Brevet FR2003917A1 — publié le 19691114

Dans la fabrication de monofils assez épais (diamètre depuis environ 0,1 mm) à partir des polymères synthétiques linéaires qui sont, par exemple, façonnés à partir de la masse, fondue, les matières premières sont filées à l'aide d'une boudi-5 neuse dans un "bain liquide, dans lequel le monofil est refroidi et ainsi se solidifie de l'extérieur vers l'intérieur. Pour de nombreuses applications, par exemple, pour la transformation en tissus, une bonne rondeur du monofil est exigée ; à cet effet, il est très important que le fil soit traité et guidé dans le 10 bain de refroidissement avec une particulière attention, tant qu'il est encore mou et plastique, afin d'éviter des déformations de la section, qui ne peuvent plus être égalisées lors du traitement ultérieur. Dans de nombreuses publications sont décrits des pro-15 cédés de fabrication de monofils de section circulaire. 11 a été recommandé, par exemple, de filer un polyester ayant une viscosité à chaud de 4500 à 12.000 poises à 280°C et d'étirer le monofil après refroidissement (demande de brevet japonais n° 290/66 mise à l'inspection publique). 20 La température du bain de refroidissement utilisé a une importance particulière sur les propriétés du fil (demande de brevet de la Bépublique Fédérale d'Allemagne mise à l'inspection publique DAS 1.256.150). A ce propos, il a été également déjà proposé de filer à 500°C des fils en polytéréphtalate d'é-25 thylène glycol ayant des valeurs de denier à partir de 500 afin d'obtenir une section ronde, la température du bain de solidification devant se trouver au-dessus du point de transition du second ordre, par exemple à 90°C (demande de brevet japonais 25*208/65 mise à l'inspection publique. 50 En outre, on sait que, lors de la fabrication de mono fils à partir de polyesters aromatiques de haut poids moléculaire, la température du fil à l'endroit du premier changement de direction dans le bain de refroidissement doit se trouver proche du point de transition du second ordre du polyester. De plus, 55 il doit être avantageux de monter la poulie de déviation utilisée de façon mobile sur un ressort spiral (demande de brevet de la Bépublique Fédérale d'Allemagne mise à l'inspection publique DAS 1.191.929). Il a cependant été constaté que ces mesures sont toutes 4-0 insuffisantes, quand on pose de très grandes exigences au sujet 69 07316 2 2003917 de la rondeur et de la régularité du diamètre du monofil, surtout du fil de polyester obtenu à partir de la masse fondue, fil dont l'intérieur, au moment du passage sur la première poulie d'inversion, malgré le bain de refroidissement, est encore 5 mou et facilement déformable, de sorte que des déformations apparaissent sans cesse. Gela est valable surtout pour les fils épais pour lesquels une durée de solidification plus longue est nécessaire. Ils sont encore en partie plastique, quand ils sont passés sur la première poulie de guidage, de sorte que 10 l'aplatissement du fil du côté du contact ne peut pas être empêché» L'orientation transversale des molécules qui se produit lors du refroidissement de monofils épais présente une symétrie circulaire pour un fil idéal. Lors des déformations, cette symé-- trie est détruite, de sorte que lors d'un traitement ultérieur, 1-5 par exemple lors de l'étirage, du retrait et de la fixation,des irrégularités apparaissent. La Demanderesse a trouvé que l'on peut fabriquer des monofils remarquablement ronds à partir de hauts polymères linéaires synthétiques par filage à travers des trous ronds de filière 20 dans un bain liquide et un changement de direction des fils fraîchement filés dans le bain sur leur trajet vers l'organe récepteur à l'aide d*im dispositif de changement de direction constitué par un organe de guidage mobile, qui conduit les fils, dans le bain liquide, suivant la courbe librement décrite par 25 eux sur leur trajet en direction de l'organe récepteur, dans des gorges de guidage en forme de coin arrondi dont les rayons au fond sont ceux des fils non étirés, une gorge de guidage étant prévue pour chaque fil. Comme dispositif de changement de direction, on utilise avantageusement une roue aisément mise 30 en rotation dont le diamètre correspond à la courbe décrite librement dans le bain liquide par les fils sur leur trajet en direction de l'organe récepteur et qui guide les fils suivant cette courbe dans des gorges en forme de coin arrondi, dont les rayons de courbure au fond sont ceux des fils non étirés, une 35 gorge de guidage étant prévue pour chaque fil. Suivant une autre forme de réalisation avantageuse du procédé de l'invention, on utilise comme dispositif de changement de direction un agencement de plusieurs rouleaux, plus petits à axes parallèles, aisément mis en rotation qui guident 40 les fils suivant la courbe décrite librement par eux dans le 3 2003917 69 07316 ^uuavi/ "bain liquide sur leur trajet en direction de l'organe récepteur dans des gorges de guidage en forme de coin arrondi dont les rayons de courbure au fond sont ceux des fils non étirés, une gorge de guidage étant prévue sur chaque rouleau pour chaque 5 fil- La présente invention a également pour objet un dispositif de changement de direction pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus de fabrication de fils ronds à partir de hauts polymères linéaires synthétiques. Ce dispositif comprend 10 une roue aisément mise en rotation dont le diamètre correspond à la courbe décrite librement par les fils dans le bain liquide sur leur trajet en direction de l'organe récepteur et qui comprend, pour guider les fils, des gorges de guidage en forme de coin arrondi, dont l'angle entre les flancs est de 0 à 30° et 15 dont les rayons de courbure au fond sont ceux des fils non étirés le nombre de gorges de guidage étant le même que le nombre de fils à dévier. Comme la roue de guidage selon l'invention devrait être particulièrement grande pour les fils plus épais, ces fils ne 20 décrivant librement dans un bain liquide suffisamment grand qu'une courbe très large, il est avantageux, dans ce cas, d'utiliser à la place d'une seule roue, plusieurs rouleaux plus petits, aisément mis en rotation, à axes parallèa, chacun des rouleaux correspondant à une petite roue de changement de direc-25 tion en ce qui concerne sa construction. Comme monofils qui conviennent pour le changement de direction selon l'invention, entrent en ligne de compte avant tout ceux obtenus à partir de polyesters et de copolyesters linéaires. Les composantes acides de ces polyesters sont par exem-30 pie : l'acide sulfodibenzoïque, l'acide sulfo-isophtalique, l'acide 4,4'-diphényle-dicarboxylique, l'acide isophtalique, et surtout l'acide téréphtalique ; les diols sont par exemple : l'éther bis-((3-hydroxyéthylique), le 2,2-diméthyl-propanediol, le 1,4 diméthylol-cyclohexane et surtout l'éthylène glycol ; 35 les polyesters préférés, sont le polytéréphtalate d'éthylène glycol et le polytéréphtalate de 1,4-diméthylol-cyclohexane. Comme les polyesters et les copolyesters de cette sorte ne sont pratiquement filés que par le procédé de filage à chaud, le bain liquide dans lequel s'effectue le changement de direction 40 sert de bain de refroidissement « 69 07316 2003917 Bien entendu, le procédé selon l'invention concerne aussi d'autres hauts polymères synthétiques linéaires comme par exemple les polyoléfines, le chlorure de polyvinyle ou beaucoup de polyamides (polycaprolactame, etc..)» qui sont 5 aussi essentiellement mis en oeuvre à partir de la masse fondue, de nêine que des polymères qui peuvent être façonnés par le procédé de filage au mouillé comme par exemple la plupart des poly-(3-lactames. Dans ce dernier cas (filage au mouillé) le bain liquide sert de bain de précipitation. Comme on l'a 10 déjà indiqué, on préfère cependant les polyester linéaires qui peuvent être mis en oeuvre par le procédé de filage à chaud. Ceux-ci sont filés, à l'aide d'une boudineuse, à l'état fondu, qui dans le cas du polytéréphtalate d'éthylène-15 glycol par exemple se trouve aux environs de 275 à 295°C. Le filage s'effectue verticalement à travers une filière à trous circulaires dans un bain liquide servant de bain de refroidissement (eau ou un autre liquide inerte vis-à-vis de la matière filée) dont la surface supérieure est éloignée de la filière 20 de quelques millimètres à quelques centimètres. La température du bain est comprise, de préférence, entre 60 et 90°C. Le changement de direction est effectué, suivant la grosseur du fil, après 10 cm (dans le cas de fils minces) jusqu'à 200 cm (dans le cas de fils épais), à l'aide du dispositif de changement 25 de direction selon l'invention. Les fils obtenus, une fois refroidis, sont étirés ensuite, de manière habituelle, par exemple aux températuresusuelles dans le rapport d'environ 1 à 4 jusqu'au rapport 1 à 6 environ pour les fils de polytéréphtalate d'éthylène-glycol, et sont fixés en admettant 50 ou non un retrait, suivant l'utilisation à laquelle ils sont destinés. Le bain de refroidissement doit évidemment être assez grand pour que le fil puisse être tiré, par dessus le bord du bain, sans contrainte et sans subir de déformations 35 internes, par l'organe récepteur monté à po:ste fixe. Le trajet du fil est fixé par la profondeur d'immersion avantageuse du fil déterminée à l'avance dans chaque cas, cependant seulement dans la mesure où il peut fixer lui-même sa courbure (naturelle) sans subir de déformations internes. Le guidage se produit 40 suivant cette courbure naturelle au moyen du dispositif selon 69 07316 5 2003917 l'invention. L'homme de l'art sait bien que cette courbure naturelle dépend, en plus de la surface et de la température du bain, de la profondeur d'immersion et de l'épaisseur du fil. La détermination de la courbure naturelle a lieu de la 5 meilleure façon à l'aide d'une simple expérience préliminaire, étant donné que la variation de l'importance de la courbure en fonction des quatre paramètres indiqués ne peut être obtenue que difficilement par une relation mathématique exacte. Les fils fabriqués selon l'invention conviennent 10 pour la fabrication ultérieure de filtres en papier, de bandes de transport et de tous autres articles possibles qui sont produits habituellement à partir de fils de matière plastique de cette sorte. Les défauts de rondeur des fils entraînent des défectuosités dans ces tissus de fils qui se détériorent 15 ensuite plus rapidement. Pour les toiles les irrégularités nuisent à la qualité du papier. Pratiquement les fils déviés selon l'invention éliminent les défauts de qualité qui sont la conséquence des irrégularités de rondeur. La description qui va suivre en regard du dessin 20 annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1a et 1b montrent le dispositif sous _ forme d'une roue 1 avec seulement une gorge de guidage 2 pour un seul fil, en vue de côté (figure la) et en plan 25 (figure 1b). La roue est aisément mise en rotation autour de son axe médian. Elle peut être en métal (de préférence un métal léger) ou en une autre matière, aussi légère que possible et résistant à la déformation, par exemple une matière plastique dont la forme résiste au bain et à la chaleur. 30 L'angle entre les flancs de la gorge 2 en forme de coin arrondi ne doit pas dépasser 30° et de préférence être seulement de 10 à 20°, avec une profondeur de gorge de 5 à 100 mm, de préférence de 10 à 50 mm. Le fond 3 de la gorge 2 doit être adapté le plus exactement possible à la section du fil 35 non étiré à guider. La référence 4 désigne simplement quelques évidements ronds dans la roue 1 qui permettent de diminuer le poids propre de la roue. La figure 2 montre une forme de réalisation du dispositif selon l'invention, qui convient pour un guidage uni-40 forme de plusieurs fils. La roue 5 également facilement rotable 69 07316 6 2003917 est en matériau léger et comporte plusieurs gorges de guidage 2. La figure 3 montre une forme de réalisation du dispositif selon l'invention qui est utilisé pour les mono-5 fils plus gros. Ici la roue unique des figures 1 et 2 est remplacée par plusieurs roues plus petites, entièrement semblables dans leur constitution aux roues des figures 1 et 2. L'agencement de ces plus petites roues 6 guide le fil '7 sans contrainte suivant la courbe qu'il aurait librement décrit 10 (courbe naturelle). Il va de soi qu'il n'est pas nécessaire que les roues 6 soient de même grandeur ; elles peuvent bien entendu être aussi de tailles différentes, il suffit qu'elles soient toujours disposées de façon que les fils ne soient pas guidés 15 suivant une courbe plus serrée que leur courbe naturelle et ne soient pas déformés autrement,L'organe récepteur du fil se trouvant à l'extérieur du bain de refroidissement n'est pas représenté sur les figures. EXEMPLE; 20 Une matière première de polytéréphtalate d'éthylène- glycol, ayant une viscosité spécifique de 0,8 (mesurée dans un mélange 3/2 de phénol-tétrachloro-éthane, à 25°C et à la concentration de 1 g pour 100 ml) est filé à 280°C (dans la masse) à l'aide d'une boudineuse avec une alimentation de 25 104 g/min à travers un trou de filière de 7 œhl de diamètre dans un bain d'eau dont la température est de 70°C. Ce fil est tiré à la vitesse de .5 m/minute et sa direction est changée après 1,2 m au moyen des dispositifs décrits par la suite, après quoi il est étiré dans un rapport de 1:4,8, de façon à 30 obtenir un diamètre final de 2,0 mm: a) la roue de changement de direction a un diamètre efficace de 200 mm (mesure au fond de la gorge),une profondeur de gorge de 25 mm, un angle entre les flancs de 15° et un arrondi du fond de la gorge de 2,2 mm de rayon. Gomme dans 35 ce cas le fond de la gorge correspond exactement au diamètre du fil non étiré et qu'aussi les dimensions de la roue sont choisies de la meilleure façon, le fil est obtenu avec une uniformité de rondeur aussi grande que possible. b) un rouleau fixe dont le diamètre efficace est de 40 30.mm et sur le pourtour duquel sont taillées des gorges qui 69 07316 7 20Ô3917 présentent en coupe la forme d'un demi-cercle de 3 em de rayon. En travaillant avec ce rouleau- fixe de trop petit diamètre il n'est pas possible d'éviter que le fil ne soit écrasé dans le sens de la largeur d'un côté et allongé du 5 côté opposé. En outre le fil subit un fort aplatissement dans la gorge de guidage qui n'est pas adaptée à son diamètre, étant donné qu'il repose seulement sur une génératrice. Pour évaluer les résultats des essais on détermine au microscope le diamètre minimum et le diamètre maximum des 10 fils non étirés tous les 10 cm en 10 emplacements. Le tableau suivant donne pour les deux essais les valeurs moyennes de chacune des 20 déterminations de diamètre, de même que la valeur moyenne entre le plus grand et le plus petit diamètre. Le quotient de la valeur moyenne de la différence par la 15 valeur moyenne du diamètre absolu est désigné par le terme "écart de rondeur". De plus sont indiqués les écarts quadratiques moyens (écarts types). Exemple a Exemple b Diamètre (4410 + 60)/" (4400 + 300) f*> 2° (100 + 50)/" (540 + 150) A écart de rondeur 0,023 0,123 Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équi-25 valents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. 69 07316 8 2003917 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de fils ronds à partir de hauts polymères linéaires synthétiques par filage à travers un trou rond de filière dans un "bain liquide et par un changement de 5 direction dans le bain des fils fraîchement filés sur leur parcours en direction de l'organe récepteur, à l'aide d'un dispositif caractérisé par un organe mobile de guidage qui conduit les fils, dans le bain liquide, suivant la courbe librement décrite par eux sur leur parcours en direction de l'organe ré-10 cepteur dans des gorges de guidage en forme de coin arrondi dont les rayons au fond sont ceux des fils non étirés, une gorge de guidage étant prévue pour chaque fil. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que comme dispositif de changement de direction est utilisée une 15 roue aisément mise en rotation, dont le diamètre correspond à la courbe décrite librement dans le bain liquide par les fils sur leur parcours en direction de l'organe récepteur et qui guide les fils suivant cette courbe dans des gorges en forme de coin, arrondi, dont les rayons de courbure au fond sont ceux des fils non 20 étirés, une gorge de guidage étant prévue pour chaque fil. 3- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise comme dispositif de changement de direction un agencement de plusieurs rouleaux, plus petits, aisément mis en. rotation, à axes parallèles, qui guident les fils suivant la 25 courbe décrite librement par eux dans le bain liquide sur leur parcours en direction de l'organe récepteur dans des gorges de guidage en forme de coin arrondi dont les rayons de courbure au fond sont ceux des fils non étirés, une gorge de guidage étant prévue sur chaque rouleau pour chaque fil. 30 4. Dispositif de changement de direction pour l'exécu tion du procédé selon les revendications 1 et 2 constitué par une roue aisément mise en rotation, dont le diamètre correspond à la courbe décrite librement, dans le bain liquide, par les fils sur leur parcours en direction de l'organe récepteur et qui com-35 prend pour guider le fil des gorges de guidage en forme de coin arrondi, dont l'angle entre les flancs est compris entre 0 et 30° et dont les rayons de courbure au fond sont ceux des fils non étirés, le nombre de gorges de guidage étant le même que le nombre de fils à dévier. 4-0 5» Dispositif de changement de direction, pour 11 exécu 69 07316 9 20Ô3917 tion du procédé selon les revendications 1 et 3, constitué par plusieurs rouleaux assez petits, aisément.mis en rotation, à axes parallèles, qui guident les fils suivant la courbe décrite librement par eux dans le bain liquide sur leur parcours en 5 direction de l'organe récepteur dans des gorges de guidage en forme de coin arrondi, gorges qui forment entre leursflancs un angle de 0 à 30° et dont les rayons de courbure au fond sont ceux des fils non étirés, chaque rouleau comprenant un nombre de gorges de guidage correspondant au nombre de fils déviés.