Brevet FR2110346A1 — publié le 19720602

la présente invention se rapporte à un procédé de production de toisons consolidées (non tissées) fabriquées en fibres polyami-diques et/ou en filaments sans fin polyamidiques, la consolidation étant effectuée en appliquant une solution aqueuse d* les toisons produites sous la forme de feuilles de filaments sans fin ou de "brins déposés au hasard, doivent être consolidées pour devenir dimensionnellement stables et employables. la consolidation de la toison est ordinairement effectuée dans un proces-10 sus distinct consécutif au processus de dépôt de la toison. Elle consiste par exemple à consolider les fibres individuelles entre elles par un moyen quelconque approprié (collage ou soudage) à l'endroit où elles entrent en contact mutuel. Ceci confère à la toison la cohérence qui est obtenue dans les articles tissés ou 15 tricotés mécaniquement en entretissant ou en formant des boucles (point de tricot), la résistance à la flexion du joint produit entre les fibres rend très difficile l1 obtention d'une bonrue qualité de drapé dans ces feuilles si ces dernières doivjnt présenter une résistance mécanique et une stabilité dimensionnelle suffisan-20 tes. les méthodes de consolidation connues, tant à cet égard qu'en raison du fait que la consolidation de la toison doit être simple d'exécution et peu coûteuse, présentent de sérieux inconvénients. la simple application de pression et de chaleur, par exemple en utilisant des cylindres de c&landrage, apporte une résis-25 tance mécanique suffisante, mais le caractère textile est alors presque totalement perdu et la toison a tendance à dégénérer en une feuille. le procédé d'imprégnation et de pulvérisation des toisons avec des émulsions aqueuses de résines ou de latex synthétiques 30 condensables présente de nombreux désavantages.letemps requis pour le séchage et la condensation des résines synthétiques nécessite l'emploi de séchoirs de transit continus d-a très grandes dimensions lorsque les bandes de toison passent à travers ceux-ci à des vitesses élevées. Une proportion élevée du liant introduit dans la 35 toison atteint -dûs sections de fibres où il n'y a pas de points 71 36357 2110346 -2- d'intersection et par conséquent il augmente seulement la résistance à la flexion des fibres individuelles, sans servir à une autre fonction utile. En outre, pratiquement la totalité des liants résineux synthétiques utilisés à cette fin sont insuffisamment ré-5 sistants aux solvants. Toutes les méthodes existantes de consolidation que l'on peut effectuer au cours de la production de la toison par la technique de filage de toisons, sont indûment compliquées. Dans cette technique, des filaments sans fin sont déposés sous la forme d'une 10 toison aussitôt qu'ils ont quitté la filière, par exemple en filant simultanément deux copolymères ayant des points de fusion différents, soit sous forme de filaments séparés ou de filaments bifilaires, et en les chauffant au plus bas des deux points de fusion. Cette technique rend aussi plus difficile le procédé d'étirage des 15 fils, parce que lorsque deux polymères différents sont étirés ensemble, il n'est pas possible de tenir compte de manière satisfaisante des propriétés rhéologiques différentes des polymères différents. Il a été proposé, particulièrement pour consolider des 20 toisons de filaments ou de fibres polyamidiques (nylon 6 ou 66) d'exposer la toison à une atmosphère qui provoque le gonflement, par exemple une atmosphère d'acide chlorhydrique gazeux, puis de souder la toison par pression (calandrage). Mise à part la difficulté technique de manipuler des milieux corrosifs, ce procédé a 25 l'inconvénient qu'il est difficile de prévenir une dissolution considérable, et par conséquent un endommagemvint des fibres individuelles, particulièrement parce que l'acide chlorhydrique gazeux, non seulement attaque les fibres individuelles aux points d'intersection avec les fibres adjacentes comme cela doit se faire, mais 30 aussi sur toute leur longueur. l'invention a pour objet un procédé de production de toisons consolidées (non tissées)de fibres polyamidiques et/ou de filaments polyamidiques sans fin, caractérisé en ce qu'on mouille une toison avec une solution aqueuse dT£--caprolactame et on chauf-35 fe la toison mouillée à des températures d'au moins 120°C. Si on 71 36357 2110346 le désire, la toiso.n chauffée- à dos températures supérieures à 120° G peut, par la suite, êt.ra calanûrée. Conformément à une forme de réalisation préférée du procédé, on effectue le mouillage de la toison en la pulvérisant avec une solution à 0,5-1 */* en poids d 'fc -5 caprolactame dans de l'eau. Suivant une autre forme de réalisation du procédé, la toison consistant en des fibres de polyamide-6 ut/ou en des filaments sans fin de polyamide-6, est pulvérisée avec de l'eau contenant 0,3 à 3% d' «^-caprolactame. Le chauffage est avantageusement ef-10 fectué dans un champ alternatif de haute fréquonce et la "bande de toison chauffée est ensuite introduite entre deux cylindres de calandrage chauffés. Comparativement aux procédés cossus9 la procédé conforme à l'invention combine l'avantage d'apporter uno sechniauo qui non 15 seulement est très simple mais permet l'emploi de vitesses opératoires quelconques, avec l'avantage d'une production de toisons qui non seulement sont très robustes, eus en particulier sont aussi très souples, à savoir qu'elles ont une bonne qualité de drapé textile. Il -st surprenant qu'une toison produite par ce procédé, 20 en dépit de sa grande résistance, soit plus souple et plus proche d'un textile par sa main. la seule condition qui doit otre satisfaite pour assurer que la solution aqueuse d' Une masse fondue de filature pour la production du filaments de polyamide-6 à teneur élevée en £. -caprolactame est préparée en fondant un polymère de polyamide-6 qui, après polymérisation, n'a 35 été qu'incomplètement extrait à l'eau, c'est-à-dire en laissant une 71 36357 2110346 -4- teneur résiduelle de 0,3 à 3 % d1 £ —caprolactame n'ayant pas réagi provenant du procédé de polymérisation. Ou "bien, on peut utiliser une polyamide-6 qui a été presque complètement débarrassée de 1* ^-caprolactame n'ayant pas réagi par extraction aqueuse après 5 polymérisation. Cette opération laisse une teneur résiduelle en -^--caprolactame de moins de 0,1 $ et, après le séchage, qui est effectué après l'extraction aqueuse, une teneur résiduelle en eau de plus de 0,12 La polyamide est alors maintenue à l'état fondu pendant un temps suffisamment long entre la fusion et l'extru-10 sion à travers la filière pour qu'une dépolymérisation en «^-caprolactame sg produise (qui est favorisée par la teneur en eau accrue) et ainsi les filaments sortant de la filière contiennent entre 0,3 et 3,0 5» d' £ -caprolactam© . monomère. Comme l'agent liant est très fluide et constitue une solu-15 tion vraie, un mouillage complet et néanmoins contrôlé n'offre aucune difficulté, mênu quand on utilise des toisons épaisses. La tension superficielle de la solution favorise l'accumulation de la solution aux points d'intersection des filaments. Le degré de soudage entre fibres, atteint localement par l'application d'une 20 pression, est déterminé non seulement par le mouillage de la toison mais aussi dans une mesure importante par la température. Il n'y a aucun problème à chauffer rapidement des bandes minces de toison, par exemple au moyen de chaleur rayonnante des deux côtés; le chauffage des cylindres de calandrage sert simplement à préve-25 nir un refroidissement des couches proches de la surface. Cependant, pour obtenir une consolidation optima". dans des toisons plus épaisses, il convient de chauffer les toisons en les faisan* passer à travers un champ alternatif de haute fréquence, avec un agencement approprié des électrodes. Dans le contexte,"optima" 30 veut dire, corroboré par l'expérience, des propriétés mécaniques avantageuses et particulièrement une résistance élevée à la propagation de la déchirure. Ces propriétés peuvent être obtenues si la résistance mécanique de la consolidation aux points de jonction est juste inférieure à la résistance à la traction limite du fi-35 lament individuel. Aussi bien la résistance de consolidation des 71 36357 2110346 -5- points de raccordement que la résistance des filaments, dépendent de façon marquée de la température employée. Ainsi, aux hautes températures les polymères des fibres individuelles ont tendance à se dégrader et à entrer en solution. Il est évidemment très impor-5 tant d'obtenir une température de traitement uniforme sur toute l'épaisseur de la toison. Par exemple, si la température au milieu de la toison n'est pas assez élevée, la résistance de la consolidation ne sera pas adéquate et un délaminage de la toison pourra se produire. D'un autre coté une température trop élevée aux sur-10 faces de la toison conduira à un endommagement de la fibre. La résistance à la traction limite du filament individuel dépend de son titre, tandis que la résistance de la consolidation des points de liaison n'en dépend pas. Il n'est donc pas possible de donner une valeur générale pour la température de traitement 15 optima après mouillage. En fait, la température de traitement optima augmente avec l'augmentation du titre individuel des fibres ou filaments et elle est d'au moins 120°0 bien que généralement inférieure à 180°C. La capacité d'une toison à résister aux contraintes mécani-20 quss est également établie d'après les valeurs déterminées suivant les normes DIN mentionnées ci-dessous. 1) lest de traction suivant la norme DIF 53 857 (la résistance à la traction maxima mesurée en kg caractérise la résistance à l'effort de traction). 25 2) Test de propagation de la déchirure suivant la norme DIN 53 859 (la résistance à la propagation de la déchirure caractérise la résistance à l'amorçage de la déchirure). 3) Test d'éclatement suivant la norme DIN 53.861 (la résistance à l'éclatement en kg/cm caractérisé la résistance à l'effort de 30 traction agissant suivant deux axes). A l'aide de ces valeurs, on met en évidence le succès du procédé de consolidation conforme à l'invention dans les exemples qui vont suivre. Exemple 1. 35 On prépare une toison filée en fondant continuellement un 71 36357 2110346 polymère de nylon-6,6 dans une direction de filature et en l'extru-dant à partir d'une filière en filaments. Les filaments sont étirés à partir de la filière à une vitesse d'environ 2500 m/minute au moyen d'un jet d'air à grande vitesse produit par une tuyère du ty-5 pe électeur, et l'on produit une bande de toison de filaments disposés au hasard, d'environ 60 cm de large, en faisant exécuter un mouvement de va-et-vient à cette tuyère d'étirage, transversalement à la direction de mouvement d'une bande transporteuse située au-dessous. Le poids par unité da surface de cette bande de toison 10 est de 60 g/m et le titre individuel de ses filaments est de 3,3 dtex. On pulvérise un liquide consistant en a) de l'eau distillée avec une petite quantité d'un agent mouillant ajouté} b) une solution à 1,5 % en poids d1 La quantité de liquide pulvérisé sur la toison est de 165 o 2 cm /m de toison. La bande passe alors à travers une double calandre à deux paires da rouleaux, à une vitesse de 0,42 m/minute. La 20 première paire de rouleaux a une température de surface de 158°C et la seconde une température de 151°C. Le tableau 1 montre les valeurs obtenues d'après les tests exécutés sur les deux échantillons et il mojmtre clairement l'amélioration à la fois de la résistance à sec et de la résistance au mouillé, obtenue par l'ad-25 dition d'«£--caprolactame à l'eau. Tableau 1. Méthode d'e ssai Propriété mesurée échantillon a) échantillon b) 30 Test de traction résistance à la traction maxima (en kg) (matière sèche) résistance à la traction maxima (en kg) (matière humide) 2,7 0,9 7,8 2,6 35 test dé propaga-' tion de la déchirure résistance maxima de propagation- à la.déchirure (en kg) 1,0 2,2 test d'éclatement résistance à l'éclatement (en kg/cm) • 1,5 1,6 71 36357 2110346 -7- 10 15 Exemple 2. On fabrique -une toison filée par la même méthode qu'à l'exemple 1 à partir de granules de polyamide-6 qui ont été débarrassés des constituants à bas poids moléculaire par extraction de la manière courante, puis séehés. le poids par surface unitaire p est de 180 g/m , le titre individuel des filaments est de 2,4 dtex. On pulvérise de nouveau la bande mais, cette fois-ci, avec : a) de l'eau distillée et un agent mouillant; b) une solution aqueuse à 0,5% d'^-caprolactame. L'application sur la toison est dans les deux cas, de 118 •> 2 cnr/m de toison. La température des rouleaux de calandrage est en l'occurrence de 179°C. Le tableau 2 montre les propriétés mécaniques constatées dans les deux échantillons. Tableau 2. Méthode d'essai j Propriété mesurée } échantillon a) i échantil-i Ion b) Test de traction Test d'éclatement résistance à la traction maxima (en kg) (matière sèche) résistance à la traction maxima (en kg) (matière humide) résistance maxima à la propagation de la déchirure (en kg) résistance à l'éclatement (kg/cm) 12,7 7,2 non me 3,2 20,7 11,6 . surée 4,1 20 25 Exemple 3. On fabrique une toison filée comme à l'exemple 2, mais cette fois-ci à partir de granules de polyamide qui n'ont été que partiel-30 lement débarrassés des constituants à poids moléculaire inférieur, spécialement de 1' 2 Le poids par surface unitaire de la toison est de 114 g/m 35 et le titre des filaments individuels est du 24 dtex. Après pulvé- 71 36357 2110346 -8- O risation avec 840 g d'eau/m de toison, on fait passer la bande entre des rouleaux de calandrage chauffés à 159°C à la vitesse de 0,11 m/minute. les valeurs suivantes, déterminées dans les échantillons î 5 - résistance à la traction maxima : 33,8 kg - résistance maxima à la propagation de la déchirure s 4,4 kg - résistance à l'éclatement : 2,4 kg sont environ 50% supérieures à celles des échantillons de toison filée à partir de granules de polyamide-6 complètement extraits et 10 qui n'ont été mouillésqu'avec de l'eau. L'amélioration dans la résistance de la toison est -dise—an due au fait qu'une partie de 1' Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple(s) non limitatif(s) sans 30 sortir du cadre de l'invention. 71 36357 2H0346 -9- RSYEHSICAIIOKS 1. Procédé de production d'une toison consolidée en fibres de polyamide et/ou en filaments continus de polyamide, caractérisé en ce qu'on mouille la toison non consolidée avec une solution 5 aqueuse d' -^-caprolactame et en ce qu'on chauffe ensuite la toison mouillée à une température d'au moins 120°C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on calandre aussi la toison chauffée à une température d'au moins 120°C. 10 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en es qu'on effectue le chauffage de la toison dans un champ alternatif de haute fréquence. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on mouille la toison par application d'une 15 solution aqueuse d'^ -caprolactame. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la solution aqueuse contient 0,5 à 1 fo en poids d' 6. Procédé selon l'une quelconque d,s revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on pulvérise la solution aqueuse sur la 20 toison. 7* Procédé selon l'une quelconque dos ravendications 1 à 3} caractérisé en ce qu'on traite avec de l'eau la toison qui est composée de fibres et/ou de filaments de polyamide comportant de 1' é:-caprolactame extrayable. 25 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fibres et/ou les filaments comportent 0,3 à 3 % en poids d ' 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en es qu'on calandre la toison mouillée immédiatement 30 après chauffage. 10. Toisons consolidées, lorsqu'elles sont obtenues par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.