Brevet FR2029593A1 — publié le 19701023

i 2029593 La présente invention concerne un procédé pour la fabrication en continu de fibres à.partir de feuilles de polymères en particulier de feuilles de polyéthylène, polypropylène, polyester, polyamide, polyacrylonitrile, polytétrafluoréthylène ou chlorure de polyvinyle, par découpage d'une telle 5 feuille au moyen d'organes tranchants disposés perpendiculairement au sens d'appel de cette feuille et étirage. On connaît déjà des procédés suivant lesquels on divise ou fragmente la feuille en des éléments en forme- de fils , Cette;division ou cette fragmentation s'effectuent sous contrainte transversale, par exemple par torsion, friction 10 • sur rotafrotteur, par allongement transversal ou par passage sur des rouleaux à picots. Suivant ces procé-dés connus, on ne peut utiliser que des feuilles qui présentent une forte tendance à la fragmentation en brins, c'est-à-dire qui soient fortement étirées. En général, on ne peut guère envisager d'utiliser comme matière en feuilles que des polyoléfines. L'étirage important que 15 nécessite la feuille pour sa fragmentation en brins entraîne un faible allongement à la rupture des fibres ainsi fabriquées, ce qui est généralement indésirable pour les applications dans le domaine textile. Un autre inconvénient, rattaché au précédent, réside dans le fait que les fils ainsi fabriqués continuent à se fragmenter en cours d'usage, en raison de la persistance de leur 20 tendance à la formation de fibrilles, et à donner lieu ainsi à la formation indésirable de fibres flottantes. Les différences de diamètre des fils ainsi obtenus et, par conséquent, le coefficient de variation du titre sont relativement, importants, et- ne permettent: que dans une mesure limitée leur application dans l'industrie textile. - 25 - * L'invention a pour objet d'éviter les difficultés et inconvénients précités par un procédé permettant la fabrication de' fibres d'une finesse uniforme, c'est-à-dire régulière, par mise en oeuvre de feiilles qui"ne soient pas fortement étirées, et suivant lequel on puisse également utiliser d'autres matières premières que des polyoléfines. L'invention à également pour objet 30 de conférer aux fibres ainsi fabriquées des caractéristiques intéressantes, en particulier en ce qui concerne l'allongement avant rupture, la résistance à la rupture, le crêpage et la régularité du titre, de manière que ces * '' fibres conviennent mieux pour des applications textiles. Le procédé suivant l'invention pour la fabrication en continu de 35 fibres à partir de feuilles de polymères, en particulier à partir de feuilles de polyéthylène, polypropylène, polyester, polyamide, polyacrylonitrile, polytétrafluoréthylène ou chlorure de polyvinyle, par découpage d'une telle feuille au moyen d'organes tranchants disposés perpendiculairement à la 70 03032 2 2029593 direction .d'appel de la feuille et étirage, est caractérisé en ce que le découpage de la feuille et l'opération d'étirage ont lieu simultanément, le freinage nécessaire pour produire l'effort d'étirage étant provoqué au début . de la zone d'étirage et par'les organes tranchants eux-mêmes, espacés les 5 uns des autres d'une distance inférieure à 0,5 mm. - - Il est préférable de chauffer la feuille, sur l'une de ses faces ou sur. les deux, au voisinage-immédiat de la zone de découpage et d'étirage. - Suivant un mode de réalisation préférentiel de l'invention et pour l'obtention d'un crêpage à la manière de celui réalisé par frottement sur "10 arête, on chauffe la feuille sur l'une de ses faces au voisinage immédiat de . la zone de découpage et on effectué l'appel des fibres telles que formées par les organes tranchants avec pliage en arê'te suivant un angle obtus. Avant son découpage, la feuille peut être soumise à un étirage préalable. Si on le désire, on peut débiter en fibres coupées le produit 15 normalement obtenu en fils continus.' L'invention a également pour objet, pour la mise en oeuvre du procédé précité', un dispositif comportant un organe d'amenée de la feuille en'nappe à un découpoir divisant celle-ci en fibres- et formé d'un certain nombre d'organes tranchants disposés côte à côte, ce dispositif étant caractérisé 20 en ce que les organes tranchants du découpoir sont "espacés entré eux d'une distance de moins.de 0,5 mm, ce qui leur permet- d'exercer sur la feuille un effet de freinage', et en ce qu'un mécanisme d'appel," mû à une vitesse supérieure à celle de' l'alimentation de la feuille, est disposé en aval de ce découpoir. Pour obtenir des 'fibres d'une même finesse, c'est-à-dire de titre 25 constant, on dispose les organes tranchants à égale distance les uns des autres. -■ S'il s'agit au coîitraire de fabriquer dès fibres d'une fiAesse variable, on dispose alors les ôrganës tranchants^à;des intervalles inégaux. Ces; organes- tranchants"peuvent être formés sur un ruban fixe et peuvent être disposés sur une seulé face dë 'la feuille en nappe ou sur les 30 deux. -Il est avantageux de dispbsér en sûccèssion dâiis le sens d'avancé de la feuille deux ou plusieurs"rangs d'organes'tranchants décalés les uns sur les ■ autres-perpéndiculâifemerit'à ce même séné. De préférence-, des 'orgaîies tranchants sont fixés à des supports chauffables. " ; ' - Dans la.-zone d'étirage comprise eritré"lè:découpoir et le mécanisme 35 d'appel , on peut disposer -ûh'orgàne-dé guldâ'g^ GhâuMâîji'e" s'ui1 une "seulè-^des^ faces de lâ~nappe de. fibres ou sur les. deùx^. - • •-"* a' •--> "■ ■ On décrit-ci-après,' à titré d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du procédé 'suivant "1 ' invention et un dispositif approprié pour se mise en oeuvre : ~ 70 03032 3 2029593 - la figure 1 est le schéma d'ensemble d'un dispositif approprié pour la mise en oeuvre du procédé ; - la figure 2 est une vue de profil du découpoir ; - les figures 3a_ et 3b et, respectivement, 4a et 4b montrent, l'une 5 de face et l'autre de profil, les organes tranchants correspondant à deux modes de réalisation. On voit sur la figure 1 un rouleau débiteur 1 d'où un banc de trois cylindres 2 appelle la feuille 3 et la conduit sur des rouleaux tendeurs 4^ déplaçables verticalement et horizontalement et, éventuellement, chauffés. De 10 ces rouleaux 4, la feuille 3 est conduite au-dessus du découpoir 5 d'où elle est reprise, d'une manière qui sera décrite ultérieurement, avec plus de détails, par le banc de trois cylindres 7 avec maintien d'un pliage en arête suivant un angle obtus. Un organe de guidage 6, éventuellement chauffé et se trouvant en contact avec les multifilaments 8 ainsi fabriqués qui-forment une 15 nappe de fils, peut être disposé entre le découpoir 5 et le banc de cylindres 7. Les trois cylindres de ce banc d'appel 7 tournent à une vitesse plus grande que ceux du banc de trds cylindres 2, de sorte que la vitesse d'appel des multifilaments en aval de l'installation de découpage 5 est plus grande que la vitesse d'alimentation de la feuille. Il s'ensuit que le découpage de la 20 feuille en fibres et l'appel des multifilaments ont lieu sous tension, ce qui permet de maintenir un certAi rapport d'étirage qui doit être réglé en fonction, d'une part, de la nature du produit en feuille, et d'autre part, des caractéristiques désirées pour les fibres. Ce rapport d'étirage est en général supérieur à 1:2 ; en cas d'utlisation de polyoléfines, il petit être de 1:5 à 25 1:10 et, dans le cas de l'emploi de polyesters ou de polyamides, il peut être compris entre 1:2 et 1:5, Contrairement aux fils fabriqués suivant les procédés connus, les multifilaments ainsi fabriqués ne sont pas fortement étirés, ils n'ont donc aucune tendance à continuer à se diviser en fibres et leur allongement à la rupture est plus grand que celui des fibres connues. Au cours de l'étirage, 30f la surface de ces multifilaments est lissée. Leur degré de erista|Iinité, c'est-à-dire d'orientation, peut être réglé à la valeur optimale par l'observation d'un certa in rapport d'étirage en combinaison avec l'action de la chaleur dans la zone d'étirage. Les multifilaments venant du Banc de cylindres drappel 7 arrivent 35 dans une installation de thermofixage dans laquelle ils sont chauffés à une température inférieure à leur température de ramollissement, afin de rendre leurs caractéristiques permanentes. Les fils sont enfin enroulés sur un rouleau II après passage par un autre banc de trois cylindres 10 et par un régulateur de tension. 70 03032 4 2029593 La figure 2 représente un découpoir 5 correspondant à un mode de réalisation particulier. Elle montre les organes tranchants 12, tels que représentés de face et de profil sur les figures 3a et 3b, une plaque chauffante 13 formée d'une matière bonne conductrice de la chaleur, par 5 exemple d'argent ou de cuivre, et une enveloppe 16 chauffée par des éléments chauffants 14 et 15 et dans laquelle sont logés les organes tranchants 12 et la plaque chauffante 13. Entre ces organes tranchants 12 et cette plaque chauffante 13 est prévueune mince couche isolante 17 qui permet de maintenir éventuellement à une température plus ou moins élevée, ces organes tranchants 12 et cette 10 plaque chauffante 13. Dans l'exemple de réalisation non limitatif représenté au dessin annexé, lès organes tranchants sont constitués par des dents 19 découpées dans le ruban 18. Ces dents sont espacées entre elles d'une distance inférieure à 0,5 mm, de sorte qu'elles exercent sur la feuille un effet de freinage qui est d'autant plus grand que cette distance est réduite. On a 15 obtenu en atelier des résultats satisfaisants avec un découpoir dont l'intervalle entre les dents est de 0,1 mm. Les organes tranchants peuvent être disposés à égale distance les uns des autres et l'on obtient alors un produit en fibres de finesse uniforme. On peut aussi les disposer à intervalles inégaux et l'on obtient ainsi, en fonction de ces intervalles, un mélange de fibres d'un 20 certain titre moyen. De tels mélanges de titre moyen déterminé peuvent être désirés pour la filature de filés pour la fabrication de tapis. Il convient de chosir la hauteur des dents ou autres organes tranchants en fonction de l'épaisseur de la feuille ; elle doit être un multiple de celle-ci. Un autre mode de réalisation d'un découpoir pour le dispositif 25 conforme à l'invention est représenté, également à titre d'exemple non limitatif, sur les figures 4a et 4b^. Le découpoir est constitué ici par un cylindre 22 comportant un axe creux 21 et présentant des organes tranchants 23 disposés à sa périphérie, t'axe creux est prévu pour la circulation d'un fluide de chauffage. Les températures du découpoir et du dispositif de chaufËtge doivent 30 être réglées en fonction de la nature et de l'état du polymère en feuille, de la vitesse de circulation de cette feuille et de son épaisseur. Elles sont généralement situées au voisinage-de la température de ramollissement du polymère et doivent être maintenues constantes dans un intervalle étroit, de préférence à + 2°C près. 35 Pour la fabrication de fibres crêpéesr on peut modifier dans une grande mesure le degré de crêpage en fonction dû degré de chauffage, de l'angle d'appel, dè la vitesse dé passage de la feuille et du type du thermafixage appliqué. 70 03032 5 2029593 Le procédé suivant l'invention a cet avantage particulier qu'il peut être mis en oeuvre immédiatement à la suite de l'opération d'extrusion de la feuille et: qu'il peut constituer un pré-étirage effectué à dessein, éventuellement une étape du procédé. Il convient de souligner en outre 5 l'important avantage économique retiré de l'application du procédé suivant l'invention quand on divise par découpage sur-toute sa largeur, en fibres uniformes et étirées, une feuille obtenue par extrusion sur boudineuse à longue fente. Le nouveau procédé se distingue en outre en ce qu'il est très peu:sujet à donner lieu à.des incidents. Il convient de remarquer-que si 10 jamais se produit la casse d'unfLl il n'en résulte aucune, interruption des opérations, comme cela aurait lieu au contraire, en cas de filage à travers dès filières, par l'apparition de grumeaux de polymère, et le'point où se produit la casse n'entraîne au contraire aucune interruption de l'opération d'enroulement sur le rouleau d'appel. 15 Pour la mise. en. oeuvre du procédé suivant l'invention, il n'est pas nécessaire que le degré de polymérisation des feuilles utilisées, leur cristallinité et leur orientation se situent dans d'étroites limités. On peut au contraire, dans de larges limites, adapter les conditions opératoires, aux caractéristiques de la feuille. . Par exemple•_s'il apparaît que l'orientation 20 préalable est insuffisante, on peut l'augmenter jusqu'au degré nécessaire par le pré-étirage indiqué ci-dessus et .exécutable en continu dans le procédé suivant l'invention. . - L'exemple suivant illustre l'invention sans toutefois-en limiter la portée. ■ • . 25 EXEMPLE . • .- On-fait arriver au découpoir d'un dispositif construit suivant l'invention et tel. que représenté au dessin annexé, l'écart des..dents ou autres Qrganes.tranchants-étant égal à 0,12 mjn, une feuille de polypropylène non étirée, large de 10 cm et épaisse de 0,07 mm, à.une vitesse de 15 m/mn; et on la -30. divise en fils individuels. Ce faisant, on maintient à 250°C la température de l'élément chauffant 14, à 280°C celle de l'élément chauffant 15 et à 125°G celle du dispositif de guidage chauffant 6.. L'appel des fils ; se fait à une vitesse de 130 m/mn. Le thermofixage .des fils est -effectué à 145°C à l'état non tendu. . 35 Les fils vrillés présentent, pour un titre de 9,6 dtex, une résistance.à la rupture de 4,8 kg/dtex et un allongement à Ja rupture de 15,7 %. Ils se distinguent par une grande régularité de leurs caractéristiques, en particulier de leur titre. 70 03032 6 2029593 Les produits fabriqués suivant le procédé conforme à l'invention conviennent aux applications les plus, diversesdans le domaine de l'industrie textile. Des applications préférées concernent les domaines des filés de filaments continus texturés, des tissus non tissés formés par enchevêtrement de filaments continus et des fibres coupées crêpées. 70 03032 7 2029593 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication en continu de fibres à partir de feuilles de polymères, en particulier de feuilles de polyéthylène, polypro- 5 pylène, polyester, polyamide, polyacrylonitrile,, polytétrafluaréthylène ou chlorure de polyvinyle, par découpage d'une telle feuille au moyen d'organes tranchants disposés perpendiculairement à la direction d'appel de la feuille et étirage caractérisé en ce que le découpage de la feuille et l'opération d'étirage ont .lieu simultanément, le freinage, nécessaire pour produire l'effort 10 d'étirage^ étant provoqué au début de la zone cfétirage par les organes de découpage eux-mêmes, espacés les uns des autres d'une distance inférieure à 0,5 mm. 2. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'on chauffe la feuille, sur une de ses faces ou sur les deux, au voisinage immédiat de 15 la zone de découpage et d'étirage. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on chauffe la feuille sur une seule face au voisinage immédiat de la zone de découpage et en ce qu'on effectue l'appel des fibres telles que formées par les organes tranchants avec pliage en arête suivant un angle obtus, ce qui provoque 20 un crêpage du type de celui obtenu par frottement sur une arête. 4. Procédé suivant l'une qieLconque des revendications I à 3, caractérisé en ce qu'on soumet la feuille à un étirage préalable à son découpage. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce qu'on débite en fibres coupées le produit normalement obtenu en fils 25 continus. 6-. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 et comportant un mécanisme de présentation d'une feuille en bande à un découpoir comportant, pour la formation du produit en fibrest un certain nombre d'organes tranchants situés côte à côte, caractérisé 30 en ce que ces organes tranchants sont espacés les uns des autres suivant un intervalle inférieur à 0,5 mm, de manière à pouvoir exercer sur la feuille un effort de freinage, et en ee qu'un appel, mû à une vitesse supérieure à celle de l'alimentatin de la feuille^ est disposé en aval dudit découpoir. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, pour 35 l'obtention de fils d'une même finesse, c'est-à-dire de titre constant, les organes tranchants sont régulièrement espacées d'un même intervalle. 8. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, pour l'obtention d'un produit en fils d'une finesse variable-, c'est-à-dire de titres différents, les organes coupants sont espacés les uns des autres suivant des intervalles inégaux. 70 03032 8 2029593 9. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les crganes tranchants sont formés sur un ruban fixe. 10. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les organes tranchants sont disposés sur une seule face de la feuille en nappe 5 ou sur les deux. 11. Dispositif suiant la revendication 10, caractérisé en ce qué les organes tranchants se succèdent en deux ou plusieurs rangs suivant le sens avance de la feuille êt décalés les uns sur les autres perpendiculairement à ce même sens, 10 12. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les organes tranchants sont fixés à des- supports chauffabbs, 13. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'un organe de guidage chauffable 6 est disposé sur l'une des faces de la nappe de fibres ou sur les deux dans la zone d'étirage comprise entre lé découpoir 15 et le mécanisme d'appel.