Brevet FR2004029A1 — publié le 19691114

i 2004029 La présente invention se rapporte à la fabrication par filage-étirage de filas, filaments, fils, etc. à partir de polymères synthétiques linéaires filables à l'état fondu, absorbant l'eau. Elle concerne particulièrement les polymères synthétiques 5 linéaires filables à l'état fondu cristallisables, absorbant l'eau, tels que le Nylon 6.6 utilisés dans un tel procédé. Par "polymères absorbant l'eau", on entend des polymères qui ont une plus forte tendance à absorber l'eau à l'état solidifié qu'à l'état fondu. Par "filage-étirage", en entend m procédé dans 10 lequel le filage à l'état fondu et l'étirage du polymère sont effectués de façon continue en un seul processus, sans emmagasinage intermédiaire du fil sur un enroulement avant de l'étirer. On a trouvé que lorsqu'on tente d'appliquer le filage-étirage à des vitesses et des taux d'étirage couramment uti-15 lises en pratique industrielle, le fil n'a pas le temps d'atteindre l'équilibre d'humidité entre le point où les filaments de polymères filés se solidifient et le point où ils sont étirés. Cet étirage est généralement exécuté en faisant passer des filaments autour de rouleaux tournants successifs, le rouleau ou 20 les rouleaux en aval tournant à une vitesse périphérique plus élevée que le premier. Vu la difficulté précitée, le stade d'étirage du processus continu de filage-étirage ne peut se dérouler de façon satisfaisante et on constate un nombre excessif de casses dans les filaments. En outre, le fil étiré obtenu pré-25 sente des propriétés physiques qui laissent à désirer, comparées à celles d'un fil semblable fabriqué par le procédé plus courant qui comprend le filage, l'enroulement et l'étirage ultérieur du fil. Le présent mémoire décrira particulièrement la fabri-30 cation de fils industriels, tels que -fils pour câbles-pneus, mais les problèmes généraux que comporte cette fabrication et leurs solutions s'appliquent à de nombreux types de fils. Ces fils industriels doivent généralement avoir une grande ténacité et pour atteindre cetto ténacité, le fil filé doit être étiré à un 35 taux d'étirage élevé, c'est-à-dire dans des conditions très sévères, ce qui, bien entendu, accentue les difficultés précitées et rend le filage-étirage particulièrement ardu. Les ténacités des fils étirés possédant différentes capacités d'allongement peuvent être avantageusement comparées par 69 07400 2 2004029 le paramètre TE^ où T est la ténacité exprimée comme tension à la rupture en grammes, • divisée par le denier étiré original et E est l'extensibilité définie par la longueur à la rupture moins la longueur initiale,multiplié par 100 et divisé par la lon-5 gueur originale. Avec des fils pour câbles-pneus, par exemple, l'extensibilité résiduelle S du fil étiré a un minimum voisin de 12fi et cette valeur ne varie guère suivant les procédés de fabrication. Il est désirable eue cette valeur soit voisine de 155; 10 pour que le fil "donne" légèrement et, par conséquent., la qualité du fil est d'autant meilleure que la valeur de Tsi est plus élevée. Le manque de temps pour que le fil atteigne l'équilibre d'humidité lorsqu'on soumet les polymères précités à un 15 filage-étirage combiné semble fournir un fil dont les propriétés varient sur le diamètre et ce manque d'uniformité est probablement la cause de l'étirage défectueux. Cet effet peut être évité en conservant l'uniformité initiale du fil. filé en empêchant l'eau d'entrer en contact avec le fil ou tout au moins en 20 réduisant fortement sa vitesse de pénétration. On peut y arriver en utilisant un apprêt de filature à très faible teneur en eau. Dans la pratique normale, une émulsion du type huile-dans-eau comprenant environ 80 - 90^ d'eau est appliquée au fil avant l'étirage. Un apprêt contenant, par exemple 5% 25 d'eau, donne des résultats beaucoup meilleurs que ceux qu'on obtient avec un apprêt aqueux normal, la valeur TEg- du fil étiré étant d'environ 30. Cette valeur est presque la même que celle qu'on obtient en utilisant le procédé de filage- em-magasinage-ctirage normal et beaucoup plus élevée que celle 30 qu'on obtient dans un procédé de filage-étirage en utilisant des apprêts classiques contenant 80 - 90^ d'eau. L'apprêt à faible teneur en eau peut avantageusement contenir comme ingrédients principaux des matières huileuses appropriées à faible volatilité, telles que des huiles hydrocar-35 bonées, dés huiles végétales, des substances chimiques huileuses relativement inertes, telles que le stéarate de butyle et d'autres. Si nécessaire, des agents réducteurs de viscosité et d'autres adjuvants peuvent être ajoutés à l'apprêt. La Demanderesse a trouvé à présent que l'utilisation 4,0 d'un apprêt contenant une faible teneur en eau, en combinaison 69 07400 3 2004029 avec un. processus d'étirage à plusieurs stades, dâns un procédé de filage-étirage, procure une augmentation entièrement inattendue de la valeur TE^j- du fil produit par rapport à la valeur qu'on peut obtenir avec un apprêt à faible teneur en eau et un 5 étirage en un seul stade, ou avec des apprêts ordinaires à haute teneur en eau et un étirage à plusieurs stades amenant la valoir en question à 33 - 35 environ. Le prenier stade d'étirage, lorsqu'on pratique l'étirage en deux stades, dans un procédé de filage-étirage, et un ap-10 prêt ayant une teneur en eau élevée, est critique et on a longtemps pensé que le rapport ne pouvait tomber en dessous d'une certaine valeur sans risquer des difficultés à l'étirage ou un fil mal étiré (voir, par exemple, le brevet anglais n° 839.14-4). Il est donc d'autant plus surprenant, considérant ces opinions, 15 qu'en utilisant un apprêt avec une faible teneur en eau, c'est-à-dire environ 5^, non seulement on puisse effectuer le filage-étirage avec le premier taux d'étirage dans la gamme normalement considérée inapplicable, mais même obtenir un fil supérieur. L'invention sous l'un de ses aspects comprend donc un 20 procédé de filage-étirage comme défini plus haut où des filaments, des fils et l'équivalent sont filés à l'état fondu à partir d'un polymère synthétique linéaire filable à l'état fondu, absorbant l'eau, un apprêt comprenant 10^ ou moins d'eau est appliqué à ces filaments ou fils après qu'ils se sont solidifiés au 25 cours du filage à l'état fondu et ces filaments ou fils sont dirigés immédiatement et en continu vers un dispositif d'étirage comprenant au moins deux stades d'étirage, le taux d'étirage du premier stade étant compris entre 1,15 et 3,0. Bien que l'apprêt utilisé dans la présente invention 30 puisse contenir jusqu'à 10;' d'eau, la teneur en eau de l'apprêt est de préférence de 3,5 à 6,5$. Il est, bien entendu, recomman-dable que l'apprêt soit aussi exempt que possible d'autres agents qui pourraient amorcer ou catalyser des changements de structures du fil. 35 L'invention est illustrée par les exemples non limita tifs donnés ci-après. EXEMPLE 1.- On file un fil de 84-0 deniers nominaux, 14.0 filaments, à partir de polymère de îlylon 6.6 de la manière suivante. Le fil 4-0 est filé à l'état fondu à la vitesse de 300 mètres/minute. Le fil 69 07400 2004029 venant de filature est dirigé en continu sans formation in-teraédiaire d'un enroulement vers un premier rouleau tournent à une vitesse périphérique de 300 mètres/minute. Entre le point où les filaments filés se solidifient et la position du premier 5 rouleau, le fil est guidé sur un rouleau applieateur d'apprêt C classique ou un apprêt connu contenant'environ 90% d'eau est appliqué au fil en quantité propre à laisser subsister environ 0,6fi d'huile extractible sur le fil étiré. Après avoir passé six fois autour du premier rouleau, 10 le fil passe six fois autour d'un premier rouleau étireur tournant à une vitesse assurant un taux d'étirage de Z, et placé approximativement à 25 cm du premier rouleau. Après avoir quitté ce premier rouleau étireur, le fil passe une fois autour d'un doigt chauffé de 5 cm de diamètre à L40°C, puis six fois autour 15 d'un second rouleau étireur. De là, le fil passe vers un méca--nisme .de renvidage approprié. La vitesse du second rouleau étireur est graduellement augmentée pour augmenter le taux d'étirage d'ensemble. Le taux d'étirage maximum obtenable est environ . 4,8, de nombreuses casses de fil se produisant près de ce 20 point et en ce point. La valeur TEj du fil ainsi obtenu est de 21. EXK-IPLB 2.- On reprend l'exemple 1 mais le premier taux d'étirage est de 1,03. Dans ce cas, un taux d'étirage d'ensemble de 5,4 25 peut être atteint, mais le fil n'a qu'une valeur TE^ de 27. EXEMPLE 3.- On reprend l'exemple 2, mais en utilisant un apprêt contenant 5^ d'eau. On obtient un taux d'ensemble de 5,4 et le fil a une valeur de 30. 30 EXEMPLE 4.- Les opérations décrites dans l'exemple 1 sont répétées, mais dans ce cas un apprêt comprenant approximativement 95 d'une huile minérale et 5$ d'eau est appliqué au fil avant l'é-tirsge et tandis que le taux d'étirage d'ensemble est maintenu à 35 5,4* le premier taux d'étirage varie. On trouvera, ci-dessous, les valeurs du premier taux d'étirage et les valeurs approximatives de TE^ de fils obtenus dans chaque cas. 1er taux d'étirage TEjjj" 1,03 30 40 1,15 33,5 69 07400 5 2004029 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 35 35 35 35 28 Les premiers taux d'étirage de 1,15 et 3,0 sont considérés comme limites pour la présente invention. EXEMPLES 5 A 7.- On file à partir de Nylon 6.6 fondu, un fil de S4.0 de-10 niers nominaux 140 filaments, on l'étiré et on le transforme en câbles-pneus dans les conditions représentées au tableau ci-dessous. TABLEAU Exemple n° Processus d'étirage Teneur en HpO de l'apprêt Taux d'étirage Propriétés du fil Câble brut Câble étirée à chaud de façon classique 1 1 Tension (ï) g/d. Al- lon- ge- uent (E) t4 Charge à la rupture (kg) Charge à la rupture (kg) 5 Etirage en un stade 5/J 5.0 N. A. 7,4 19,0 31,5 11,4 11,9 6 Etirage en deux stades 80fo 2,5 2,0 6,0 17,0 25 10,0 11,1 7 Etirage en deux stades 5% 2,5 2,1 8,14 17,5 34,0 12,7 12,5 15 20 25 30 On peut voir dans le tableau ci-dessus que les propriétés supérieures du fil obtenu par le procédé de la présente invention se traduisent par une charge à la rupture supérieure du câble étiré à chaud. Le câble brut des exemples 5 et 6 présente 35 une plus grande tendance à une filamentation excessive au cours de l'étirage à chaud. Bien que l'invention ait été décrite avec référence particulière à la fabrication de câblcs-pneus en Nylon 6.6, on comprendra que les avantages que procure l'invention peu-4.0 vent s'appliquer à la fabrication de fils à grande ténacité à \ 69 07400 6 2004029 partir d'autres polymères absorbant l'eau ainsi qu'aux filaments, pellicules et l'équivalent. Il a„st également clair que les avantages procurés par la présente invention dans les conditions sévères intervenant 5 dans l'étirage de fil pour fabriquer des fils pour câbles-pneus sont présents au moins dans une certaine mesure lorsque le taux d'étirage d'ensenble est noins élevé dans la fabrication de filaments, pellicules, fils, etc. 69 07400 2004029 7 REVENDICATIONS ' 1Procédé de filage-étirage ou les filaments, pellicules, fils et analogues sont filés à l'état fondu à partir de polymère synthétique linéaire filable à 11 état fondu absorbant 1'eau, un apprêt comprenant 10$ ou moins d'eau étant appliqué aux filaments ou fils après qu'ils se sont solidifiés au cours du filage à l'état fondu et les filaments, fils ou films étant dirigés immédiatement et en continu vers un dispositif d'étirage comprenant au moins deux stades d'étirage, le taux d'étirage du pre.mier stade étant compris entre 1,15 et 3,0. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère est cristallisable. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère est le Nylon 6.6 4.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le constituant principal de l'apprêt est un 5.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'eau constitue 3,5 à 6,5$ de l'apprêt. 6.- Films, filaments, fils et l'équivalent obtenus par un procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes.