Brevet FR2009097A1 — publié le 19700130

La présente invention concerne un "fil-technique" ou "monofil" en matière thermoplastique. le terme "fil technique" désignera par la suite un mono-fil présentant, à l'état étiré, un diamètre supérieur à 0,8mm. 5 Dans l'industrie des matières plastiques, on a coutume de désigner par le terme de "monofil" des fils individuels à section circulaire, elliptique ou présentant un profil quelconque et ayant un dia-v .qllanf metre/jusqu'à 8mm. De tels fils techniques sont utilisés pour la fabrication de filets, de câbles, de fils de pêche, etc..» 10 La fabrication de fils techniques en matière thermoplas tique dont le diamètre à l'état étiré se situe dans l'ordre de grandeur précité, ne cesse de se heurter à une difficulté insurmontable. Après avoir quitté la buse monofilaire d'une filière de boudineuse, le monofil est refroidi. Or, le retrait résultant du 15 refroidissement provoque invariablement une formation aléatoire de cavités appelées par la suite "vacuoles". De telles vacuoles sont cependant indésirables, étant donné qu'elles peuvent occuper jusqu'à 50% de la section du monofil. De plus, fait qui est encore beaucoup plus grave, ces vacuoles ne se trouvent que rarement au 20 centre de la section droite du monofil, c'est-à-dire qu'elles s'étendent parfois jusque dans la zone marginale de celui-ci. Si l'on tient encore compte du fait que l'étirage des monofils - en vue d'obtenir des fils techniques - occasionne dans les zones marginales un effet d'orientation beaucoup plus poussé et de ce fait 25 une résistance spécifique plus élevée que dans la zone centrale de la section, on voit que la charge admissible du monofil est fortement diminuée par la vacuole elle-même et encore plus par sa position excentrique possible, ce qui conduit à des produits ne pouvant plus convenir aux usages auxquels on les destine. Un autre incon-30 venient résultant de la tendance de ces monofils en matière thermoplastique à former des vacuoles est le fait que la taille d'une vacuole et de ce fait sa surface par rapport à celle de la section totale du monofil n'est pas prévisible. En raison de cette formation aléatoire des vacuoles, il n'est donc pas possible de détermi-35 ner à l'avance et avec une sécurité suffisante la résidsance à la traction du fil technique élaboré. Pour lutter contre la formation de ces vacuoles de retrait, on s'efforçait jusqu'à présent à obtenir un refroidissement très lent du monofil, en utilisant un liquide de refroidissement possé-4-0 dant un point d'ébullition relativement élevé. Cependant, mis à 69 16572 2 2009097 part le grand encombrement d'une telle solution - il fallait parfois utiliser des bains de refroidissement ayant une profondeur de plusieurs mètres - il n'a pas été possible d'obtenir par une telle mesure les résultats escomptés. Certaines matières thermoplasti-5 ques, en particulier des polyamides, ne peuvent être transformées en monofils que par des procédés non rentables du point de vue économique, étant donné qu'elles sont attaquées par les liquides de refroidissement, tels que par exemple le triglycol, la glycérine, etc... qui les décomposent jusqu'à certain point. De plus, 10 un inconvénient essentiel de ces procédés connus est le fait que le liquide de refroidissement qui recouvre de façon indésirable le produit élaboré, ne peut être enlevé de la surface des monofils élaborés qu'avec beaucoup de difficultés. la présente invention se propose donc de fabriquer un 15 fil technique ayant une section généralement en usage pour des monofils, réalisé en une matière thermoplastique et pouvant supporter une charge normale pour un monofil, qui se caractérise par une résistance mécanique bien définie en raison d'une section de fil prédéterminée et gardant une valeur constante. De plus, la surface 20 du fil ne doit pas être attaquée par un fluide corrosif» Le fil technique en matière thermoplastique suivant l'invention est caractérisé par une cavité continue, sensiblement coaxiale et à section constante dont la surface, par rapport à la surface de la section totale du fil, varie entre 0,2 et 15$, de 25 préférence entre 0,5 et 10%. Le fil technique suivant l'invention sera utilisé à la place des fils massifs utilisés jusqu'à présent mais contenant des vacuoles qui se sont formées d'une façon incontrôlable et aléatoire. la fabrication des fils techniques suivant l'invention se 30 fait de la façon suivante : la matière plastifiée dans une boudineuse est extrudée en utilisant une filière à monofil, afin de créer dans le monofil, à la sortie de la filière, une cavité sensiblement concentrique se prolongeant sur toute la longueur du monofil et présentant sensi-35 blement une section constante, le diamètre intérieur de cette cavité doit être à la fois suffisamment grand pour que la cavité reste formée jusqu'à la solidification complète de la section totale du monofil et suffisamment petit pour qu'elle soit pratiquement fermée ou du moins fortement rétrécie dans le fil technique 40 en fin d'étirage. 69 16572 3 2009097 Toute matière plastique et en particulier th.ermoplastiq.ue rétrécit en se solidifiant ; il en est de même pour le monofil fraîchement extrudé. le refroidissement et de ce fait la solidification progressant de l'extérieur vers l'intérieur, la matière se 5 refroidissant dans la partie marginale a tendance à "aspirer" de la matière chaude encore plastique depuis l'intérieur du monofil, pour la raison même de l'effet de retrait. Jusqu'à présent, ce phénomène de succion était la cause des inconvénients décrits ci-dessus pour les fils techniques classiques, étant donné qu'il pro-10 voquait, d'une façon aléatoire, la formation de vacuoles relativement importantes réparties sur toute la longueur du monofil et diminuant fortement la section des monofils aux endroits où elles se formaiaat. le mince canal longitudinal prévu dans l'axe du fil technique de l'invention dirige effectivement et d'une façon uni-15 forme, sur toute section, la direction du retrait, et cela de façon continue et sur toute la longueur. Il en résulte que le retrait se produit de façon uniforme sur toute la longueur du monofil, et les vacuoles qui normalement se formaient à certains endroits d'une façon tout à fait aléatoires, viennent se fondre pratiquement dans 20 la cavité concentrique centrale, l'avantage essentiel du fil technique suivant l'invention réside donc dans le fait que la zone marginale du fil, où la résistance mécanique est très élevée, n'est pas perturbée et que la mince cavité continue se trouve dans la partie centrale du fil dont l'influence sur la résistance totale 25 du fil est minimum, la charge spécifique admissible pour le fil technique suivant l'invention est donc pratiquement constante sur toute la longueur du fil - quelle que soit la section - et de ce fait, d'une manière tout à fait générale, beaucoup plus élevée que pour les monofils fabriqués suivant les procédés connus jusqu'à 30 présent. De plus, cette charge admissible peut être déterminée à 11avance. Dans la pratique, il s'est révélé avantageux de faire en sorte que la cavité continue se trouvant au centre du monofil, occupe une surface variant entre 0,2 et 15% de la surface totale du 35 fil, suivant la matière utilisée, la fabrication du fil technique suivant l'invention est particulièrement avantageuse lorsque la cavité centrale se présente une surface représentant entre 0,5 et 10% de la surface totale de la section du fil. Pour la plupart des usages techniques, il est avantageux 4B que le fil présente une section annulaire. .. ^ BAD qfuqinai. | 69 16572 4 2009097 Exemple 1 On réalise en polypropylène un fil technique présentant un diamètre nominal de 2mm. Pour cela, on utilise une boudineuse * m équipée d'une filière comportant une ou plusieurs buses circulaires 5 pour la fabrication de monofils. Le diamètre intérieur d'une telle buse est égal à 10mm. Concentrique à l'axe de la buse, on dispose un petit tube dont le diamètre extérieur est égal à 1mm et dont le diamètre intérieur est égal à 0,5mm. L'intérieur de ce petit tube est mis à l'air libre« 10 Le monofil chaud et encore plastique sortant de la filière présente un diamètre extérieur d'environ 10mm. Le canal coaxial présente un diamètre d'environ 0,6mm en raison de l'effet de succion se produisant à l'extrémité du petit tube dont le diamètre est égal à 1mm. A une distance de 80mm de la filière, le monofil 15 chaud pénètre dans un bain de refroidissement. Le fluide de refroidissement utilisé est de l'eau à une température d'environ 40 à 50°C. La vitesse de tirage du monofil est choisie de façon que le diamètre extérieur soit égal à 5>3mm, après la solidification du polypropylène. Le diamètre intérieur de la cavité continue formant 20 le canal est, dans ce cas, encore égal à environ 0,3mm. Après sa sortie du bain de refroidissement, le monofil solidifié est étiré dans un rapport de 1 à 7 en passant dans une zone à air chaud. Le diamètre extérieur du monofil ainsi traité est maintenant égal à 2mm et celui de la fine cavité coaxiale à envi-25 ron 0,01# - 0,015mm. En comparant la section totale du fil à la section de la cavité, cela donne environ le rapport 267 i 1 ou encore, en d'autres termes, que la section du canal est sensiblement égale à 0,37% de la section totale du fil. Exemple 2 30 On élabore en polyamide 6 un fil technique qui présente un diamètre nominal de 2mm. Pour cela, on utilise une boudineuse dont la tête est munie d'une filière comprenant une ou plusieurs buses de section circulaire pour élaborer des monofils. Le diamètre intérieur d'une buse est égal à 8mm. Un petit tube disposé de fa-35 çon coaxiale dans chaque buse présente un diamètre extérieur de 2,5mm. L'intérieur de ce petit tube est mis à l'air libre et présente un diamètre d'environ 1,5mm. Le fil encore chaud et plastique présente immédiatement en aval de la filière un diamètre de 8mm, alors que le canal coa-40 liai n'a plus qu'un diamètre d'environ 2mm en raison de l'effet de 69 16572 5 2009097 succion se faisant sentir à l'extrémité du petit tube de 2,5mm. A une distance de 60mm de la filière, le monofil chaud pénètre dans un bain de refroidissement qui est de l'eau à une température d'environ 20 à 40°C. 5 La vitesse de tirage du monofil est choisie de façon que le diamètre extérieur du fil soit égal à 4mm après la solidification du polyamide. A ce moment, le canal longitudinal présente encore un diamètre intérieur d'environ 0,4mm. Après sa sortie du bain de refroidissement, le monofil est étiré dans un rapport de 10 1 à 4 dans line zone à air chaud. Le diamètre extérieur du fil technique ainsi élaboré est égal à 2mm et celui du mince canal coaxial à environ 0,2mm. Ceci correspond environ à un rapport de 100 : 1 lorsqu'on compare la section totale du fil à la section du canal coaxial. En d'autres termes, la section de la cavité in-15 térieure ou canal est donc égale à environ 1% de la section totale du fil. Par conséquent, la charge admissible pour le fil de polyamide n'est que de 1% inférieure à celle d'un monofil massif de structure idéale et présentant le même diamètre extérieur. Exemple de comparaison 20 Au moyen d'une boudineuse munie d'une tête dont la filière comporte une ou plusieurs buses circulaires pour l'élaboration de monofils, on élabore un monofil de polyamide 6 présentant un diamètre nominal de 2mm. Le diamètre intérieur d'une des buses est égal à 8mm. Dans ces buses, il n'est pas prévu de petit tube mis 25 à l'air libre. La matière chaude et encore plastique qui sort de la buse est traitée dans l'exemple 2. Le monofil ainsi élaboré présente après son étirage un diamètre légèrement supérieur à 2mm. La plus grande vacuole qui a pu être déterminée sur toute la longueur du 30 monofil occupe une section égale à 49»2% de la section totale du monofil. Il en résulte que la charge admissible pour le monofil de comparaison est inférieur de 49*2% à la charge.admissible pour un monofil massif de structure idéale et présentant le même diamètre. 69 16572 2009097 REVENDICATIONS 1°) Fil technique ou monofil en matière thermoplastique, caractérisé par une cavité continue sensiblement coaxiale àont la section est sensiblement constante et représente 0,2% à 15% et de préférence 0,5% à 10% de la section totale du fil. 2°) Fil technique suivant la revendication 1, caractérisé par une section annulaire du fil.