Brevet FR2029648A1 — publié le 19701023

r 1 - 029648 L'invention se rapporte à un procédé continu de filage et d'étirage pour la production de filaments en polyamide-6, dans lequel les mono- ou multifilaments filés sont traités avec un apprêt résistant à la chaleur après qu'ils ont été refroidis et 5 sont immédiatement étirés après qu'ils ont été tirés. Lorsque des filaments en polyamide-6 orientés =£t étirés sont produits par le procédé conventionnel, ils sont d'abord enroulés sur une bobine de filature et," après avoir été exposés pendant un certain temps à de 1'humidité où ils subissent une cris-10 tallisation préliminaire dans la modification hexagonale , ils sont orientés par étirage.^Le procédé d'étirage en même temps induit dans les filaments la modification cristalline monoclinique &C , qui est considérée comme thermodynamiquemont plus stable et il y a augmentation de la proportion de matière cristalline de 15 5-10£ à 25-30f.. Les modifications de structure peuvent être caractérisées par l'analyse aux rayons X ou infrarouge. La modification "^-hexagonale non stable montre une réflexion 002 méridienne et une réflexion 200/020 équatoriale dans le spectre aux rayons X 20 Cu-K^ et des bandes "amorphes" (à 1170, 1075 et 974 cm-"*") dans le spectre infrarouge (mesurée sur une bande de fibre parallèle en lumièrë polarisée. Les modifications (3 et monocliniques montrent une réflexion équatoriale élargie avec les bandes de rayons X séparées 200 et 020 et des bandes d'absorption "cristallines" 25 (à 1027, 960 et 833 cm-1) dans le spectre infrarouge." La production de filaments polyamide serait rendue plus économique par un procédé continu de filage et d'étirage, mais ce procédé continu devrait être d'exécution simple et fournir des filaments d'une qualité au moins aussi bonne que celle obtenue par 30 le procédé conventionnel en deux stades, avec le même taux de cassures final et sans perte de capacité de filature. On vient présentement de découvrir un procédé continu do filage et d'étirage de filaments étirés en polyamide-6, qui est caractérisé en ce qu'on traite des filaments filés à l'état 35 fondu avec un apprêt résistant à la chaleur immédiatement après qu'ils ont été refroidis et ils sont alors tirés puis étirés à 2,5 - 5j5 fois leur longueur, en utilisant un ou deux rouleaux JjfoO OFUGINfiC BAD 70 03204 - 2 - 2029648 chauffés à 170-220°C, après quoi les filaments étirés sont immédiatement enroulés sous une tension de 0,02 à 0,08 g/dtex. le filament résultant en polyamide-6 montre une largeur de réflexion aux rayons X Cu-Ko^ - mesurée à mi-haut^ur de la ré-5 flexion équatoriale - d'au moins 2,35°> suivie par les bandes de rayons X séparées 200 à 020 - à une distance angulaire de 0,8° -et un rapport d'extinction infrarouge déter miné conformément à la méthode des raies de base de l'analyse p*rn 77 spectrale infrarouge et à l'équation E = —^ • 10 Dans l'application en technique textile (partage et tricotage), les filaments montrent moins de 0,05 défaut/lO^m. Contrairement à la fois aux"procédés connus et aux idées acceptées concernant les temps de séjour, le taux de cassures final ou le conditionnement avant étirage, ce procédé simple ap-15 porte, des propriétés qui sont constamment meilleures que celles des filaments qui ont été produits par charges distinctes. En outre, le procédé ne comporte pas de perte de capacité, on ne prend pas de mesures spéciales pour assurer l'induction d'une précristallisation et il ne faut pas des temps de séjour addition-20 nels. Les mono- et multifilaments produits conformément à l'invention montrent les améliorations suivantes dans les propriétés comparativement aux filaments produits par les procédés conventionnels, c'cst-à-dire discontinus, connus par les brevets suivants s brevets belges 1° 666.681, îî° 646.636, brevets français 25 N° 1.409.952, K° 1.533.457 et brevet américain 1° 3.002.804 s une plus grande résistance à la rupture avec la même allongement à la rupture, une meilleure affinité tinctoriale (pour les colorants acides), la transparence (limpidité de l'eau) des compositions non pigmentées et le brillant lustré 30 des compositions non pigmentées ou seulement légèrement pig mentées, un moindre rétrécissement au bouillago., une modification monoclinique (K de stabilité iaaxima ne subissant pas ue cristallisation supplémentaire par ébouillantage dans, de l'eau, une uniformité plus grande des filaments et un gon-35 flement longitudinal moindre. On peut utiliser des têtes de filière à grille etextru-deuses quelconques en usage pratique pour la filature des f.ila- BAD ORIGINAL 70 03204 - 3 - 2029648 ments en polyamide-6. Ces filaments sont filés pratiquement dans las conditions usuelles pour les divers titres dans un conduit de soufflage ordinaire dans lequel ils sont refroidis par de l'air soufflé. En-dessous du conduit de soufflage, les filaments sont 5 traités avec un apprêt qui peut résister à une température allant jusqu'à 220°C tout au moins pendant un court laps de temps et qui ne produit pas de dépôts supplémentaires sur les rouleaux chauffés à 220°C. Un apprêt résistant à la chaleur jusqu'à 200°C peut par exemple consister en une émulsion aqueuse d'agents non ioniques 10 fondus tels qu'un triglycéride d'acide oléique, un ester phospho-rique et un émulsifiant non ionique. La quantité d'agent d'apprêt appliquée sur le filament est de l'ordre de 0,4 à 0,-8$ en poids. Les filaments apprêtés sont tirés en utilisant un rouleau de tirage avec dispositif de transposition comme une tige 15 céramique ou un rouleau auxiliaire, qui sont entourés d'une ou deux boucles autour de la tige ou du rouleau. Le rouleau de tirage tourne à 200-1500 m/minute, ce qui est la vitesse de filature usuelle pour les divers titres. Les filaments tirés avec le rouleau de tirage à rotation plus lente sont alors transportés au 20 moyen d'une buselure-injecteur en étant enroulés au moins 4 fois autour d'un rouleau d'étirage chauffé à 170-220°C, avec un rouleau auxiliaire placé à courte distance du rouleau d'étirage. Ou bien, on peut faire passer les filaments autour de deux rouleaux d'étirage identiques ou différents tous deux chauffés environ à la 25 même température et les faire tourner à un taux qui représente 2,5 à 5,5 fois la vitesse de tirage, selon le titre et la vitesse de filage. Les filaments qui ont été étirés de cette manière et orientés par un procédé continu sont enroulés sur une bobine à enrouler ou placés dans un dispositif de stockage. Ce procédé con-30 tinu qui opère sans des temps d'arrêt permet au filament d'être enroulé sur des bobines commandées par friction avec un excellent développement de la moche. Dans cette forme de réalisation particulière du procédé, dans laquelle le taux d'enroulement est ordinairement 1 à 5/'* inférieur au taux d'étirage, la relaxation du 35 filament due à l'étirage est anticipée dans une mesure telle que le filament est rendu stable à la chaleur, au point qu'en dépit de son bilan en eau négatif il court sur la bobine avec la tension BAD original ' 70 03204 - 4 - 2029648 préalable nécessaire à l'accumulation d'une bonne moche, et, ni en cas d'atmosphère extrêmement sèche ou d'atmosphère extrêmement humide il ne subira de changement compromettant l'accumulation de la moche et le traitement ultérieur» 5 Une forme de réalisation du procédé de l'invention est illustrée dans le dessin. Les filaments 2 extrudés à partir des filières 1 sont refroidis dans le conduit de soufflage 3 par de l'air soufflé, ils sont recueillis par un guide 4 et guidés de manière à rencon-10 trer les rouleaux d'apprêtage 5 tournant dans des cuves d'apprê-tage tangentiellement, avant d'être tirés par le rouleau de tirage 6 avec le rouleau auxiliaire ou la tige céramique 7, en faisant ■une ou plusieurs boucles autour de ces rouleaux. Le rouleau auxiliaire peut être à roue libre ou à commande. Du rouleau de tirage 15 6, les filaments sont étires entre 6 et 8a par une paire de rouleaux d'étirage 8a et 8b qui tournent 2,5 à 5 fois plus vite que le rouleau du tirage et qui sont chauffés à 170-220°C, ou par un rouleau d'étirage 8a également chaud et un rouleau auxiliaire non chauffé et non entrainé 9 et, en passant au moins trois fois 20 autour des paires 8a, 8b ou 8a, 9, ils sont fixés par la chaleur, et o,insi ils circulent avec une tension préalable suffisante pour une accumulation satisfaisante de la moche sur la bobine d'enroule-mont 10, qui tourne plus lentement de 1 à 5y<>. Les masses fondues de polyamide-6 obtenues à partir de 25 copeaux d'autoclave ou à partir d'installations de condensation à opération entièrement continue, ou obtenues directement par fusion entièrement continue, peuvent être façonnées par le procédé de l'invention pour produire des filaments de haute qualité. Le conditionneriisnt d'air usuel dans la chambre de tirage (chambre 30 d'enroulage) nTest pas nécessaire. Les exemples suivants illustrent plus particulièrement l'invention. Exemple 1 Des copeaux drautoelave de polycaprolactame, pigmentés 35 avec 1,2?; en poids de ïiO^ et ayant une viscosité relative en solution de 2,76 en solution à 1$. dans du m-crésol, sont fondus dans une installation de filature à grille et extrudés à 280°G à SAD ORIGtNAt 70 03204 - 5 - 2029648 travers des filières à 9 trous ayant un diamètre de trou de 0,25 mm, ils sont refroidis dans un conduit de soufflage avec de l'air soufflé à 22°C, ils sont apprêtés avec une émulsion aqueuse de triglycéride d'acide oléique, d'un ester d'acide phosphoriqué et d'un 5 éiaulsifiant non ionique, ils sont passés une fois autour d'un rouleau de-tirage tournant à"1400 m/minute avec tige céramique montée à courte-distance du rouleau, ils font 5 boucles autour d^uhe paire de rouleaux d'étirage tournant à 4000 m/minute et sont chauffés à 205°C, puis envoyés à "une bobine d'enroulage à commande par fric-10 tion, qui tourne 1,-5?* plus lentement. La quantité d'huile appliquée sur les filaments doit être comprise entre 0,4 et 0,8$.^. L'appareil d'étirage et de bobinage est situé dans une'chambre dont l'air est conditionné à 22°C et à 50$ d'humidité relative. L'extrusion de la masse fondue est réglée pour que le filé à 9-filaments, allant à 15 la bobine d'enroulage, ait un titre de 50 dtex. L'application du filé est effectuée en utilisant une buseluré à injection d'air. Les filés toronnés zéro et-filaturés peuvent être ourdis directement à partir des bobines de filature avec un compte de défauts très faible, et être façonnés en spécimens tricotés qui peuvent 20 "être tèints sans striurâtion. Ils ont les-propriétés techniques suivantes : résistance à la traction 5,5 g/dtex allongement à la rupture 35f- distance angulaire des interférences de rayons CuKqé (200) et (020) 1,55 degrés 25 rapport d'intensité des interférences (002) et (200) 0,19 E833//E1075 • 0,55 Exemple 2 Des copeaux de polycaprolactame obtenus à partir d'une 30 installation de condensation à opération entièrement continue et contenant 0,3^- de Ti0£ et 0,2£ de constituants pouvant être extraits avec du inéthanol, et ayant une viscosité relative eh solution de 2,8 dans du m-crésol, sont filés et apprêtés comme à l'exemple 1, mais à un taux d'extrusion qui est de .25?- inférieur à' 35 celui de l'exemple 1. Le -rouleau de tirage est réglé à ,1000 m/mi-nute et le rouleau d'étirage est chauffé à 210°C et réglé à 3000 m/ BAD ORIGINAL 70 03204 - 6 - 2029648 minute, le fil est passé une fois autour "du rouleau de -tirage et de la tige céramique et 6 fois autour du rouleau d-1 étirage " et du rouleau auxiliaire à air qui tourne à courte distance du rouleau d1étirage, et il est enroulé sur une bobine d'enroulage à commande 5 par friction ..tournant à une vitesse 1$. plus lente." La chambre d'étirage et d'enroulage n'est pas à air conditionné. Les filés- terminés ont les mêmes propriétés que les filés de l'exemple 1. Les propriétés du filé sont pratiquement inchangées lorsqu'on utilise de l'air sec et chaud dans le rouleau auxiliaire. Lorsque ces filés 10 sont travailles, on ne constate ici non plus que des comptes do défauts très faibles, d'un ordre inférieur à 0,1 par kg. résistance à la traction 5,4 g/dtex allongement à.la rupture 37$ distance angulaire de réflexion équatoriale (200) et (020) 1,45 degrés 15 rapport d'intensité des interférences (002) et (200) 0,22 111 = E833^ E1075 °'50 Exemple 3 Une masse fondue de polycaprolactame prise directement 20 à partir d'une installation de condensation à opération entièrement continue est filée à partir d'une filière à 4 trous ayant des trous de 0,6 mm de diamètre, à un débit total à partir de l'extru-deuse de 27 g/minute. La masse fondue n'est pas pigmentée. La masse a une viscosité relative en solution de 3,1 dans le m-crésol 25 et contient 2,570 de constituants qui peuvent être extraits avec du méthanol. La température de la filière est de 290°C. Les quatre filaments sont humectés avec une préparation anhydre à base d'ester d'acide gras, d'éthanolamide d'acide gras et d'émulsifiant non ionique, ils sont enroulés trois fois autour du rouleau de tirage 30 tournant à 254 m/minute et du rouleau auxiliaire tournant avec le précédent, puis ils sont étirés dans le rapport de 1;4,5 sous . 5 boucles. Ces filaments sont enroulés en utilisant un appareil d'enroulage opérant à une tension constante d'enroulage. Les filaments sont clairs comme de l'eau et brillants. Leur résistance à 35 la traction est de 7,3 g/dtex, avec 247* d'allongement à la rupture. ÔAD ORIGINAL 70 03204 - 7 - 2029648 Leurs résistances relatives à la boucle et au noeud sont nettement supérieures à 80f. Distance angulaire de réflexion (020) et (200) 1,6 degrés rapport d'intensité des interfér&nces 5 aux rayons X (002) et (200) 0,08 E = . 0,36 bad original} i : 70 03204 - 8 - 2029648 REVENDICATIONS. 1.- Filament étiré en polyamide-6, consistant en une polyamide-6 ayant une structure monoclinique, une largeur de réflexion aux rayons X Cu-Kc^ - mesurée à ai-hauteur de la réflexion 5 équatoriale - d'au moins 2,35°, correspondant à une distance angulaire de reflexicn (200) et (020) de 0,8° et ayant un rapport d'extinction en infrarouge •^833^1075 ou supérieur à 15. 2.- Procédé de production continue de filaments étirés en polyamide-6 par un procédé continu de filature et rl r étirage y- 10 caractérisé en ce quron apprête les filaments filéa à partir;de ~ la masse fondue de polyamide-6 immédiatement après qu'ils ont été refroidis avec 0,4 à 0,8??. en poids d'un agent d'ajpprêtage non ionique qui est résistant aux températures allant jusqu'à 220°C,: on tire avec transposition, on étire les filaments à 2,5 - 5*5 ".. 15 fois leur longueur en utilisant des rouleaux d'étirage chauffés IL 170-220°C et l*on bobine les filaments étirés sous une tension comprise entre 0,02 et 0,08 g/dtex. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lfétirage est effectué en utilisant une paire de rouleaux " 20 d'étirage chauffés. 4c- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en es.. que l'étirage est effectué en utilisant un rouleau d'étirage chauffé avec rouleau auxiliaire. ©AD QRtCylMAI