et la quantité des comonomères ou par leur teneur en équivalente acides 20 ou basiques, de manière à produire des fils à double constituant.

Les solvants utilisables englobent tous les solvants utilisés habituellement pour le filage des composés acryliques : des solvants organiques tels que le dirnéthylformamide, le diméthylacétamide, le diméthylsulfoxyde, etc., ou également des solvants minéraux seuls ou en solutions aqueuses tels que 25 l'acide nitrique ou des thiocyanates, chlorures ou bromures de métaux alcalins ou alcalinoterreux.

Le filage proprement dit est effectué à l'humide de manière habituelle, dans un bain coagulant constitué généralement d'eau et de solvant. Pans le cas de solvants organiques, le bain coagulant contient de préférence 40 à 30 60 % en poids du même solvant.

- Les filaments repris sur des rouleaux sont étirés dans l'air à tempé rature ambiante à un taux compris entre 1,3 et 3 X, de préférence 2 et 2,5 X, puis sont lavés à l'eau jénéralement à contre-courant et à température ambiante puis étirés à nouveau à l'eau bouillante à un taux compris entre 1 et 2,5 iX, 35 de préférence entre 1,05 et 1,8 X. En général, afin que les fils et fibres / 3 * · obtenus possèdent de bonnes caractéristiques textiles, si l'étirage dans l'air est effectué à un taux égal ou voisin du taux minimum possible, l'étirage dans l'eau bouillante sera de préférence effectué à un taux supérieur au taux minimum de 1 et inversement, si le taux d'étirage eau bouillante est 1 ou voisin 5 de 1, le taux d'étirage air sera préférentiellement choisi éloigné de sa valeur minimale. Après ensimage, le câble est séché à une température comprise entre 80 et 140°C. Le séchage peut Être effectué selon tout procédé connu par exemple par passage sur des calandres ou rouleaux chauffés, sous une tension contrôlée comprise entre une tension nulle et une tension capable d'éviter substantiel-10 lement toute rétraction (c'est-à-dire à longueur du fil constante), éventuellement en présence d'humidité ; de préférence on opère dans un séchoir approprié, à l'état relâché, dans un milieu d'air humide, à une température sèche comprise entre 80 et 140°C et à une température humide comprise entre 50 et 70°C. La durée du séchage dépend évidemment de la grosseur du fil ou câble 15 traité et de l'appareil utilisé : il peut Être effectué très rapidement en 1 minute ou peut nécessiter une durée de 30 minutes selon les conditions de traitement;lors d'un séchage à l'état relâché, les filaments se rétractent de l'ordre de 10 à 25 1.

Le traitement à la vapeur d’eau est effectué à une température compri-20 se entre 105 et 150°C sous une tension comprise entre une tension nulle, c'est-à« dire à l'état relâché et une tension capable d'empÊcher totalement le retrait du fil ; en général, on préfère opérer à l'état relâché, les filaments subissant alors une rétraction, à une température comprise entre 130 et 145eC.

La durée du traitement est variable selon l'appareil utilisé et les 25 conditions de température, par exemple elle peut Être aussi courte que 5 secondes ou aller jusqu'à 30 minutes. De préférence, pour des raisons de rentabilité, elle ne dépasse pas 15 minutes.

Après surétirage, à température comprise entre 90 et 100°C, par exemple au moyen de plaques ou de rouleaux chauffants, à un taux compris entre 1,2 30 et 2 X, de préférence entre 1,6 et 1,9 X, et ensimage, les fils peuvent être frisés mécaniquement à une température comprise entre 20 et 75°C de préférence entre 65 et 75°C puis coupés sous forme de fibres, généralement de longueurs 40 à 150 mm, selon l'utilisation désirée.

• Pour obtenir les valeurs les plus élevées du retrait (40 7, ou plus), 35 il est nécessaire que les conditions de traitement soient situées à l'intérieur des zones préférentielles indiquées ci-dessus. / J JJ · · ♦ 4 ψ »

Pour obtenir des fils ou fibres à grand retrait directement coloris, il est possible d'effectuer une opération de coloration au cours du procédé d’obtention de fils et fibres à grand retrait selon la présente demande selon tout moyen connu de l'homme de l'art : par exemple par coloration dans la mas 5 se, c'est-à-dire addition de la matière colorante directement dans la solutio: de filage, par le procédé de teinture des fils en gonflement primaire tel que décrit dans le brevet français 2 076 516, ou selon tout autre procidi de colo I ration au cours du procédé d'élaboration des filaments.

Les fibres ainsi obtenues peuvent être facilement cardées sans néces-10 siter le mélange avec d'autres fibres.

Les fils et fibres à grand retrait selon l'invention sont aptes à être mélangés avec d'autres file et fibres peu ou pas rétractables dans des proportions diverses pour l'obtention de filés volumineux qui peuvent subir d'autres traitements leur apportant une certaine élasticité. Dans le cas de 15 fils ou fibres écrus, le traitement thermique de rétraction peut Être effectué lors d'une teinture faite ultérieurement.

~Les filés de fibres ainsi obtenus trouvent une large utiliaation dans le domaine textile, la mercerie, le tissage, en particulier les velours à effets spéciaux, les peluches, etc..

20 Leg exemples qui suivent dans lesquels le6 parties s'entendent en poids, sont donnés à titre indicatif et non limitatif, pour illustrer l'invention.

Dans ces exemples, la mesure du retrait est effectuée de la manière suivante : 25 --mesure de la longueur initiale L^ sous une tension de 50 mg/dtex puis d'un< longueur L^ sous la mÊme tension après traitement 15 min à l'eau bouillante < séchage 10 min à l'état libre dans une étuve à 80eC puis 60 min à l'état libi

Le retrait est donné par la formule : **1 ~ x iqq, / L1 /»/ 5 ♦ ' * %

Exemple 1 -

On file dans un bain coagulant contenant 57 Z de diméthylformaaide et A3 Z d’eau maintenu à 20°C une solution à 24,3 Z dans le diméthylfoxmamide contenant 5ïen poids d'e a u, d'u n copolymère consti-5 tué de : - acrylonitrile 91,5 Z en poids - méthacrylate de méthyle 7>75 - méthallylsulfonate de sodium 0,8 contenant 75 ailliéquivalents acides/kg de polymère et ayant une viscosité spé 10 cifique de 0,310 (mesurée sur une solution à 0,2 TL dans le diméthylformamide à 20®C),

Les filaments sont repris à une vitesse de 13,18 m/min puis étirés dans l'air à tempéra cure ambiante en continu à un taux de 2,2 X à une vitesse de 29 m/min, lavés à contre-courant à l'eau à température ambiante, étirée 15 dans l'eau bouillante de 1,15 X à une vitesse de 33,35 m/min, ensimés puis séchés en continu à l'état relâché dans une zone à une température sèche de 110°C, une température humide de 60eC pendant 15 min ; pendant le séchage les filaments se rétractent de 17 à 20 7. environ.

Le câble de filaments est soumis ensuite, en discontinu à un traite-20 ment à la vapeur d'eau à 135eC pendant 5 min au cours duquel il se rétracte de nouveau (7-8 Z).

Il est alors surétiré à un taux de 1,6 X sur des plaques maintenues à 130aC, le câble lui-même étant porté è une température de 95-lOO*C.

11 est ensuite, en continu, ensimé par pulvérisation & un taux de 25 0,3 7» puis frisé à froid après ouverture pneumatique et enfin coupé sous forme de fibres de longueur 110 mm.

La force de retrait a été mesurée sur le câble obtenu è la sortie du frisage d'une part sur fibre non rétractée et d'autre part sur fibre ayant subit un retrait de 15 Z.

non frisée frisée 30 - retrait eau bouillante Z 40,7-42,7 40,6-42,1 - force de retrait à l'eau bouillante mg/tex . sur fibre non rétractée 9g5 860 . sur fibre rétractée de 15 7, 426 474 - titre au brin en dtex 4^ 4^ 35 - ténacité en g/tex 19>4 16>4 / - allongement Z 19 3 15 0/ 6 % t 4 * %

Exemples 2 à 5 -

Quatre solutions de polymère acrylique identique à celui de l'exemple 1 sont filées de la manière indiquée dans l'exemple 1 puis les fils sont traités dans les conditions suivantes : 5 Exemple 2 Exemple 3 Exemple 4 Exemple 3

étirage dans l'air, taux 2,2 X 2,2 X 2,2 X 2,2 X

lavage eau contre-courant oui oui oui oui

étirage dans l'eau bouillante, taux 1,05 X 1,05 X 1,8 X 2,5 X

ensimage oui oui oui oui

10 séchage : température sèche 110*C 110°C 110°C 110eC

température humide 60*C 60°C 60°C 60*C

traitement à la vapeur : température 105*C 145eC 145eC 145°C

temps 5 min 5 min 5 min 5 min

surétirage à 130°C, taux 1,3 X 2 X 2 X 1,3 X

15 Les filaments obtenus possèdent les .caractéristiques suivantes

Exemple 2 Exemple 3 Exemple 4 Exemple 5 - retrait eau bouillante X 23,1 45,9 40,3 34,5 - .force de retrait à l'eau bouillante mg/tex . sur fibre non rétractée 673 861 1 215 * . . sur fibre rétractée de 15 % 27$ 396 253 ~ - titre au brin «u dtex 4,8 ‘4,1 5,9 3,3 ténacité en g/tex 17,6 22,9 30 37 allongement % 24,8 15,7 14 14

Exemples 6 et 7 - 22 On prépare séparément une solution à 21 X dans le diméthylformamide d'un polymère constitué de : - acrylonitrile 99,2 1

- méthallylsulfonate de sodium 0,8 X

contenant 83 milliéquivalents acides/kg de polymère et de viscosité spécifique 30 de 0,300 (mesurée sur une solution à 0,2 X de polymère dans le diméthylformamide à 20°C) et une solution à 24,3 7. dans le diméthylformamide, (contenant/ • / // 7 « * · > ·’ 5 % en poids d'eau par rapport au polymère) d'un copolymère constitué de :

- acrylonitrile 91,5 X

- méthacrylate de méthyle 7,7 X

- méthallylsulfonate de sodium 0,8 % 5 contenant 82 milliéquivalents acides/kg de polymère et de viscosité spécifique 0,325, mesurée comme indiqué ci-dessus).

On file simultanément les deux solutions après passage dans un mélangeur statique en proportions identiques,dans un bain coagulant identique à celui de l'exemple 1 et les filaments obtenus sont traités de la manière 10 suivante :

Exemple 6 Exemple 7

étirage air, taux 2,2 X 2,2 X

lavage eau à contre-courant oui oui

étirage eau bouillante, taux 1,15 X 1,15 X

15 ensimage oui oui

séchage : température sèche 110°C 110°C

température humide 60*C 60®C

traitement à la vapeur, température *C 135 105

surétirage, taux 1,7 X 2 X

20 Les fils ainsi obtenus possèdent les caractéristiques suivantes :

Exemple 6 Exemple 7 V. retrait â l'eau bouillante X 44.3 30,Λ - force de retrait .à l'eau bouillante mg/tex but fibre non rétractée 761 - 25 . sur fibre rétractée de 15 X 442 - titre au brin en dtex 5,2 4,5

Les chiffres de retrait ci-dessus ne tiennent pas compte du retrait dû à la frisure propre des fils à double constituant.

Exemples 8 et 9 - 30 On prépare une solution à 28 X dans le diméthylformamide d'un polymère constitué de : - acrylonitrile 59,3 parties - chlorure de vinylidène 36,2 parties - acrylamide 2 parties / 35 - méthallylsulfonate de sodium 2,5 parties λ / ’y * · i ' ' 8 % contenant 84 milliéquivalents acides/kg de polymère et de viscosité spécifique 0,300.

Cette solution est filée dans un bain coagulant maintenu à 53eC contenant 53 7. de diméthylformamide et 47 7. d'eau. Les fils issus de la filière 5 subissent les traitements suivants :

- étirage dans l'air, taux 2,2 X

- lavage à contre-courant à l'eau froide

- étirage à l'eau bouillante, taux 1,15 X

- ensimage

10 - séchage : température humide 60°C

température sèche 115°C

- traitement à la vapeur ex. 8 : 115°C - ex. 9 : 130°C

- surétirage, taux 1,7 X

15 Caractéristiques des fils obtenus :

Exemple 8 Exemple 9 titre au brin en dtex 5 5 retrait à l'eau bouillante 7. 40 43

Exemple 10 - 20 On file, dans un bain coagulant contenant 50 X d'eau et 50 % de diméthylsulfoxyde maintenu à 20°C, une solution à 20 % dans le diméthylsulfoxyde d'un copolymère constitué de : - acrylonitrile 91,4 % en poids - méthacrylate de méthyle 7,75 X " " 25 - méthallylsulfonate de sodium 0,85 % " " contenant 75 milliéquivalents acides/kg de polymère et ayant une viscosité spécifique de 0,32 (mesurée sur une solution à 0,2 Z dans le diméthylformamide) à travers une filière comportant 200 orifices de 0,055 mm de diamètre.

Les filaments sont repris à une vitesse de 10,7 m/min puis étirés dans l'air 30 à température ambiante à un taux de 2 X à une vitesse de 21,4 m/min, lavés à l'eau à contre-courant à température ambiante, étirés dans l'eau bouillante à un taux de 1,102 X à une vitesse de 23,6 m/min, ensimés puis séchés sous une tension maintenant les fils à longueur constante sur des rouleaux maintenus à 110°C pendant 65 secondes.

35 Les filaments sont ensuite soumis à un traitement à la vapeur d'eau sous tension è température de 105 à 140°C pendant 20 minutes puis sont surétirés sur une plaque chauffante maintenue à 125°C à un taux de 1,6 X.

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Les fils ainsi obtenus possèdent les caractéristiques suivantes :

Titre 2,5 dtex Ténacité 22,9 g/tex

Allongement 14,4 % 5 Module d'élasticité 763 g/tex

Retrait à l'eau bouillante 32 à 38 %

Exemple 11 -

On file le même copolymère dans des conditions identiques à celles indiquées à l'exemple 10 pour le filage, les étirages dans l'air et l'eau 10 bouillante, le lavage et le séchage. Par contre, le vaporisage est effectué sous une tension nulle pendant 20 minutes à une température variant entre 105 et 140°C. Puis les filaments sont surétirés sur plaque chauffante maintenue à 125eC à un taux 1,6 X.

Les filaments obtenus possèdent les caractéristiques suivantes : 15 Titre 2,57 dtex Ténacité 22,8 g/tex

Allongement 16,45 %

Module d'élasticité 714 g/tex /

Retrait à l’eau bouillante 34 à 40 X ri

Claims (1)

1. 35. X. /Y * ' ‘ 11 % 5/ - Procédé pour l'obtention de fils et fibres acryliques selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'ils sont colorés de manière connue au cours de leur préparation. 6/ - Procédé pour l'obtention de fibres acryliques selon la revendica-5 tion 4, caractérisé par le fait qu'il comporte les phases suivantes : - filage humide dans un bain coagulant contenant 40 à 60 7. d'eau et 60 à 40 % de solvant organique, - étirage à l'air à température ambiante à un taux compris entre 2 et 2,5 X, - lavage à l'eau à contre-courant, 10 - étirage dans l'eau bouillante à un taux compris entre 1,05 et 1,8 X, - ensimage, - séchage à l'état relâché dans une zone maintenue à une température humide comprise entre 50 et 70eC et une température sèche comprise entre 80 et 140°C pendant 1 à 30 minutes, 15. traitement à la vapeur d'eau à l'état relâché à une température comprise entre 105 et 150eC pendant 5 secondes à 30 minutes, - surétirage à température comprise entre 90 et 100°C à un taux compris entre 1,6 et 1,9 X, - ensimage, frisage mécanique à température comprise entre 65 et 75°C puis 20 coupe sous forme de fibres de longueur 40 à 150 mm. Dessins : ~..Z,— planches λ\_____pages dont ................page de garde ........9._______pages de description _......JL______pages de revendications ________A________abrégé descriptif Luxembourg, le A ^ -1¾¾¾ Le mandataire : / j ^— Charles München V