Brevet FR2034097A1 — publié le 19701211

La présente invention concerne un procédé de fabrication de fibres distinctes, composites, ayant un excellent crêpage permanent. On connait déjà des procédés de crêpage des fibres artificielles, tels que le procédé par prétorsion avec durcissement thermique, le procédé par presse-étoupe (procédé par turbo-crêpeur), le procédé de crêpage par dispositif à engrenage, le procédé par abrasion, le procédé par association-coagulation de deux sortes de polymères, etc. On considère que ce dernier procédé, ctest-à-dire le procédé par association-coagulation, dans lequel des courants de deux sortes de polymères sont réunis ou associés avant la coagulation après passage dans une filière, donne d'excellentes caractéristiques de crêpage aux fibres, en particulier en ce qui concerne le rétablissement du crêpage, la stabilité du crêpage, et le volume occupé par le crêpage.Dans le procédé par associationcoagulation qui utilise une filière, il est nécessaire d'associer deux sortes de polymère avant la coagulation. Suivant la demande de brevet japonais NO 23 966/1966, on peut effectuer l'association de deux sortes de fibres distinctes en deux polymères différents par adhérence par chauffage sous pres sion, même si l'on n'a pas associé deux polymères différents avant la coagulation, pourvu que l'un d'entre eux, ou les deux, soit traité sous la forme d'une pellicule. Cependant, il est nécessaire dans tous les cas que deux pellicules différentes soient complètement associées avant l'étirage.Les pellicules complètement associées sont étirées et soumises ensuite à une séparation dans le procédé mentionné ci-dessus L'invention a pour objet de fournir un procédé plus simple pour donner des fibres séparées, composites, crêpées, dans lequel il n'est pas nécessaire d'associer les composants des fibres distinctes à l'état de pellicules avant l'étirage. Suivant le procédé de l'invention, on fabrique des fibres distinctes composites crêpées en étirant simultanément deux sortes de pellicules ou de rubans ayant une affinité mutuelle, mais des propriétés de retrait à la chaleur différentes, qui peuvent être étirées avec à peu près le même rapport d'étirage alors qu'elles sont empilées, en découpant la pellicule étirée obtenue d'un seul tenant, en fibres distinctes, composites, ayant un retrait potentiel et en créant le crêpage sur l'article confectionné en ces fibres distinctes, tel que des fils, une matière tissée ou tricotée, par chauffage à l'état non tendu. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, la Fig. unique est un schéma illustrant les stades du mode dlexécution préféré du procédé de l'invention, dans lequel deux pellicules brutes disposées l'une sur l'autre sont étirées et simultanément transformées en une pellicule étirée composite formée par les pellicules qui la constituent, qui adhèrent bien l'une à l'autre sous l'action degla chaleur et de la pression d'étirage, puis découpées, étendues sur un écran tournant. à l'état non tendu, et enroulées à l'état de fibres distinctes cr8pées. Lorsqu'on doit produire une pellicule étirée composite, on a, jusqu'à présent, c-omme mentionné ci-dessus, considéré que la pellicule non étirée, en tant que matière première, doit être la pellicule composite. Après une expérience continue et suivie, la Demanderesse a réussi à s'assurer que deux sortes différentes de pellicule ayant des propriétés différentes, en particulier un retrait à la chaleur différent, peuvent être complètement collées et associées par étirage quand on les étire par chauffage alors qu'elles sont disposées lune sur l'autre, et, de plus, que ltétat d'adhérence et d'association ainsi établi est stable et se maintient m8- me après des stades ultérieurs de frottement-glissement effectués pour le découpage On divers traitements des fibres.L'invention repose sur cette observation, à savoir que l'on peut obtenir une pellicule étirée composite en disposant deux sortes de pellicules 1'une sur l'autre, et en les étirant ensemble dans la même direction, sans stade préalable d'association de ces deux sortes de pellicules Bien entendu, l'essai d'obtention dtune pellicule composite étirée en disposant deux sortes de pellicules l'une sur l'autre ne réussit pas entre n'importe quelles pellicules différentes. Par exemple, même si une pellicule telle qu'une pellicule de cellulose régénérée qui ne peut être ensuite étirée, et une autre pellicule telle qu'une pellicule de polyéthylène qui peut être re-étirée à huit à dix fois sa longueur initiale, sont disposées lune sur 1'autre, on ne peut pas produire une pellicule étirée composite.De plus, même si l'on dispose l'une sur l'autre des pellicules de Nylon ou de polyester et de polyoléfine, et que l'on essaye de les faire adhérer mutuellement, il est difficile de produire une pellicule étirée composite. Les combinaisons de pellicules auxquelles le procédé de l'in vention peut efficacement s'appliquer sont celles dans lesquelles deux pellicules différentes peuvent être re-étirées avec un rapport d'étirage approximativement identiques. De plus, l'invention n'est efficace que dans le cas où deux pellicules différentes ont une affinité chimique mutuelle. Par exemple, dans le cas du polypropylène, le procédé de l'invention peut s'appliquer efficacement quand il y a une différence dans la teneur en polymères cristallins contenus dans deux sortes de pellicules, une différence dans la quantité du comonomère, comme constituant des copolymères ayant le même monomère principal, ou une différence dans les conditions de coagulation ou dans la condition de mise en forme de deux sortes de pellicules ayant les mêmes constituants monomères. L'association au moyen du procédé de lssinvention est aussi efficace entre des pellicules en polyéthylène des procédés à basse pression et à pression moyenne. Un mélange d'une sorte de polyéthylène de basse ou moyenne pression et de 5 à 10 % en poids de polyéthylène à haute pression peut aussi être associé avec succès avec la même sorte de polyéthylène à basse ou moyenne pression qui n'est pas mélangé avec du polyéthylène à haute pression. Dans le cas d'une pellicule d'alcool polyvinylique complètement saponifié et d'une pellicule contenant de petites quantités de radicaux acétyle résiduels, le procédé de l'invention peut s'appliquer efficacement. Dans le cas du polyacrylonitrNe également, si l'on dispose 1'une sur l'autre une pellicule d'un homopolymère et une pellicule de copolymère contenant 5 à 8 % en poids de comonomère, et que 1'on étire à 115-1280C par chauffage avec de la vapeur d'eau saturée, on peut effectuer l'association suivant l'invention à l'aide d'une petite quantité d'humidité qui joue le rôle d'agent de gonflement. Bien entendu, quand du diméthyl-sulfoxyde, du diméthyl-formamide, ou une solution diluée préparée en dissolvant du polyacrylonitrile dans l'un des solvants mentionnés ci-dessus, est mise, en couche mince, entre deux sortes de pellicules de polyacrylonitrile, on peut ensuite l'étirer à huit à dix fois par chauffage à une température aussi faible que 100 OC, et on produit par étirage une pellicule étirée composite dont les éléments adhèrent bien l'un à l'autre. Dans le cas d'une pellicule de Nylon ou de polyester, deux sortes de pellicules refroidies de deux sortes de polymère du même groupe ou du même polymère, préparées dans des conditions de coagulation ou de formage différentes, peuvent être étirées à une température inférieure à 1000C, par chauffage à sec ou par chauffage à la vapeur, pour produire une pellicule composite. Ce n'est pas une condition nécessaire pour le procédé de 1'invention que d'insérer un adhésif, un solvant, ou un agent de gonflement entre les surfaces limites de ces deux pellicules disposées lune sur.l;autre dans le but de les faire adhérer, mais c2- est seulement une condition utile pour l'association à basse tempe rature. La caractéristique principale de l'invention réside plut8t dans le fait d'obtenir l'association seulement par l'action de la chaleur et de la pression pendant le procédé d'étirage sans utilisation d'aucun adhésif. Les inventeurs supposent que les deux sortes de pellicules peuvent adhérer si simplement et facilement par le procédé de l'invention, pour la raison suivante s quand on doit étirer une pellicule non étirée, on effectue généralement l'étirage en chauffant à une température supérieure à la température de transition secondaire. En général, pour un polymère analogue au caoutchouc, au cours de son étirage thermique, il se produit un dégagement de chaleur autogène dû au changement d'entropie pendant l'étirage. Par conséquent, la chaleur dégagée s'accumule dans la pellicule qui est mauvaise conductrice, en même temps que celle venant du chauffage extérieur, et provoque le ramollissement rapide de la pellicule ellemême.Du fait de ce ramollissement et de l'action d'adhérence mutuelle par pression pendant l'étirage, les deux pellicules disposées l'une sur l'autre adhèrent l'une à l'autre pour former une seule pièce. Dans la pratique, quand on fait passer deux pellicules sur des rouleaux ou des barres fixes pour changer leur direction de temps en temps en zig-zag pendant l'étirage, la force de pression agissant sur ces deux pellicules dans la direction perpendiculaire à l'étirage devient plus grande et l'adhérence mutuelle de ces deux pellicules devient si forte que, après étirage, on obtient une pellicule étirée composite presque idéale pour la production de fibres crêpées composites. La pellicule composite étirée ainsi obtenue peut être découpée pour donner des rouleaux de fibres distinctes, sans provoquer la séparation des couches, au moyen de ltun des procédés classiques de découpage, tels que ceux qui utilisent une machine à découper ou une brosse à aiguille, un procédé de prétorsion, un procédé qui emploie un courant d'air pour la séparation, ou un procédé qui utilise une lime tournante (voir demande de brevet aux Etats-Unis d'Amé rique NO 510 546), etc, et les fils ou les tissus tricotés ou tissés faits avec la fibre séparée obtenue deviennent crêpés par chauffage à l'état détendu, du fait delta différence de retrait des deux pellicules brutes. La fibre composite crêpée distincte ainsi obtenue retrouve au chauffage son excellente tenue ou volume, même quand les crêpages sont étirés pendant le traitement. Si on veut faire des fibres distinctes par un procédé de découpage qui comprend une abrasion, il est préférable, pour obtenir de meilleures caractéristiques de crêpage, d'user par abrasion la surface du côté de plus grand retrait, mais l'abrasion n'est pas toujours nécessaire dans le cas de la pellicule étirée composite fabriquée conformément à l'inventions parce que l'on forme assez de crêpages sans avoir besoin d'abrasion. Le procédé de l'invention peut s'appliquer efficacement à des pellicules de toutes sortes de polymères pouvant former des fibres, et, en particulier, on peut obtenir des résultats très efficaces quand on applique ce procédé à des pellicules de deux sortes de polymères du même groupe. Comme exemples de polymères que l'on croit former un groupe indépendant pour l'application du procédé de l'invention, on peut citer : le polyéthylène, le polypropylène, le chlorure de polyvinyle, l'alcool polyvinylique, le polyacrylonitrile, le chlorure de polyvinylidène, le Nylon, le polyester, les copolymères de ceux-ci, la cellulose régénérée et leurs dérivés. En ce qui concerne la production de la pellicule, le procédé de l'invention peut s'appliquer à une pellicule produite par une quelconque des méthodes d'extrusion à'état fondu, de coulageenduisage, ou de coagulation humide. On comprendra mieux le procédé de l'invention en en se référant au dessin annexé qui est un schéma illustrant les stades de mise en oeuvre du procédé de l'invention pour produire des fibres sépa- rées. Deux pellicules brutes 1 et 2 qui présentent un retrait dif férent quand on les étire dans le même dispositif d'étirage par chauffage, sont disposées l'une au-dessus de l'autre, amenées à un premier jeu de rouleaux 3 et 3', puis à un deuxième jeu de rouleaux 5 et 5', après avoir été séparées à l'état empilé par un séparateur 4 situé entre les deux jeux mentionnés ci-dessus, en ensemble de pellicules empilées de largeur prédéterminée; et ensuite elles sont Introduites dans une chambre d'étirage 6, dans laquelle sont disposes, un rouleau fixe 7 chauffé et des rouleaux 8, 9, 10 et 11 pouvant être entraînés librement par la pellicule en cours d'étirage, cette chambre étant maintenue à une température appropriée à l'étirage par chauffage; et elles sont étirées entre le deuxième jeu de rouleaux 5 et 52 et un troisième jeu de rouleaux 12 et 12'. Dans ce procédé, le pincement des pellicules à l'étirage se produit sur le rouleau fixe 7 chauffé, ou juste après le passage sur ce rouleau, et chaque ensemble de deux pellicules adhère l'un à l'autre pour former la pellicule étirée composite 13, dans cette chambre d'étirage 6. La pellicule étirée 13 est séparée par un séparateur 15 sous une traction légère exercée entre le troisième jeu de rouleaux 12 et 12' et un quatrième jeu de rouleaux 17 et 17', et ensuite amenée à une tuyère 19 dans laquelle on amène aussi de l'air sous pression par une conduite 18. Par cette tuyère, les fibres séparées sont éjectées avec l'air contre une courroie 20 en toile métallique à déplacement lent, ce qui permet que l'air la traverse librement, alors que les fibres s'y déposent à l'état non tendu et répandues en vrac, et sont chauffées pour former les crêpages. Les fibres distinctescrêPées ainsi obtenues sont reprises par un jeu de rouleaux 22 et 22', guidées par un rouleau 21, et ensuite enroulées en une bobine 23. On peut effectuer l'étirage en utilisant un four à air, un bain d'eau chaude, une chambre de vapeur à haute pression; etc. Cependant, il est préférable de choisir l'appareil en fonction des polymères pelliculaires. C'est ainsi par exemple que pour une pellicule de polypropylène préparée par extrusion du produit fondu, un four à air sec convient, mais pour une pellicule de polyacrylonitrile, une chambre de vapeur à haute pression convient, parce que la petite quantité d'humidité agit efficacement comme plastifiant. Les exemples ci-après illustrent l'invention. EXEMPLE 1. Une pellicule non étirée d'homo-polypropylène de 30/u d'épaisseur et de 20 mm de large, et une pellicule non étirée de copoly- mère de propylène et d'éthylène (teneur en éthylène 5 moles %) sont disposées avec précision l'une sur l'autre, introduites dans la chambre d'étirage du dispositif représenté au dessin, chauffées à 1400C, et étirées à neuf fois pour obtenir une pellicule étirée (composite) à deux couches. La pellicule étirée ainsi obtenue est découpée en utilisant une lime tournante ronde, et est éjectée contre un tambour tournant en toile métallique chauffé à 1100C par de l'air chaud pour former le crêpage et le fixer. La fibre découpée crêpée obtenue après cette fixation est enroulée sur une bobine sans retordage. En appliquant la méthode dressai JIS L-1077*, la fibre décou pe crêpée obtenue présente un allongement du crêpage de 72 % et un redressement du crêpage de 85 %. Afin de déterminer la stabilité du crêpage, on a mesuré ltallongement du crêpage, et le redressement du crêpage de fibres disUncte8 après application d'une charge de 5 g/d, pendant dix-huit heures, enlèvement de la charge, et redressement du crêpage par chauffage à 110 C. Les résultats mesurés étaient tous identiques à ceux mesurés avant l'application de la charge. Ensuite, on étire séparément les deux types de pellicules brutes dans les mêmes conditions et on mesure les retraits de chaque pellicule étirée à 1100C, le retrait de la pellicule étirée du copolymere est de 12 % et celui de la pellicule en homopolymère est de 7,2 %. * Degré d'allongement du crêpage et degré de redressement du crêpage par l'essai JIS L-1077 Fixer l'estrémité supérieure d'un échantillon par un dispositif de serrage et le suspendre verticalement en lui appliquant une charge initiale de 2 mg/d, et, après trente secondes, mesurer avec précision la longueur de l'échantillon (a) en effectuant une marque sur lui, à une position d'environ-aO cm juste à partir du dessous du serrage supérieur. Ensuite, mettre une charge de 0,1 g/d sur la fibre et après trente secondes, mesurer la longueur de la fibre (b) entre le serrage supérieur et le point marqué. Et ensuite, laisser reposer tranquillement l'échantillon pendant deux minutes après ltenlève- ment de la charge, recharger lte-chantillon avec la charge initiale mentionnée ci-dessus pendant trente secondes et mesurer la longueur de la fibre (c) entre lâ marque et le serrage supérieur. Degré d'allongement du crêpage (b - 1) x 100 % Degré de redressement du crêpage (b e) x 100 EXEMPLE 2. Un ruban non étiré de polyacrylonitrile, de 40/u d'épaisseur, et de 20 mm de large, et un ruban non étiré d'un copolymère dacry- lonitrile et de méthacrylate de méthyle (teneur en méthacrylate de méthyle 7 moles %), de 50/u d'épaisseur et de 20 mm de large, sont disposés lui sur l'autre, étirés à trois fois dans un bain d'eau à 700C, et ensuite à quatre fois dans une chambre de vapeur à haute pression à 1200C et, au total, on a effectué un étirage à douze fois. Dans ce cas, le point de pincage pendant l'étirage est fixé sur le jeu de rouleaux proche de l'entrée du bain. Le ruban étiré ainsi obtenu est découpé par frottement-glissement de la surface du côté du copolymère comme dans l'exemple 1, et les crêpages sont formés et fixés par chauffage à sec à 900C. L'allongement du crêpage et le redressement du crêpage des fibres distinctes crêpées obtenues sont de 85 % et de 78 %, respectivement. EXEMPLE 3. Un ruban non étiré de téréphtalate de polyéthylène de 20/u dt- épaisseur et de 20 mm de large, et un ruban non étiré d'un copolymère de téréphtalate et d'isophtalate de polyéthylène (teneur en acide isophtalique 8 moles %), de 20 mm de large et de 20/u d'é- paisseur sont disposés l'un sur l'autre, étirés à quatre fois tout en glissant sur une plaque chaude chauffée à 950C, puis de nouveau étirés à 1,3 fois tout en glissant sur une plaque chaude chauffée à 1700C, soumis à un traitement thermique par glissement sur une plaque chaude chauffée à 1900C, puis découpés comme à exemple 1; et on forme le crêpage à 1400C. L'allongement du crêpage et le redressement du crêpage de la fibre découpée crêpée obtenue sont, respectivement, de 95 % et de 85 *. EXEMPLE 4. Un ruban non étiré de Nylon-6 et un de Nylon-66, tous deux de 30/u d'épaisseur et de 20 mm de large, sont disposés l'un sur l'au- tre, étirés à trois fois par glissement sur une plaque chaude chauffée à 1500C, étirés de nouveau à 1,5 fois sur une plaque chaude chauffée à 1800C; et, après découpage par un couteau tournant ayant un certain nombre de lames distribuées régulièrement, on forme des crêpages à 1400C, L'allongement du crêpage et le redressement du crêpage de la fibre séparée obtenue sont de 102 % et 88 %, respectivement. - REVENDICATIONS. 1 - Un procédé de fabrication de fibres distinctes, composites, crêpées, dans lequel on étire simultanément deux sortes de pellicules qui ont une affinité mutuelle, mais un retrait thermique différent et qui peuvent être étirées avec approximativement le même rapport étirage alors qu'elles sont empilées, ce qui fait adhérer mutuellement ces deux sortes de pellicules ou de rubans pour former une pellicule étirée composite dtune seule pièce, on découpe la pellicule étirée d'une seule pièce, obtenue, en fibres distinctes composites ayant un retrait potentiel, et on forme des crêpages sur les articles confectionnés en ces fibres distinctes, par chauffage à l'état non tendu. 2 - Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on effectue l'étirage simultané de deux sortes de pellicules en présence dtun solvant à la surface limite de ces deux pellicules. 3 - Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel on effectue l'étirage simultané de deux sortes de pellicules en présence d'un agent de gonflement à la surface limite de ces deux pellicules. 4 - Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel on effectue l'étirage simultané de deux sortes de pellicules en présence d'un adhésif à la surface limite de ces deux pellicules. 5 - Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel les deux sortes de pellicules sont toutes les deux des rubans étroits. 6 - Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel les deux sortes de pellicules sont en le même polymère, mais ont une orientation moléculaire différente due à la différence des conditions dans lesquelles les pellicules ont été préparées. 7 - Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel l'une des deux sortes de pellicules est en un homopolymère et l'autre en un copolymère. 8 - Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel les deux sortes de pellicules sont en copolymères, mais les teneurs en comonomères des deux copolymères sont différentes. 9 - Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel les deux sortes de pellicules sont en polymères préparés dans des conditions de polymérisation différentes. 10 - Un procédé suivant la revendication 1, dans lequel on effectue la formation du crêpage par chauffage à l'état non tendu à une température supérieure à toute température qui a pu être appliquée à des ceux pellicules au cours de leur traitement passé.