Brevet FR2020266A1 — publié le 19700710

La présente invention concerne des fibres textiles discontinues ainsi qu'un procédé de fabrication de telles fibres. Jusqu'à présent, on a utilisé le plus fréqueflent des métiers de filature à anneau pour la mise en oeuvre de procédés de filature. Cependant, les maxima possibles de productivité à l'aide d'un métier de filature à anneau sont sur le point d'atteindre une valeur que l'on ne pourra guère dépasser en raison de la nature 2Xme d'un tel métier et, plus précisément, du fait que la vitesse d'un eurseur sur l'anneau et la vitesse du bobinoir comportant une broche rotative sont autant de facteurs qui rédui- sent la productivité. En remplacement du métier de filature clas- sique, on utilise depuis quelque temps une installation de fila ture dans laquelle agissent des forces pneumatiques, en d'autres termes, un mêtier de filature ouvert en bout.Dans un tel métier, de filature ouvert en bout, qui est caractérisé par une sépara- tion entre les opérations de torsion et de bobinage, il est inu tile d'incorporer un nécanisie complexe de torsion à à anneau et curseur et des rouleaux lourds de bobinage tournant à grande vitesse. De ce fait, le étier de filature de ce type possède une plus grande productivité.Un facteur essentiel pour le fonction nement efficace d'un métier de filature ouvert en bout est l'in terruption de la continuité entre un courant de matière fibreuse brute alimentant le métier et un courant de filé forné dans la machine ; c'est d'ailleurs pour cette raison que l'appareil est appelé Métier de filature ouvert en bout". De nombreuses suggestions ont déjà été faites pour interrompre la continuité en- tre le courant de fibres brutes et le courant de filé.La tech- nique utilisée pour cette rupture de continuité présente une importance primordiale, à tons les stades du procédé, et est l'un des facteurs principaux qui régissent la qualité du filé forné. Comme on l'a dit plus haut, dans une installation de filature ouverte en bout, les fibres constituant un faisceau continu s ont libérées à l'intérieur de la chambre de filature et sont ainsi séparées du filé en cours de formation, après quoi ces fibres sont de nouveau regroupées et forment ainsi le filé recherché. Dans une installation de filature de ce genre, on doit prendre en considération plusieurs facteurs dont l'importance est grande et qui sont la force de frottement entre les fibres dans le faisceau ( c'est-à-dire la résistance à la force d'ar= rachement des fibres du faisceau), un frottement visqueux entre les fibres et l'air (crest-à-dire la résistance des fibres à l'air), l'uniformité de la séparation, l'ouverture et la mise en suspension des fibres, etc.Quand les fibres sont arrachées du faisceau (qui peut être un boudin ou un ruban) et sont introduites dans la chambre de filature, chaque fibre individuelle doit être retirée efficacement et rapidement et doit être mise, en suspension séparément dans une ligne droite ; s'il n'en est pas ainsi, on obtient un nombre important de fibres flottantes et de fibres accrochées, aboutissant à des fluctuations et à des pertes de régularité de la distribution des fibres dans la chambre de filature, sans parler des cassures et des défauts d'unifor- mité du filé ultérieurement formé. Dans les installations de filature ouvertes en bout du type usuel, on n' a jamais étudié de façon suffisante ces fac- teurs primordiaux et par conséquent on n'a jasais réussi à obtenir un filé uniforme dans des conditions régulières. Ainsi l'industrie a grand besoin de fibres textiles discontinue, s, destinées à la filature dans un métier ouvert en bout st de nature à surmonter les inconvénients mentionnés. En conséquence, l'invention a pour objet principal es fibres textiles synthétiques discontinues convenant pour la fabrication de filés qui possèdent des propriétés supérieures; ce fibres assurant une distribution plus régulière à la chambre de ilature dJEn métier ouvert en bout, en l'absence de toute fluctuation. Les fibres textiles discontinues de ce type permettent de réduire considérablement la fréquence des cassures du filé @t le3 irrégularités du produit et augmentent très notable- ment le débitdde production, lorsqu'on utilise ces fibres pour alimenter un métier de filature ouvert en bout.Enfin l'invention vise à fournir un procédé de fabrication de fibres textiles discontinues qui se prêtent à la filature sur un métier ouvert en bout et qui permettent d'obtenir des filés possédant des propriétés améliorées. Pour accomplir les buts énoncés ainsi que d'autres qui ressortiront à la lecture de la description ci-après, l'in Invention fournit des fibres-textiles discontinues qui conviennent pour la filature sur un métier ouvert en bout qui sont composées de filaments synthétiques frisés et qui possèdent des propriétés caractéristiques exprimées par l'équation suivante : 1,6 x 10-1 (Cn - 12,5)2 + 1,1 x 10-1 (Ci - 11)2 + 3,27 x (Cr - 52,5)2 + 6,25 x 102 ( s - 0,36)2 + 6,25 x 102 ( d -0,28)2 D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite ci-après en se référant au dessin annexé dont la figure unique est une vue schématique en élévation, partiellement en arrachement, d'un mode de réalí- sation représentatif du métier de filature ouvert en bout. Sur ce dessin, un faisceau 1 d'une matière fibreuse brute est amené à l'aide d'un rouleau d'alimentation 3 à une entrée de guidage d'un tube distributeur 5 à travers lequel le faisceau est entraîné dans un courant d'air pour déboucher dans une chambre de filature 4. Sur son trajet, entre le tube distri- buteur 5 et la chambre de filature 4 qui est entraînée en rota tion à grande vitesse, la matière fibreuse constituant le faisceau 1 est d'abord libérée et e'isufte regroupée en une mèche de sorte qu'on obtient un filé continu. Le filé est retordu et est extrait de la chambre 4 à l'aide d'un rouleau 7 pour passer à travers des détecteurs 6 de cassures du filé, après quoi il est bobiné sur un tambour 8 en forme d'un gâteau. Les fibres synthétiques qui conviennent pour l'inve@- tion peuvent être en polyamides, polyesters, polyacrylonitriles, polyéthylènes, polypropylènes, etc. ou peuvent être des mélanges de deux ou plusieurs des produits indiqués. De plus, les fibres synthétiques doivent être frisées. L'une des raisons du frisage des fibres discontin@e@@ c'est-à-dire de la matière fibreuse brute alimentant le métier de filature, est l'établissement de la cohérence nécessaire e@ tre les fibres et, par voie de conséquence, une amélioration des propriétés de manutention des fibres pendant la filature. Le frisage des fibres discontinues est d'une importance parti culière dans les procédés d'ouverture et d'épluchage, le procédé de cardage, etc., et en fait il est très difficile de former une nappe ou un ruban cardé à partir de fibres discontinues qui ne sont pas frisées. Au contraire, l'importance du frisage est moindre pour les procédés d'étirage, de boudinage et de fi lature fine.Par exemple, la présence du frisage dans une fila- ture fine se traduit par l'augmentation du nombre de fibres flottantes et, tout spécialement dans la filature sur un méti@r ouvert en bout, le frisage provoque une irrégularité d'@ntrodne- tion des fibres discontinues dans la chambre de filature, de sorte que les cassures et las défauts de régularité dans le filé seront plus fréquents, En conséquence, on préfère un frisage qui se maintient régulièrement pendant la première partie du cédé de filature et qui disparatt presque complètement au cours du stade de filature fine. Au cours de la production d'un filé à partir de fibres synthétiques discontinues, les fibres sont soumises à de nom- breuses opérations complexes qui ont été indiquées plus haut qui sont de règle aussi bien avec un métier de filature à anneau qu'avec un métier ouvert en bout. Au cours de la filature une matière fibreuse ou un faisceau de fibres subit de nombre@ ses transformations. Les propriétès des fibres discontinues @@ mentant le procédé de filature doivent se conformér aux demauf du procédé, afin qae la matière fibreuse puisse passer facile- ment par tous les stade du procéda et entre finalement transfor mée en un filé d'une qualité satisfaisante.Lans un procédé @ filature fine et s@rt@ut quard @@ @@@édé se fait sur un met@@ ouvert en bout, en d@@t @a@ @@em@@@ réd@ire @u st@ict @inin@ le nombre de fibre@ f@@t@antes dans @@ tube de distribution - 'rec ruivor$. -v- -- - --- - - - l - An @ou@ @@ @@@ @@@@@sec @one@@nant le b@es @tbétiques @i@@@@t@@@@@, p@@séient une meilleure aptit @ux di@ers traite@@pts pvéc@risés @@@portant la filature @u@ @@ m@ti@r @@@@r @ @ @@ @@@ @@ @'@l@@ @ir @ filé d@ @ @lité s@@érieur@ l@ @ @@ le@@@ @@@ con@tatec que le @@@ @@ @@i (@.) @@@nt @ @@ f@i@ @@ (@@), l @ c @ @ @@@ @@e@té @@@ (C,) le @@eff@@ient statiqu@ @@@tte @ ( @) @@ @ @@@'cient @y@@ique de fr@ttement ( @@@ @ @@@ @@@@ét@ @ti@@ @@@t les fa@@eurs dom@ @@ l @eff@@ @ @@ @@@ @ture @untent de la filature un@ un métier ouvert en bout et pour la qualité du filé ; d'autre part, ces facteurs doivent être compris entre certaines limites et doivent tre dans un rapport mutuel régulier, si l'on veut aboutir aux résultats de la présente invention. Ces considérations théoriques ressortiront clairement dans les exemples ciaprès. On détermine les-propriétés caractéristiques précitées selon la Section 11, Paragraphe 5 et Section 12, Paragraphe 5 des normes industrielles japonaises (JIS, L1074-1965). Ces normes JIS sont les suivantes Paragraphe 5, il 1 : le nombre de frisures (Cn) est le nombre qu'an relève sur une longueur de 25 mm après avoir taré l'échantillon avec un poids initial de 2 mg/denier. Paragraphes 5, 11, 2 et 5, 11, 3 : après l'applica- tion de ce poids initial de 2 mg/denier, on mesure la longueur de l'échantillon (longueur "a"). On ajoute ensuite un poids de 50 mg/denter et on mesure la longueur de l'échantillon (longueur "b") 30 minutes plus tard. On enlève ensuite tous les poids et, après avoir laissé l'échantillon au repos pendant 2 minutes, on remet le poids initial de 2 mg/denier et on mesure encore une foie la longueur de l'échantillon (longueur "c").Le pourcentage de frisage (Ci) et le coefficient d'élasticité du frisage (cor) sont définis par les équations Ci (%) P (b - a/b) z 100 Or (%) = [(b - c)/(b - a)] z 100 Paragraphe 5, 12 : on utilise un appareil de détermi- nation du coefficient de frottement du type radar. Après avoir préparé un échantillon en vue d'un rétablissement de l'humidité d'équilibre, on l'ouvre entièrement pour former un ruban uni- forme et on enroule ce ruban sur un cylindre de manière que lez fibres individuelles du ruban soient parallèles à l'axe du cy lindre.On attache un poids de 100 mg à chaque extrémité d'une fibre, que l'on prélève au hasard dans l'échantillon indiqué. On suspend la fibre sur le ruban cylindrique et on fixe une ex trémité de la fibre au crochet d'un dispositif d'équilibrage de torsion. On mesure le coefficient statique de frottement ( s) à partir d'une indication de poids apparaissant dans l'appareil d'équilibrage de torsion à l'emplacement de la rotation du cy lindre, par suite de la tension supplémentaire sur l'appareil d'équilibrage. On mesure le coefficient dynamique de frottement à partir d'une indication de poids sur l'appareil d'équilibrage de torsion quand les deux. extrémités de la fibre sont mainte- nues en équilibre avec une rotation du ruban cylindrique à une vitesse périphérique de 90 cm/minute.On détermine le coefficient statique ou dynamique de frottement par l'équation s ou d = 0,733 log (W/W - m) dans laquelle W (mg) représente le poids ajouté aux deux extrémités de la fibre et m (mg) représente le poids indiqué par l'appareil d'équilibrage de torsion0 On a déjà dit. que le frisage,dans les fibres discon- tinues destinées à la filature doit conserver sa forme pendant les opérations d'ouverture et d'épluchage et. pendant 9e cardage, niais ce frisage doSt pratiquement disparaître au cours de la filature fine car s dans ce dernier procédé, le frisage constitue un obstacle certain pour la manutention.Compte tenu de ces considérations, la Demanderesse a fait des recherches pour trouver un procédé adéquat permettant l'introduction d'un frisage dans des fibres discontinues d'origine synthétique, frisage qui répond auz. caractéristiques indiquées, et la Demanderesse a ainsi pu se rendre compte qu'il fallait, après le frisage, soumettre les fibres à un fixage r..ar la chaleur dans des conditions précises. Ces conditions concernent la température qui doit être comprise entre 100 et 115 C. Le fixage par la chaleur à une tenpera- ture comprise dans cet intervalle permet de supprimer les cas- sures dans le filé, les irrégularités du produit et l'augmenta- tion du retrait du filé. Pour. exécuter le frisage selon l'invention,on peut frire appel à une technique qui utilise une botte à friser, une lame de couteau, un dispositif de fausse torsion, un dispositif de torsion ou tout autre dispositif d'un modèle connu. En ce qui concerne le fixage par la chaleur, on préfère qu'il se déroule dans une atmosphère sèche et pendant une durée bien déterminée et plus précisément, dans un courant d'air chaud pendant un i- nimum de 10 minutese il serait probablement inexact d'affirmer que les propriétés améliorées des fibres textiles discontinues selon l'invention ne peuvent être obtenues qu'avec les fibres synthétiques indiquées provenant du procédé spécifié. En effet, on pourrait aboutir aux mêmes résultats en adaptant un appareil, des conditions opératoires et une matière première à un mode de production de fibres discontinues de nature à satisfaire aux objectifs généraux et aux enseignements de l'invention. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 On utilise des fibres discontinues en un polyester, titrant 1,5 deniers et présentant une longueur de 38 mm, dont les propriétés caractéristiques sont résumées dans le tableau I ci-après. On fait passer ces fibres successivement par un stade d'ouverture et d'épluchage, un stade de cardage, deux stades d'@ tirage, un stade de boudinage et enfin un stade de filature fine sur un métier ouvert en bout. L'aptitude au traitement et la qualité du filé sont résumées dans le tableau Il. TABLEAU I No. Cn Ci Cr Ad 1 12,4 11,8 81,7 0,325 0,419 2 12,7 13,1 84,0 0,332 0,440 3 9,6 7,3 52,1 0,317 4 12,8 12,0 54,0 0,277 0,342 5 13,3 14,5 83,4 0,313 0,412 TABLEAU II Aptitude au traitement Nombre de cassures pendant la première du filé au cours de Régularité partie du procédé de la filature fine du filé filature (par 1000 heures de N broche) (U %) 1 bonne 380 15,1 2 bonne 540 15,6 3 mauvaise 62 13,3 4 bonne 55 13,3 5 bonne 747 16,8 On peut voir à l'examen de ce tableau II que le@ tillons Nos 1, 2 et 5 ne sont pas avantageux par suite d@ croissement du nombre de cassures du filé et du manque de lari@é des filés au cours de la filature fine.L'échantile N 3 n'est également pas avantageux car l'aptitude au trai@@@ pendant la première partie du procédé de filature est moi@@ @@ ne, surtout du fant de l'instabilité introduite dans la n@ppe, le ruban cardé ou le ruban de filature, bien que la fréquence des cassures du filé et l'irrégularité du filé soient toutes der réduites. Avec l'échantillon N0 4 on obtient des résultats satisfaisants à tous les stades du procédé. EXEMPLE 2 On effectue les mêmes essais que dans l'exemple 1 sur des fibres discontinues en polyamide, titrant 1,5 deniers et ayant 38 mm de longueur. Les propriétés caractéristiques des é- chantillons sont indiquées dans le tableau III. TABLEAU III No. Cn Ci Cr d s 6 13,1 10,2 65,8 0,292 0,368 7 14,2 13,1 54,3 0,283 0,344 8 13,8 12,0 81,0 0,317 0,392 9 10,6 10,1 64,7 0,320 0,416 10 11,6 10,4 77,8 0,302 0,381 On fait passer ces fibres successivement par un stade d'@uverture et d'épluchage, un stade de cardage, deux stades @@ tirage, un stade de boudinage et enfin un stade de filature fin@ @@@ un @étier ouvert @@ bout. L'aptitude au traitement et la q lité filé sont résumées dans le tableau IV. TABLEAU IV Aptitude @@ ti@i@@@@t @@@@@s de ca@@sures pendant la pre@ière du filé au cours de Régular parti@ du @@dc@dè du @a fileture @ine du @@@ filature (par 1000 herpes de No. broche) (U %) bonne @1 13,@ 7 bonne 216 14,2 8 bonne 304 17,1 9 mauvaise @77 15,@ 10 bonne 458 16,3 Il re@cer le @ @lea@ u@@ les éch@@tillons Nos @ @@ @ et 10 de sont @@s @@@ti peux @@r suite de l'accroissement de @omi@e de @@s@ur@@ @@@@@ de la filature fin@@ Seuls l'é @b@@til@or @e 6 de@@ @ @@ @@@@ltate satisfaisants On prépare @@@ @@l@ @@@@@ @r@@ @il @é@i l @ @ir@ e la chaleur installé en aval du dispositif de frisage lors de la fabrication des fibres discontinues. EXEMPLE 3 Â l'aide des essais décrits plus haut ainsi -que de nombreux autres essais, la Demanderesse a pu déterminer avec beaucoup de sQreté les limites les plus avantageuses des propriétés caractéristiques des fibres discontinues ; d'autres essais concernant les rapports les plus avantageux entre ces diverses propriétés ont permis de déterminer. les degrés autorisés de fluctuation desdites limites ; c'est ainsi qu'on sait mainte- nat qu'un paramètre Y, défini par l'équation ci-après, constitue l'indice le plus probant pour évaluer les rapports en question. Y = 1,6 x 10-1 (Cn - 12,5)2 + 1,1 x 10-1 (Ci - 11)2 + 3,27 x 10-3 (Cr - 52,5)2 + 6,25 x 102 ( s - 0,36)2 + 6,25 x 102 ( d - 0,28)2 On détermine la valeur Y pour -les divers échantillons précédents et on obtient ainsi les données pertinentes qui sont résumées dans le tableau V. T & liEAU V N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Y 6,31 9,32 4,07 0,34 6,94 0,84 1,12 4,53 4,11 2,99 On voit dans ce tableau que les échantillons 4 et 6 qui possèdent la meilleure aptitude au traitement et qui four niassent des filés ayant la meilleure qualité (voir tableaux I à IV), sont ceux dont la valeur Y est la plus faible.A la sui te d'une recherche plus poussée concernant le rapport entre la valeur Y et l'aptitude au traitement pendant la première partie de la filature ainsi que les cassures et les irrégularités du filé au cours- de la filature fine, on a pu conclure qu'on obtient les meilleurs résultats globaux, à tous les stades de fi lature sur un métier ouvert en bout, quand la saleur Y est inférieure à l'unité. A ce propos on indiquera que la valeur Y calculée à partir des propriétés caractéristiques des diverses fibres textiles discontinues, en polyamides ou en polyesters, que l'on trouve à l'heure actuelle sur les marchés, est toujours supérieure à l'unité et il est impossible de se procurer des fibres dont la valeur Y est inférieure à l'unité. Dans le cas de nom- breuses fibres synthétiques discontinues, que l'on fabrique en apportant certaines modifications à la température du fixage par la chaleur qui fait suite au procédé de filature et d'étirage, à la température du fixage par la chaleur après frisage et à la nature des agents d'huilage qu'on utilise dans la filature, on n'a pu trouver qu'assez rarement des fibres dont la valeur Y est inférieure à 1. EXEMPLE 4 On soumet aux stades de filatures détirage et de fri- sage du téréphtalate de polyéthylène ayant une viscosité intrinsèque de 0,66. Les fibres présentent 12,8 frisures par 25 et un pourcentage de frisage de 12,0. On effectue le fixage par la. chaleur à des températures de 90 C, 105 C et 1200C pendant 20 minutes dans un courant d'air chaud et on découpe les produits en brins discontinus. On envoie ces fibres dans un appareil d'ouverture et d'épluchage, puis dans une cardeuse, ensuite à deux reprises dans un dispositif d'étirage, puis dans une boudineuse et enfin dans un métier de filature fine. Les cassures du fil, la régularité du filé et le retrait dans l'eau bouillante sont indiqués dans le tableau VI. TABLEAU VI Temp.de Nombre de cas- Coeffi- Régula- Retrait dans fixage sures en fila- cient d'é- rité du l'eau bouil par la ture ouverte lasticité filé lante chaleur en bout (par du frisage N ( C) 1000 heures de (%) (U %) (%) broche) 1 90 43 50 13,1 4,7 2 105 55 54 13,3 3,4 3 120 124 61 15,1 2,4 les échantillons Nos 1 et 3 dont 4a valeur Y est supérieure à 1, sont, de toute évidence, moins bons que l'échantillon 2 dont la valeur Y est inférieure à 1 (soir nombre de cassures et coefficient d'élasticité du frisage). De plus, l'échantillon N 1 subit un plus fort retrait dans l'eau bouillante alors que l'échantillon N03 présente une plus forte irrégularité dans le filé. REVENDICATIONS 1. Fibres textiles discontinues qui conviennent pour la filature sur un métier ouvert en bout, caractérisées en ce qu'elles sont composées de fibres synthétiques et possèdent des propriétés caractéristiques répondant à l'équation suivante : 1,6 x 10-1 (Cn - 12,5)2 + 1,1 x 10-1 (Ci - 11)2 + 3,27 x 10-3 (Cr - 52,5)2 + 6,25 x 102 ( s - 0,36)2 + 6,25 x 102 ( d -0,28)2 coefficient d'élasticité du frisages le coefficient sta- tique de frottement et le coefficient dynamique de frottement. 2. Procédé de fabrication de fibres textiles discontinues selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet lesdites fibres synthétiques discontinues à un fixage par la chaleur à une température comprise entre 100 et 115 C, apres le frisage.