Brevet FR2088330A1 — publié le 19720107

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pellicule transversalement orientée,tra nsversalement striée et transversalement fibrillée. Depuis peu de temps, l'industrie des fibres textiles s'in-5 téresse à la préparation de fibres et de filaments par la technique de fibrillation d'une pellicule thermoplastique orientée. Au début, on effectuait/La fibrillation sur des pellicules plates, longitudinalement orientées, pour préparer s.oit des fibres discontinues séparées de longueurs irrégulières, soit, par un 10 moindre degré de fibrillation, un réseau cohérent de telles fibres discontinues. P^us récemment, on a préparé des filaments continus par fibrillation de pellicules striées, et dans ce cas l'action de fibrillation se limite aux minces sections formant les membranes entre les stries. Dans ce cas encore, la fibrilla-15 tion peut être totale, de sorte qu'on obtient des filaments séparés continus, ou elle peut être moins poussée, pour ainsi obtenir un réseau continu composé de filaments continus enchevêtrés . Qn a constaté que des filaments continus préparés par la 20 technique de fibrillation sont utiles pour la confection de toiles stratifiées, non tissées. Un produit de ce genre comprend des filaments continus formant une chaîne, alors que d'autres filaments sont assemblés par stratification avec les filaments du premier groupe, en faisant avec ces derniers un angle d'in-25 clinaison compris entre environ 20 et 90°, pour conférer ainsi au produit des propriétés supérieures à celles des étoffes tissées usuelles. Jusqu'à présent, on préparait des produits de ce genre en posant les filaments de la chaîne sur un mandrin et, en enroulant les filaments transversaux autour des filaments de 30 chaîne. Il est difficile de réaliser par ce procédé une superposition précise à 90°. La présente invention a justement pour objet un produit qui peut être commodément stratifié avec une pellicule usuelle fibrillée, longitudinalement striée, de manière à obtenir une étoffe non tissée dans laquelle les filaments 35 transversaux peuvent être disposés suivant tout angle désiré d'inclinaison, compris entre 45 et 90°, par rapport aux filaments de la chaîne, cette opération étant exécutée par un procédé de stratification simple. L'invention a également pour but de réaliser une pellicule 40 transversalement orientée, transversalement striée et transver 71 16101 2 2088330 salement fibrillée. Les buts indiqués ainsi que d'autres objets de l'invention peuvent être réalisés par un procédé, qui consiste : a) à préparer une pellicule thermoplastique non orientée; 5b) à maintenir cette pellicule à l'état ramolli et à gaufrer la pellicule au moyen d'une série de nervures transversales espacées de distances égales de manière à obtenir une pellicule transversalement striée; c) à serrer les bords de la pellicule transversalement striée 10 et à étirer latéralement la pellicule sans toutefois étirer les bords par lesquels la pellicule est serrée; et d) à soumettre la surface de la pellicule latéralement étirée entre les bords non étirés, à une force afin d'en effectuer la fissuration entre les nervures transversales. 15 D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va en être faite ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue en plan d'un appareil convenant pour la mise en oeuvre de l'invention, 20 la figure 2 est une coupe par la ligne 2-2 de la figure 1 montrant le dispositif de formation de la pellicule; la figure 3 est une vue par la ligne 3-3 de la figure 1, montrant les bords épais de pellicule qu'on utilise dans ce procédé? 2 5 Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective montrant le procédé qui permet de préparer des bandes stratifiées npn tissées en utilisant des produits qu'on obtient par le procédé selon l'invention. Pour préparer une pellicule transversalement fibrillée et 30 striée, par le procédé représenté sur les figures 1 et 2, on commence par extruder un polymère fondu dans une extrudeuse 1 qui débite dans la zone de pincement définie entre un rouleau de gaufrage 2 et le rouleau de pression associé 3. Le rouleau de gaufrage est muni d'une série de minces nervures transversales 4 35 qui impriment les stries transversales désirées sur la: pellicu-^-le molle. On fait ensuite passer la pellicule transversalement striée 5 sur urï rouleau de guidage 6 et dans une élargisseuse désignée par la référence d'ensemble 7, dans laquelle la pellicule est réchauffée par des éléments de chauffage par rayonne-40 ment 8 qui sont installés au-dessus et au-dessous de la pellicule. 71 16101 3 2088330 L'élargisseuse comprend deux chaînes sans fin 9 et 9', qui tournent autour de pignons appropriés 10 et portent des pinces 11 de serrage de la pellicule (figure 3), capables de serrer les bords 12 de la pellicule d'une façon suffisamment sûre mais 5 sans les endommager, après quoi les chaînes suivent des trajets divergents pour effectuer l'étirage et l'orientation latérales de la pellicule transversalement striée, dans la zone indiquée par la référence S sur la figure 1. Les chaînes cessent ensuite de diverger et poursuivent des trajets parallèles sur une courte 10 distance dans la zone C pour permettre ainsi à la pellicule de se refroidir. On effectue l'étirage transversal de la pellicule à la température la plus appropriée pour orienter une pellicule formée avec un polymère donné, mais naturellement cette température 15 doit être inférieure au point de fusion cristallin de ce polymère. Un degré d'orientation relativement poussé est nécessaire pour que la pellicule devienne suffisamment fissurable pour en permettre la fibrillation. Dans la plupart des cas, il est indispensable d'effectuer un étirage transversal d'au moins 4 fois environ. 20 A partir de ce stade du procédé, il est indispensable que les bords 12 de la pellicule transversalement striée soient plus épais que la partie restante de cette pellicule, pour permettre à cette pellicule de préserver son unité structurale pendant le stade de fibrillation qui aura lieu par la suite. Avec un dérou-25 lement normal des opérations d'extrudage de la pellicule et de son étirage transversal à l'aide d'une élargisseuse, les bords non étirés seront plus épais que la partie étirée de la pellicule, la différence entre les épaisseurs respectives représentant un facteur au moins égal au. rapport d'étirage latéral. Si l'on 30 désire une épaisseur plus importante, on peut munir la pellicule de lisières marginales avant l'étirage, c'est-à-dire pendant les stades d'extrusion et de gaufrage. A la sortie de l'élargisseuse, la pellicule étirée est libérée par les pinces et lés chaînes passent autour de leurs 35 pitjnons respectifs 10 pour revenir à leur point de départ. La pellicule poursuit son trajet et, pour la fibriller, on la fait passer entre des rouleaux de fibrillation supérieur 13 et inférieur 13'. Les roul.eaux de fibrillation sont des rouleaux revêtus de caoutchouc et viennent en contact avec la zone entre l.es bords 40 épaissis, ces rouleaux étant entraînés en rotation à des vitesses 71 16101 4 2088330 périphériques différentes de sorte que ces rouleaux exercent sur la pellicule une action de cisaillement vers l'avant. Ce cisaillement vers l'avant provoque la rupture de la pellicule dans les zones intermédiaires de liaison entre les stries. Cependant, étant donné que la force n'est appliquée qu' à la surface 5 de la pellicule entre les bords et que les dits bords sont plus lourds que la partie restante, les bords ne sont pas étirés ou déformés et les stries ne sont pas déplacées de façon permanente les unes par rapport aux autres, à un degré notable, mais les stries demeurent essentiellement dans leurs positions initiales lffl pendant le passage du produit sur les rouleaux de fibrillation. On peut d'ailleurs utiliser d'autres procédés de fibrillation. Par exemple, on peut soumettre chacune des surfaces de la pellicule à un courant gazeux sous pression élevée, par exemple un courant d'air, dont l'action aura pour effet de rompre 15 les minces membranes entre les stries, c'est-à-dire que la pellicule sera fissurée, mais ses bords resteront intacts. Au lieu d'utiliser des rouleaux entraînés à des vitesses différentes, on pourrait aussi bien utiliser des courroies en caoutchouc entraînées à des vitesses différentes. On peut également avoir 20 recours à d'autres moyens, par exemple le frottement, le brossage et le peignage. Le procédé utilisé n'est pas spécialement critique pour autant que la force appliquée à la pellicule laisse les bords dans un état intact en vue de la manutention ultérieure. 25 Pour séparer les filaments individuels les uns des au- très, on soumet la pellicule à un étirage longitudinal appliqué sur les bords. L'importance de cet étirage sera déterminée par la " densité" des filaments (nombre de filaments par unité de longueur) qu'on désire obtenir dans le produit final et ce fac-30 teur détermine à son tour le poids par unité de surface de la pellicule fibrillée. Si l'on désire obtenir la densité maximum des filaments, le stade d'étirage peut être entièrement éliminé. En général l'étirage maximum ne dépasse pas 600%. Comme on peut le voir sur la figure l^on effectue cet étirage par des rouleaux 35 d'étirage 14 et 15 qui sont entraînés à des vitesses différentes. Les membranes entre les stries ayant été à peu près entièrement rompues par la fibrillation, l'étirage sera limité aux seuls bords de la pellicule. Si une partie quelconque de la membrane demeure intacte après la fibrillation,elle sera fissurée 40 par la force de l'étirage longitudinal en laissant au plus un 71 16101 5 2088330 réseau de fibrilles 16,titrant un faible denier et reliant entre eux les filaments adjacents. La présence et la densité d'un tel réseau de fibrilles dépendent du degré d'étirage auquel on aura soumis les bords de la pellicule et aussi de l'intensité de l'opé-5 ration de fibrillation à laquelle la pellicule a été soumise. Pour la plupart des applications de produits de ce genre, la présence d'un réseau de fibrilles n'est pas nuisible et peut même être avantageuse. Les bords épais 12 de la pellicule servent à maintenir dans un état cohérent la structure fibrillée enchevê-10 trée en vue de sa manutention ultérieure. En effet, en l'absence de tels bords épais, le produit ne serait plus qu'une simple masse de fibres individuelles non reliées les unes aux autres, et il est évident qu'un tel produit serait médiocre du point de vue de sa manutention ultérieure. Les bords doivent être relativement 15 uniformes et avoir une épaisseur au moins double de celle de la partie restante de la pellicule après son étirage transversal. Une telle épaisseur est indispensable pour que les bords soient capables de résister à la déformation pendant le stade d'étirage longitudinal et on est ainsi en mesure d'assurer un étirage uni-20 forme, réglable et dirigé vers l'avant, ainsi qu'un ajourage réglé de la bande fibrillée. En dehors de cette considération, l'épaisseur ne présente pas un caractère critique. Comme représenté à la figure 1, on effectue l'étirage des bords 12 pour séparer les filaments transversaux, dans le 25 cadre d'un procédé qui est intégré dans le procédé global de formation de la pelliculejde son étirage et de sa fibrillation. Cependant, une telle intégration n'est pas toujours nécessaire. Eventuellement, on pourrait recueillir la pellicule fibrillée sur des rouleaux de l'installation et on peut entièrement suppri-30 mer l'étirage ou bien on peut l'exécuter après que la pellicule a été incorporée dans une structure quelconque. Comme on l'a: déjà dit^ l'une des applications les plus importantes de la structure filâmentaire préparée de la façon décrite concerne la confection d'étoffes stratifiées non tissées 35 comportant des filaments continus aussi bien dans le sens de la chaîne que dans celui de la trame. Pour préparer une telle étoffe, il suffit de poser une ou plusieurs couches du produit fibrillé et transversalement orienté, qu'on aura préparé par le procédé selon 1'invention,en combinaison avec une ou plusieurs couches 40 de structure réticulaïre qu'on prépare par fibrillation d'une 71 16101 6 2088330 pellicule usuelle striée dans le sens longitudinal^toutes les couches étant amenées directement dans la chaîne d'assemblage, à l'état brut de fabrication, ou bien, à partir de rouleaux respectifs d'emmagasinage, et les couches étant posées parallèlement 5 à leurs axes longitudinaux. Comme on peut le voir sur la figure 4, une pellicule transversalement fibrillée 20 et une pellicule longitudinalement striée 22 sont déroulées de leurs rouleaux d'emmagasinage 21 et 23 respectivement et les deux pellicules sont admises dans la 10 zone de pincement entre des rouleaux tracteurs 24 et 24'. La structure stratifiée,dont les filaments transversaux provenant de la pellicule transversalement striée.font un angle de pratiquement 90° avec les filaments longitudinaux, est tirée par les rouleaux tracteurs 26 et 26' sous des éléments de chauffage par 15 rayonnement 25 et 25', ce qui permet de préchauffer les filaments avant la liaison entre les rouleaux tracteurs 26 et 26*. Ces rouleaux 26 et 26' sont étudiés de manière à venir en contact avec les pellicules sans toucher les bords épais de la pellicule transversalement striée. 20 Sur la figure 4 le procédé de liaison est effectué par préchauffa Comme on le voit sur la figure 5 il est également possible de préparer des étoffes dans lesquelles les filaments trans-35 versaux font un angle inférieur à 90° avec les filaments longitudinaux. Pour aboutir à ce résultat on peut obliger l'un des bords à parcourir un trajet plus long que l'autre bord par exemple en le faisant passer sur un rouleau fou 28, au moment où la pellicule fibrillée est déroulée de sa source et avant qu'elle soit 40 stratifiée avec le composant longitudinalement strié. Pour 71 16101 7 2088330 créer le mou nécessaire permettant à un bord de passer sur le rouleau fou 28^ on tire un bord de la pellicule vers l'arrière par rapport à l'autre bord avant d'introduire la pellicule dans la zone de pincement entre les rouleaux 24 et 24'. Etant donné 5 que la pellicule est d'une structure réticulaire ouverte, elle s'incline facilement à ce stade sans lui imposer .de- contrainte excessive en un point quelconque ,et les filaments prennent une orientation oblique par rapport à l'axe longitudinal de la pellicule. Attendu que les deux bords sont avancés à la même 10 vitesse par les rouleaux tracteurs 24 et 24les filaments transversaux restent obliques par rapport à l'axe longitudinal de la pellicule transversalement striée et, de ce fait, ces filaments seront obliques par rapport au grand axe de la pellicule longitudinalement striée. L'angle d'inclinaison qu'on obtient de cette 15 façon peut avoir une valeur quelconque entre environ 20 et 90°, selon le degré de mou qu'on introduit dans le bord 12. De préférence, cet angle est d'au moins 45°. On peut appliquer le procédé selon l'invention à pratiquement tous les polymères thermoplastiques connus du type filmo-20 gène et fibrogène, polymères, que l'on utilise normalement pour préparer des fibres synthétiques. A titre d'exemple, on mentionnera le polyéthylène, le polypropylène, le nylon, le téréphtalate de polyéthylène, les résines acryliques comme le polyacrylonitri-le et lee copolymères correspondants. 71 16101 8 2088330 - REVENDICATIONS— 1. Procédé de production d'une pellicule transversalement striée, transversalement orientée et transversalement fibrillée, caractérisé en ce qu'on prépare une pellicule thermoplastique 5 non orientée, on maintient cette pellicule à l'état ramolli et on la soumet à un gaufrage au moyen d'une série de nervures transversales, espacées de distances égales de manière à obtenir une pellicule transversalement striée, on serre les bords de la pellicule transversalement striée et on étire latéralement cette 10 pellicule sans toutefois étirer les bords par lesquels la pellicule est serrée; et on soumet la surface de la pellicule latéralement étirée, entre les bords non étirés, à une force de fibrillation afin d'en effectuer la fissuration entre les nervures transversales. 15 2. Procédé selon la revendication l^caractérisé en ce qu'on soumet les bords non étirés à un stade d'étirage longitudinal afin d'effectuer la séparation entre les stries transversales. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour créer la force nécessaire de fibrillation, on fait passer la pel- 20 licule transverseLement striée dans un courant gazeux sous pression élevée. 4. Procédé selon la revendication ljcaractérisé en ce que pour créer la force nécessaire de fibrillation, on fait passer la pellicule transversalement striée entre deux rouleaux de pin- 25 cements revêtus de caoutchouc tournant à des vitesses périphériques différentes, les dits rouleaux de pincement venant en contact avec la pellicule uniquement dans la zone entre les bords non étirés. 5. Procédé de préparation d'une étoffe stratifiée, non tissée 30 et avec des couches croisées, caractérisé en ce qu'on prépare une pellicule fibrillée, transversalement striée et présentant des bords épais, on stratifié cette pellicule avec une pellicule fibrillée longitudinalement striée, on lie les pellicules striées et on élimine ensuite les bords épais de la pellicule transver-35 salement striée. 6. Procédé selon la revendication 5,caractérisé en ce qu'on oblige un bord de la pèllicule fibrillée transversalement striée à parcourir une distance plus grande depuis sa source de distribution jusqu'à l'emplacement où les deux pellicules sont unies 40 en un stratifié,de sorte que les filaments de la pellicule 71 16101 9 2088330 transversalement striée prennent une orientation oblique par rapport au grand axe de ladite pellicule.