Brevet FR2029780A1 — publié le 19701023

i 2029780 La présente invention concerne des fibres en polypropylène possédant un pouvoir élevé de texturation et aussi des fibres faites, à partir de résines colorées à titre de matières premières. Il est de pratique courante, afin d'obtenir des fibres 5 possédant un pouvoir élevé de texturation, de filer des fibres ou filaments ayant une structure telle que des portions multiples de phases différentes soient unies les unes aux autres ( de telles fibres étant appelées "fibres composites" dans la suite ). On sait également que des fibres préparées à partir de 10 polymères oléfiniques tels que le polyéthylène, le polypropylène, etc., sont très difficiles à teindre car les molécules du polymère • fibrogène ne se combinent que difficilement avec un colorant, ou bien encore parce que de nombreuses molécules du polymère sont sous des états cristallins.».. 15 Afin de préparer des fibres à partir de polymères- oléfi niques ayant une coloration profonde, on a fréquemment recours à la technique consistant à filer ces fibres à partir de résines contenant déjà des pigments. La présente invention concerne des fibres composites qui 20 sont préparées à partir de résines spéciales de polypropylène renfermant des pigments. Les fibres composites selon l'invention comprennent deux couches. Ces couches s'étendent parallèlement à la direction longitudinale des fibres. De plus, ces couches sont assemblées 25 en juxtaposition ou du type à âme et gaine en relation asymétrique par rapport à l'axe des fibres. Une couche est composée d'une résine de polypropylène à haut degré de polymérisation contenant des pigments. La seconde couche est formée d'une résine de polypropylène à bas degré de 30 polymérisation qui est pratiquement exempte de pigment. On entend ir par "résine pratiquement exempte de pigment aussi bien une résine complètement exempte de pigment qu'une résine n'en contenant qu'une faible quantité (®e dépassant pas 0,5$ en poids). Aussi bien les fibrannes que les fibres longues, selon 35 l'invention, peuvent servir en filature. D'autre part, ces fibres peuvent être filées conjointement avec des fibres d'un autre type. Si on soumet les fils obtenus par filage à un traitement par de la vapeur d'eau chaude, on peut préparer des fils possédant des propriétés supérieures d'allongement et de retrait, un volume 40 relatif important et d'excellentes caractéristiques de toucher. 70 03153 2 2029780 A partir de ces fils, on peut confectionner des étoffes à poil, des tapis, des chandails, des chaussettes, etc,. possédant d'excellentes propriétés. Le pourcentage de retrait des fibres selon 11 invention est 5 de 20$ ou plus. Pour déterminer le pourcentage de retrait, on procède comme suit: on étire les fibres selon l'invention, on les coupe en longueurs de 51 mm et on utilise une cardeuse pour préparer des rubans cardés dont l'épaisseur correspond à un poids d'environ IO 4,28 g/mètre. Après avoir laissé au repos les rubans pendant 24 heures,. on les chauffe à une température de 100°C pendant une heure et on mesure le retrait des rubans. Ce retrait ne correspond pas à une réduction de la longueur réelle des fibres individuelles «als à un retrait apparent des rubans. 15 Ce retrait apparent des rubans est dû à l'ondulation ou à la texturation des fibres qui prennent un aspect finement ondulé ou une forme enroulée en spirale. Une étoffe à poil préparée à partir de fibres dont le pourcentage de retrait est inférieur à 20$ ne possède aucunedes 20 excellentes propriétés recherchées par l'invention. Pour la mise en oeuvre de l'invention, on prépare des fibres composites formées de deux couches en filant conjointement deux types de polypropylène ayant des degrés différents de polymérisation. On peut modifier certains polypropylènes pour obtenir 25 des polypropylènes de deux types différents, c'est-à-dire présentant des degrés de polymérisation qui ne sont pas les mêmes, par la mise en oeuvre de conditions différentes de filage ou de conditions différentes de décomposition thermique lors du traitement d'un seul et même polypropylène dans le cadre des divers stades de 30 filage. On obtient un effet plus prononcé si on utilise, pour la première couche des fibres, un polypropylène ayant une viscosité intrinsèque de 1,35 ou moins. On mesure la viscosité intrinsèque dans de la tétraline à 135°C. Il en est ainsi parce que le pour-35 centage de retrait thermique des fibres de polypropylène, dont la viscosité intrinsèque est de 1,35 ou moins et. qui ne .contiennent pas de'pigment, est moindre (cet aspect de l'invention..sera étudié plus loin à propos de la Fig.4). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 40 ressortiront de la description qui va en être faite ci-après en se référant aux dessins annexés sur lesquels: 70 03153 3 2029780 la Fig.l est un graphique montrant le rapport entre le pourcentage de récupération élastique et le rapport d'étirage des fibres de polypropylène ainsi que le rapport entre le pourcentage de retrait thermique et le rapport d'étirage; 5 la Fig.2 est un graphique identique à celui de la Fig.l mais concernant des fibres préparées d'un polypropylène qui contient 2$ en poids de rouge chromophtalique; la Fig.3 est un graphique montrant le rapport entre le retrait thermique et la concentration de pigment; et 10 la Fig.4 est un graphique montrant le pourcentage de retrait thermique de fibres de polypropylène en fonction de la viscosité intrinsèque. La Fig.l représente le rapport qui existe entre le pourcentage de récupération élastique et le rapport d'étirage de 15 fibres en polypropylène, ainsi que le rapport qui existe entre le pourcentage de retrait thermique et le rapport d'étirage. Pour obtenir ces diverses données, on a recours à un essai d'étirage en traction des fibres de polypropylène. On exécute cet essai à la température ambiante. Les échantillons soumis à l'essai sont des 20 fibres en polypropylène ayant un indice isotaetique de 99,5$ et une viscosité intrinsèque de 1,54, ainsi qu'un polypropylène dont la viscosité intrinsèque est de 1,20. Les pourcentages de retrait thermique sont des valeurs qu'on obtient lors d'un chauffage des fibres à 100°C pendant une heure. Quand on étire des fibres 25 composites préparées à partir d'un polypropylène dont la viscosité intrinsèque est de 1,54 et d'un polypropylène dont la viscosité intrinsèque est de 1,20 et'qu'ensuite on supprime la force appliquée, une texturation apparaît inévitablement par suite des pourcentages différents de récupération élastique en traction 30 des composants individuels des fibres. Comme d'autre part les pourcentages de retrait thermique des composants individuels des fibres sont également différents, les frisures ainsi obtenues peuvent être amenées à un état plus dense lors d'un traitement par la chaleur des fibres étirées. 35 La Fig.2 représente le rapport entre le pourcentage de ré cupération élastique et le rapport d'étirage des fibres de polypropylène ainsi que le rapport entre le pourcentage de retrait thermique et le rapport d'étirage, dans le cas d'un polypropylène qui contient 2$ en poids de rouge chromophtalique. Les fibres de 40 polypropylène dont la viscosité intrinsèque est de 1,20 et qui 70 03153 4 2029780 ne contiennent pas de pigment ont un pourcentage constant mais faible de retrait thermique, indépendamment du,rapport d'étirage. Au contraire, les fibres de polypropylène qui contiennent, un . pigment ont un .pourcentage de retrait thermique qui charpe forte-^ ment en fonction d'un changement du rapport d'étirage. Lorsque le-polymère contient un pigment, la différence,entre les pourcentages de retrait thermique des fibres de polypropylène ayant, respectivement, une viscosité intrinsèque de 1,20 et de 1,54, est relativement faible. Les fibres composites qu'on prépare à.partir jq. de deux types de polypropylène présentant des petites différences de pourcentage de retrait thermique, ne sont pas texturées d'une façon aussi parfaite même, après un traitement thermique des fibres composites. Il en résulte que, selon l'invention, si on veut obtenir des fibres fortement texturées, on prépare des fibres composites à partira la fois, d'un polypropylène ayant un faible degré de polymérisation et ne contenant pas une proportion de pigment suffisante pour agir notablement sur le pourcentage de retrait thermique des fibres et d'un polypropylène dont le degré de polymérisation est élevé et qui contient une proportion suffisante de 20 pigment. La Pig-3 indique que le pourcentage de retrait thermique des fibres de polypropylène renfermant du pigment en une concentration pondérale de 0,5$ ou moins est d'environ 10$ au maximum. Les particules de pigment se comportent comme des noyaux, de sorte qu'on observe la formation d'un grand nombre de petits cristaux sphérulitiques de polypropylène et que la densité de ce polypropylène augmente. On peut donc présumer que ce facteur influe sur le retrait thermique des fibres de polypropylène. La .Fig.4 indique la relation qui existe entre le pourcen-■jq tage de retrait thermique des fibres de polypropylène et la viscosité intrinsèque de ce polypropylène, en considérant, à titre comparatif, les cas d'incorporation d'un pigment et d'absence d'un pigment, respectivement. Cette Fig.4 montre que le pourcentage de retrait thermique des fibres de polypropylène dont la viscosité -y.- intrinsèque est faible subit une répercussion beaucoup plus importante du fait de la présence du pigment que c'est; lé cas pour des fibres de polypropylène dont la viscosité intrinsèque est élevée. On présume que puisque le polypropylène dont le degré de polymère hautement polymérisé, le pourcentage du retrait thermique des 2j.q fibres en polypropylène de faible viscosité intrinsèque subit une 70 031S3 5 2029780 10 15 forte répercussion du fait de la présence du pigment. L'invention permet d'utiliser des pigments très variés, parmi lesquels on mentionnera les oxydes de titane et de fer, des composés de cadmium, les noirs de carbone, les pigments outremer, les pigments de phtalocyanine, les pigments de quinacridone, les pigments azotques, etc.. Les pigments organiques influencent davantage le pourcentage de retrait thermique des fibres quKL le font les pigments minéraux, mais on peut cependant préparer des fibres texturées même en utilisant des pigments minéraux. On peut obtenir des fibres d'une excellente teinte en utilisant du polypropylène transparent, ayant un faible degré de polymérisation, à titre de l'un des déux composants résineux des fibres composites. Lorsqu'on prépare les fibres composites selon l'invention, en utilisant une concentration de pigment supérieure de plusieurs pourcentssà la quantité utilisée pour préparer les fibres colorées ordinaires, on aboutit à des fibres composites r dont la couleur possède la même profondeur que celle des fibres ordinaires préparées à partir d'une matière première résineuse renfermant déjà le pigment. 20 Les exemples non limitatifs suivants servent à illustrer 1"T invent ion. Exemple 1 On prépare des fibres composites du type dans lequel les deux composants sont juxtaposés dans le sens longitudinal des fibres, avec un rapport pondéral 1:1 entre les deux composants. Ces deux composants ou couches sont les suivants: la première couche (i) est en polypropylène dont la viscosité intrinsèque est de 1,54 et la seconde couche (II) est en polypropylène dont la visôosité intrinsèque est de 1,20, ces couches contenant du bleu de phtalocyanine en une proportion indiquée dans le tableau I ci-après. On étire les fibres ainsi préparées de 3,5 fois à une ■ vitesse d'étirage de 80 m/minute et à une température de 25°C. Le pourcentage de retrait des rubans confectionnés avec les fibres ainsi étirées est également indiqué dans le tableau I. Les fibres de l'échantillon A titrent 5,6 deniers, ont une torsion de 6,3 tours/cm (mesurée sur la longueur apparente des fibres), une résistance à la traction de 3*25 g/den. et un allongement de 88,2$. La nuance des fibres de l'échantillon A est un peu plus terne que celle des fibres de l'échantillon B. Après un chauffage 25 30 35 40 70 03153 6 2029780 à une température de 100°C pendant 10 minutes , les nuances des deux échantillons deviennent sensiblement les mêmes. L'indice isotactique du polypropylène utilisé est de 99,3$. 5 TABLEAU_I . Echantillon ÏË5® ÏÏl _ §ïL£lëîêSÎ _ i $1 couche (T) couche Cxf) rubans des A 2,5 0 36,7 B 1,25 1,25 -8,7 10 C 0 2,5 -2,7 D 0 0 34,7 20 Exemple g On prépare des fibres composites du type dans lequel les deux composants sont juxtaposés dans le sens longitudinal des fibres, avec un rapport pondéral 1:1 entre les deux composants. Ces deux composants ou couches sont les suivants: la première couche (i) est en propylène dont la viscosité intrinsèque est de 1,49 et la seconde couche (il) est en polypropylène dont la viscosité intrinsèque est de 1,15, ces couches contenant du rouge chromophtalique en une proportion indiquée dans le tableau II ci-après. On étire les fibres ainsi préparées de 3,3 fois à une vitesse d'étirage de 100 m/minute et à une température de 40°C. Lé pourcentage de retrait des rubans confectionnés avec les fibres ainsi étirées est également indiqué dans le tableau II. Les fibres de l'échantillon E ont une résistance à la traction de 3,11 g/den, un allongement de 95,2 % et une finesse de 6,1 deniers. La nuance des fibres de l'échantillon E est pratiquement la même que celle de l'échantillon F. TABLEAU II 25 30 35 Echantillon ?SEf5Hr_enjDigment ($1 $ de_retrait des couche (X) couche (il) • rubans E 2,0 0 32,8 F . 1,0 1,0 4,0 G 0 2,0 8,8 70 03153 7 2029780 On prépare un ruban" ayant 102 mm de longueur à partir d'un faisceau de fibres titrant 70.000 deniers, ces fibres étant celles de l'échantillon E. On prépare des fils (2 brins/36 deniers) par filage mixte de ce ruban avec des fibres de polypropylène p; (89 mm/3 deniers) dans un rapport pondéral de 1:1. On chauffe ces fils pendant 10 minutes avec de la vapeur d'eau à 105°C» Les fils ainsi obtenus ont un retrait de 25,3$.» un allongement de 28,3$ et une élasticité de 79,3$. Les fils sont volumineux * ( 2 brins/27 deniers). On tricote un chandail avec trois de ces j0 fils. Ce chandail se caractérise par son excellent volume relatif, des propriétés élevées d'allongement et de retrait et de bonnes propriétés de toucher. 70 03153 8 2029780 REVENDICATIONS 1. - Une fibre composite en polypropylène, colorée et susceptible de texturation, caractérisée en ce qu'elle possède une structure telle que la première,pastie consiste en polypropylène 5 présentant un degré élevé de polymérisation .et contenant des pigments et la seconde partie consiste en polypropylène présentant un faible degré de polymérisation et une viscosité intrinsèque de 1,35 ou moins, cette seconde partie étant pratiquement exempte d'un pigment et les deux parties étant unies en relation 10 asymétrique par rapport à l'axe de la fibre. 2. - Une fibre composite suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le pigment est choisi parmi un ou plusieurs des pigments suivants : l'oxyde de titane, l'oxyde de fer, les composés de cadmium, le bleu outremer, les noirs de carbone, les 15 pigments de phtalocyanine, les pigments de quinacridone et les pigments azoîques. 3- - Une fibre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première partie en polypropylène a une viscosité de 1,49 ou plus et contient, à titre de pigment, du bleu de phtalo-20 cyanine ou du rouge chromophtalique et la seconde partie en polypropylène a une viscosité intrinsèque de 1,20 ou moins et est exempte de pigment.