Brevet FR2044770A1 — publié le 19710226

La présente invention concerne la fibrillation de films thermoplastiques et particulièrement la fibrillation de films nervurés pour produire dès filaments continus en donnant simultanément à ceux-ci un aspect ondulé ou "gonflé". 5 Le brevet U.S. n° 3 457 611 décrit un dispositif comportant une buse pour donner du gonflant à un fil composé de filaments continus d'une matière thermoplastique, dispositif qiii comprend une chambre de 'gonflage" ouverte: à une extrémité, contre" laquelle un organe en forme de grillage se déplace latéralement, 10 obturant pratiquement l'extrémité ouverte de la chambre. Un jet de fluide débouche à l'extrémité opposée de la chambre et entraîne un fil de façon à l'amener sur l'organe en forme de grillage. Le fluide se trouve à une température suffisante pour ramollir le fil sans lui faire perdre son orientation et la 15 chambre est dimensionnée relativement au jet de façon à limiter le déplacement latéral de ce dernier. Le jet et, par conséquent, le fil sont infléchis latéralement lorsqu'ils traversent la chambre de "gonflage", de sorte que les filaments individuels du fil sont plies sur l'organe en forme de grillage, les plis 20 des filaments définissant les ondulations .du. fil fini. La théorie du fonctionnement dans cet appareil, qui ne constitue pas une limitation de l'invention, est que, l'organe en forme de grillage obturant pratiquement l'extrémité ouverte de la chambre et le jet de fluide ne pouvant sortir ailleurs qu'à travers le-25 dit organe, le jet de fluide et, de ce fait, le fil sont continuellement infléchis, car le fil tend à obturer une partie de l'organe en forme de grillage, ce qui fait dévier le jet et le fil vers une autre partie du grillage, laquelle est à son tour obturée par le fil, dévie celui-ci et ainsi de suite. 30 Selon l'invention, on a trouvé que l'appareil selon le brevet précité est particulièrement apte à réaliser la fibrilla-tion d'un film de matière plastique et à donner en même temps du gonflant aux filaments obtenus par fibrillation. Dans un ruban nervuré comme celui décrit dans le brevet U.S. n° 3 470 685 35 les bandes minces entre les nervures constituent des amorces de rupture par lesquelles le ruban se fibrille pour donner des filaments continus qui correspondent aux nervures. La fibrillation est, de préférence, complète, de sorte que chaque nervure est séparée de la nervure adjacente pour fournir un seul filament. 40 Avec l'appareil décrit dans le brevet U.S. 3 457 611, le 70 16472 2 2044/70 passage du. ruban dans la chambre est suffisant;-pour effectuer une fibrillation pratiquement complète et la fibrillation.a lieu avant, l'ondulation, ce.qui permet d'onduler au hasard chaque filament individuel, 5 Bien qu'on connaise déjà des dispositifs-à jet de- fluide pour fibriller des films plastiques et donner simultanément du gonflant aux filaments obtenus, par exemple celui du brevet ,ÏÏ.S. 3 402 548, ces dispositifs comptent sur la turbulence pour produire la fibrillation du film et donner du gonflant aux fila-10 ments. Au contraire, la présente invention prévoit une déviation latérale ou "vacillement" du jet à une cadence rapide, avant de donner du gonflant pour obtenir la fibrillation, après quoi les filaments séparés sont plies individuellement sur l'organe en forme, de grillage pour obtenir l'ondulation. La continuité 15 du procédé selon l'invention et la production de filaments sensiblement uniformes sont obtenues en utilisant un film nervure qui, lors de la fibrillation, est divisé en filaments continus . De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de 20 la description qui suit, en référence au dessin schématique an- ■ nexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de mise en oeuvre de ce procédé : Figure 1 est une représentation schématique d'un■appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; . 25 Figure 2 est une vue en coupe verticale de la partie de 1 ' appareil de figure 1 constituée par la buse ; " Figure 3 est une vue en perspective d'un morceau de film de matière plastique utilisé dans le procédé selon 1'invention ; Figure 4 est une vue en perspective de plusieurs morceaux 30 de filaments produits selon le procédé de .l'invention. Le film thermoplastique utilisé a laforme d'un ruban ner-vuré H qui comporte une pluralité.de nervures longitudinales parallèles S, reliées l'une à l'autre par des zones longitudinales d'épaisseur réduite W. Les zones W constituent des, amor-35 ces de rupture, de sorte que lorsque le ruban se fend•longitudinal ement, les fentes se forment le long des' zones minees.et ne touchent pas aux nervures S. Ainsi, lorsque le ruban,es;t-complètement fibrillé, il est div-iséren filaments. individuels F dont chacun est constitué par une-nervure S, à laquelle adhère 40 encore,, de chaque côté, une partie de la zone mince W, : chacune 70 16472 3 2044770 de ces parties de lâ. zone mince se terminant par un bord E, le long duquel la zone mince a été fendue. L'appareil représenté dans les figures, qui est sensiblement le même que celui décrit dans le brevet U.S. 3 457 611 déjà cité, 5 comporte une paire de rouleaux d'alimentation 1_ qui tirent le ruban d'une source (non représenté) et l'amènent à un dispositif à buse 2. Comme décrit plus loin, à l'intérieur du dispositif à buse, le ruban R est fibrillé pour donner une pluralité de filaments individuels "gonflés" F qui, assemblés constituent un fil 10 Y. Du dispositif à buse 2, le fil ï est amené sur un grillage sans fin 3. passant autour de deux rouleaux espacés 4 et £, entraînés en rotation de façon à faire déplacer le grillage sans fin dans le sens de la flèche A. Le rouleau 4 est donçu de façon 15 à supporter le grillage sans fin 3, immédiatement au-dessous du dispositif à buse 2, tout en permettant au fluide qui donne le gonflant de traverser et, à cet effet, il peut comporter des ondulations radiales sur son bord, comme dans les rouleaux cou-. cheurs d'une machine Foudrinier. Le fil I est tiré du grillage 20 £ ^-es rouleaux pinceurs 6 et, de là, il passe à un bobinoir (non visible). Le dispositif à buse 2 comprend un corps 8 ayant un alésage longitudinal ^ qui comporte une partie cylindrique 10 à son extrémité supérieure. Cette partie 1_0 se termine, à sa partie 25 inférieure, par une partie tronconique 1_1_, dont la section se rétrécit vers le bas et qui se prolonge par une autre partie tronconique 12, qui se rétrécit également vers le bas et dont l'angle de conicité est plus aigu que celui de la partie tronconique 11_. A la suite de la partie tronconique 12, l'alésage 3 0 comprend aussi un tube capillaire 13 et une chambre de "gonflage" 14 qui ont tous deux une forme, de préférence, cylindrique, de sorte que le tube constitue, en quelque sorte, un orifice de buse débouchant dans la chambre de "gonflage" 14. Dans la partie cylindrique 10 de l'alésage 9 est monté 35 un tube de guidage du fil 1j> qui est maintenu dans line position coaxiale précise relativement à l'alésage 9 par une paire de faces de positionnement espacées 16. L'extrémité 17 du tube guide-fil 15. est tronconique et son angle de conicité est égal ou légèrement inférieur à celui de la partie tronconique 12, 40 de façon à laisser entre elle et cette dernière tin passage 16472 4 2044770 annulaire 18 convergeant vers 1®. "bas. Le tube guide-fil 1j? est positionné longitudinalement dans l'alésage ^ par une "bride 19, qui repose sur la face supérieure 20 d'une partie filetée extérieurement et de plus petit diamètre 21_ du corps 8 du dis-5 positif. Un chapeau 22 est constitué par une jupe annulaire filetée intérieurement 2^, qui se visse sur la partie filetée extérieurement 21_ du corps 8 et par une partie supérieure formant couvercle 24, qui. repose sur la "bride T9 l'appuie contre la face 20. Une rondelle mince d'écartement 2£ est interposée 10 entre la bride 19 et la face 20 pour positionner de façon précise le tube guide-fil 1£ dans le sens longitudinal de l'alésage 9. Le chapeau 22 présente un -oeilleton 25 qui dirige le ruban R dans l'alésage 2£ du tube guide-fil 15» Le diamètre extérieur du tube guide-fil 1J? est sensiblement 15 inférieur à celui de la partie cylindrique 10 de l'alésage 9 de façon à définir une chambre annulaire 29 qui communique avec le passage armuïaire 18. Le fluide de gonflage, qui est, de préférence, de la vapeur d'eau, est amené à la chambre 29 par un canal 30 du corps 8, canal qui correspond avec le canal d'un bras-20 support 32 qui soutient le dispositif à buse 2. A son tour, le canal 32 est relié par un tuyau flexible j54 à une source de fluide sous pression (non visible). Le corps 8 est placé directement au-dessus du rouleau 4, sa face inférieure 3^ et, de ce fait, la sortie de la chambre 25 de "gonflage" 14 étant placées immédiatement au-dessus du grillage 3» Le corps 8 est fixé par des boulons 35 à line extrémité du bras-support 32 qui, par son autre extrémité, pivote sur un axe 37 parallèle à l'axe du rouleau 4. Le corps 8 peut donc pivoter librement sur l'axe 37 et s'éloigner et se rapprocher du 30 grillage 3« Le pivotement du corps 8 dans le sens qui le rapproche du grillage 3 est limité par des organes d'arrêt constitués par une équerre 38 (figure 1) boulonnée au corps 8 et une équerre 40 fixée à un support 41. Le dispositif à buse 2 est maintenu par gravité dans cette position de butée, si cela est nécessaire, 35 l'action de la gravité peut être renforcée par un vérin pneumatique 42 fixé au support 41 et dont la tige de piston s'appuie contre 11équerre 38. Exemple : Comme exemple de mise en oeuvre d'un procédé spécifique 40 selon l'invention, il est prévu un corps de buse 8 àvec une 16472 5 2044770 chambre de "gonflage" 14 dont le diamètre et la profondeur s'ont tous deux de 6,35 mm. Le tube capillaire 13 a un diamètre de 2,362 mm et une longueur de 3>302 mm. L'alésage 2£ du tube guide-fil 1j? a un diamètre de 1,168 mm et l'angle de conicité, 5* c'est-à-dire l'angle formé par deux génératrices passant par des points diamétralement opposés, de la partie tronconique 12 et de l'extrémité tronconique 17 â-U tube 15 est égal à 40°. Le tube guide-fil 1_5 e.st placé longitudinalement dans la buse et son bord inférieur se trouve au niveau de l'entrée du tube ca-10 pillaire 13;. Les organes d'arrêt sont réglés de façon à ce que la face inférieure du corps 8 se trouve à 0,127 mm. du grillage 3» Le corps 8 est repoussé vers.le bas dans sa position de butée par une force totale de 0,907 kg. Les rouleaux d'alimentation 1_ tournent de façon à amener 15 le ruban R à une vitesse de 140,208 mètres par minute et le grillage à une vitesse de défilement de 40,538 mètres par minute. he fluide de gonflage- est de la vapeur saturée à une pression de 7)31 lcg/cm2 et dont la température est égale à 170°G. Le ruban de- polypropylène est préparé en extrudant un film 20 de 50,8 mm de largeur, comportant soixante sept nervures longitudinales de 304,8 microns de diamètre, espacées l'une de 1.'autre de 762 microns, la eone mince reliant deux nervures, voisines ayant une épaisseur de 5,08 microns. La bande de film étirée à l'état fondu est orientée avec un rapport d'étirage de 6/1 25 pour donner le ruban R, dont la largeur totale est d'environ 17,78 mm et dont les nervures S ont une épaisseur totale moyenne de 50,8 microns et un écartement d'environ 254 microns, tandis que les zones minces W ont une épaisseur moyenne de 19,05 microns. Le produit ainsi obtenu est pratiquement entièrement fi-30 brillé pour produire des filaments continus F correspondant aux nervures S du ruban R, présentant des ondulations réparties au hasard, dans les trois dimensions. Fonctionnement : La théorie de fonctionnement ci-après n'est pas envisagée 35 comme une limitation de l'invention, mais on pense-qu'elle sera utile pour mieux comprendre cette dernière. - Le jet de fluide qui sort du tube capillaire 13, pour entrer dans la chambre de 'gonflage" 14 se déplace à une vitesse,^ élevée relativement au ruban R, lequel se déplace à une vitesse 40 qui, à" son tour, est trois fois plus élevée, par exemple, que 16472 6 2044770 la vitesse de défilement du grillage 3» Le jet de fluide entoure et entraîne par friction le ruban S pour le tendre contre la force de freinage exercée par les rouleaux d'alimentation 1_ et. le faire donc avancer à la vitesse déterminée par ces rouleaux. 5 Le jet de fluide tend à décrire une ligne droite, à travers la chambre 14 et le grillage 3 pour s'échapper. Toutefois, comme le ruban R qui est amené à une vitesse supérieure à celle à laquelle il est évacué par le grillage 3, s'accumule sur ce dernier, il forme un obstacle qui dévie le jet latéralement sur un point 10 cLu- grillage non obstrué par une accumulation de ruban. Lorsque le jet de fluide est dévié, le ruban R qu'il entraîne est dévié avec lui. - - Le ruban R ou les filaments F en quoi il a été divisé, sont transportés par le grillage 3 pendant le déplacement de 15 celui-ci et sont donc comprimés et serrés entre ledit gril lage 3 et la face inférieure 3£ du àispositif à buse 2. Tant que la longueur de filament ï entre le point où il est serré et la sortie du tube capillaire 13 est suffisante pour le permettre, le filament suit le jet lorsqu'il est dévié. Ceci implique que 20 le filament est soulevé au-dessus du grillage 3} en un point où il peut avoir été déposé maiH non encore serré, chaque fois que le jet de fluide est dévié vers un autre point qui demanderait un plus long parcours pour ce filament. Eventuellement, il y a un excès de ce filament dans la chambre 14 de sorte qu'aucun 25 mouvement latéral du jet de fluide ne définira un parcours de fil assez long pour soulever les filaments au-dessus du grillage. Ce filament est donc finalement déposé sur le grillage 3 et enlevé par celui-ci hors de la chambre 14. Les longueurs en excès des filaments F ou du ruban R dans 30 la chambre de "gonflage" 14 ont pour effet que le jet de fluide est continuellement dévié à une cadence très rapide car, lorsque le jet est dévié vers une partie sensiblement non obstruée du grillage 3, il déplace ces longueurs en excès vers cette nouvelle partie du grillage, laquelle est alors obstruée à son tour, pro-35 voquant une nouvelle déviation du jet. L'avance longitudinale du ruban R est très lente relativement à la vitesse à laquelle il est dévié latéralement, de sorte que le ruban est animé d'un mouvement répété qui l'agite en tous sens dans la chambre 14 et il se fend le long des zones minces W pour donner des filaments 40 3?. Cette agitation continuelle du ruban R lorsqu'il'est dévié 70 16472 7 2044770 latéralement dans un, sens et dans l'autre, déposé sur le grillage 2. puis soulevé au-dessus de ce grillage, place le ruban R dans pratiquement toutes les œientations imaginables relativement au jet de fluide et assure une fibrillation pratiquement 5 complète du ruban. L'ondulation au hasard de chaque filament individuel P exige une fibrillation complète du ruban R avant que les filaments soient enfin déposés sur le grillage entraînés au-dessous de la face inférieure 55 du dispositif à buse 2. Gomme 10 cela est expliqué de façon plus complète dans le brevet U.S. 5 4-57 611 déjà cité, on pense que, dans l'appareil déait, l'ondulation a lieu essentiellement lorsque les filaments sont pliés sur le grillage 5, 'les parties verticales des plis étant comprimées lorsque les filaments passent sous la face inférieure 15 â-u dispositif à buse 2. 70 16472 8 2044770 BEVETOICAIIOHS 1.- Procédé pour effectuer la fibrillation d'un film afin de former des filaments continus et pour donner simultanément du "gonflant" aux filaments ainsi formés, caractérisé en ce qu' 5 il consiste à fournir un ruban de film thermoplastique orienté longitudinalement, présentant des nervures longitudinales, parallèles et oejuidistantes, reliées latéralement l'une à l'autre par des zones d'épaisseur réduite, à faire avancer le ruban de façon positive, longitudinalement, à une vitesse prédéterminée, 10 à former un jet d'un fluide à une température suffisante pour plastifier le ruban sans qu'il perde son orientation, ledit jet entourant le ruban et l'entraînant longitudinalement à la vitesse prédéterminée, à diriger le jet de fluide dans une chambre ayant une extrémité ouverte à l'opposé de l'entrée du jet de 15 fluide et une section suffisante pour permettre un mouvement latéral limité du jet de fluide, et à déplacer line surface en forme de grillage latéralement, en travers de l'extrémité ouverte de la chambre et très près de celle-ci pour que le jet de fluide ne puisse s'échapper de la chambre autrement qu'à travers la sur-20 face en forme de grillage et à une vitesse sensiblement inférieure à la vitesse prédéterminée, de sorte que le jet de fluide et, de ce fait, le ruban sont déviés latéralement à l'intérieur de la chambre et soumis à une agitation désordonnée et rapide qui provoque la fibrillation du ruban èt le pliage des filaments ain-25 si formés sur la surfade en forme de grillage. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la déviation du jet de fluide est effectuée par une disposition inégale des filaments sur la surface en forme de grillage et par le changement de direction du jet de fluide, des zones 50 plus denses vers les zones moins denses. 3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les filaments déposés sur la surface en forme de grillage sont comprimés contre cette surface lorsqu'ils sont déplacés sur elle en venant de ladite zone. 35 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce 'que la compression des filaments sur la surface en forme de grillage est élastique.