Brevet FR2124495A1 — publié le 19720922

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la préparation d'une nappe de filage, dans lesquels un matériau polymère est transformé en filaments qui sont étirés par voie pneumatique et déposés ensuite sur une surface de 5 transport. Dans ce procédé connu, les filaments passent par un injecteur auquel on amène de l'air comprimé qui, en traversant l'injecteur, exerce une force de traction sur les filaments. Les filaments sont étirés ainsi et la réduction de la coupe transver-10 sale se fait essentiellement tout de suite après la sortie du dispositif de filage dans lequel le matériau est encore à l'état fondu. L'orientation du matériau visé par l'étirage et par conséquent aussi la résistance à la traction du produit fini sont de ce chef faibles. 15 On a déjà proposé d'augmenter la température de l'air comprimé amené h l'injecteur afin de réaliser encore l'orientation des cristaux polymères dans la direction d'étirage, laquelle orientation est désirée pour améliorer les propriétés mécaniques des filaments. Toutefois, cette proposition n'a pas abouti a 20 l'amélioration désirée de ces propriétés. L'invention a pour objet un procédé suivant lequel on obtient une amélioration considérable des propriétés mécaniques des filaments ainsi que des nappes de filage préparées à partir de ceux-ci. 25 Ceci s'obtient par le fait que, conformément à l'invention, les filaments - après avoir quitté le dispositif de filage, sont refroidis de telle façon que le matériau polymère est en grande partie à l'état cristallisé après quoi on chauffe les filaments, avant que ceux-ci entrent dans le dis-30 positif d'étirage pneumatique, jusqu'au point de fusion environ du matériau polymère et qu'on les fait passer sur une surface de contact. L'étirage des filaments se fait actuellement en particulier a un endroit où les filaments sont mis à l'état 35 plastique moyennant ion chauffage. Comme la température des filaments à cet endroit est inférieure au point de fusion du matériau polymère, la cristallisation de ce matériau obtenue par le refroidissement précédent se conserve. Sous 72 03819 2 2124495 1'influence.de la force de traction du dispositif d'étirage' pneumatique, exercée sur les fils, les cristaux sont orientés, ce qui comporte une amélioration considérable des propriétés mécaniques des filaments. Comme les filaments, lorsqu'ils 5 passent sur la surface de contact, rencontrent une certaine résistance, l'endroit où se fait la réduction de la coupe des filaments est localisé, ce qui exerce une influence favorable sur l'orientation des cristaux. Etant donné qu'on amène alors de l'air froid au dispositif d'étirage, on fixe l'orientation 10 obtenue dans cette direction. De préférence on chauffe les filaments jusqu'à une température qui est de 10 à 80 °C inférieure au point de fusion du matériau polymère. On conserve alors la cristallisation obtenue par le refroidissement précédent, alors que le 15 matériau est suffisamment plastique pour être étiré jusqu'à la valeur désirée. Le chauffage peut se faire à l'aide d'air chaud, par exemple en faisant passer les' filaments par un fût à travers lequel s'écoule de l'air chaud. Toutefois, on préfère chauffer 20 les filaments pendant qu'ils passent sur la surface de contact. A cet effet la surface de contact peut être chauffée extérieurement par voie électrique ou d'une autre manière. Le refroidissement des filaments, après que ceux-ci ont quitté le dispositif de filage, peut se faire en amenant de l'air 25 de refroidissement et/ou en choisissant la distance entre le dispositif de filage et les agents de refroidissement tellement grande que la température des filaments, par suite du refroidissement à l'entourage, baisse jusqu'au-dessous du point de cristallisation du matériau polymère. Pour le choix de la 30 distance entre le dispositif de filage et les agents de chauffage, la vitesse de cristallisation du matériau joue aussi un rôle en sorte que pour les polymères, qui ne se cristallisent que lentement, il faut choisir une distance plus grande que celle qui est nécessaire en vue du refroidissement nécessaire. Généralement, 35 cette distance est de un mètre au minimum. Pour les polyoléfines il faut choisir une distance de 2 à 7 m si l'on veut obtenir une transformation optimale. Le procédé suivant l'invention permet un bon réglage du processus ce qui est important surtout pour la transformation I COPY 72 03819 3 2124495 de polyéthylène et de polypropylène et dey copolymères cristallins d'étylène ou de propylène. Le produit obtenu'a une qualité constante et une grande résistance à la traction. Un autre avantage important c'est qu'on peut opérer a une pression 5 et à une température plus basses de l'air d'étirage que dans le procédé connu. L'invention sera illustrée a 1 aide des exemples qui suivent, en référence au figures 1 a 19 dans lesquelles: La figure 1 représente schématiquement l'agencement . \ 10 d'un dispositif conforme à l'invention. Les figures 2 a 4 sont des graphiques se reportant à 1'exemple 1, les figures 5 à 7 sont des graphiques se reportant à l'exemple 2; et 15 les figures 8 à 19 sont des graphiques se reportant à l'exemple 3. La figure 1 représente une extrudeuse comportant un dispositif de filage 2 et une filière 3- Au moyen d'une soufflante k disposée immédiatement au-dessous de ce dispositif 20 de filage, on peut amener de l'air de refroidissement aux filaments formés. A une distance D au-dessous de la filière, on a monté une plaque chauffée. A l'aide d'un injecteur 6 les filaments sont soumis à une force d'étirage et déposés ensuite sur une bande transporteuse 7 où ils forment une nappe. 25 Exemple 1 Polymère: polyéthylène haute densité. point de fusion 125 °C indice de fusion 8 densité 0,9599 30 Filière : 35 trous, diamètre: 0,3 mm. Distance entre filière et plaque chauffée: D = 550 cm Production par trou: 0,28 g/min. Température du dispositif de filage: 310 °C. Les figures 2, 3 et ^ illustrent les résultats obtenus. 35 L'axe des abscisses indique toujours la pression de l'air sous pression destiné à l'injecteur 6. A = avec plaque chauffée, sans air de refroidissement B = avec plaque chauffée, avec air de refroidissement 72 03819 4 2124495 C = sans plaque chauffée, sans air de i-efroidissement. La figure 2 représente la numérotation pondérale des filaments exprimée en deniers; la figure 3 représente la résistance à la traction en g/denier et la figure 4 donne la 5 résistance h la rupture en pourcent. On obtient un réglage peu coûteux du procédé pour une pression peu élevée de l'air sous pression et pour une faible température de l'air sous pression (20 °C), tout en obtenant une grande résistance à la traction, en appliquant une pression de 10 l'air sous pression d'environ 4 atmosphères manométriques et en utilisant une plaque chauffée d'une longueur de 20 à 50 cm et une température de 100 à 120 °C, tout en opérant un refroidissement sous la filière avec de l'air d'une humidité relative de 65 $, d'uft débit de 3 m/sec, sur un trajet de 150 cm. 15 Exemple 2 Polymère: polyéthylène basse densité point de fusion 110 °C indice de fusion: 8,5 densité: 0,929 20 Filière : 35 trous, diamètre = 0,3 mm Distance entre la filière et la plaque chauffée: D = 550 cm Production par trou: 0,20 g/min. Température du dispositif de filage: 290 °C. On travaille avec et sans plaque chauffée 5 et dans 25 ces deux cas avec et sans air de refroidissement supplémentaire après la filière, comme décrit à l'exemple 1. On a constanté que le traitement n'était possible qu'en utilisant la plaque chauffée sans air de refroidissement supplémentaire. Les résultats apparaissent dans les figures 5, 6 et 7• 30 Exemple 3 Polymère: polypropylène isotactique point de fusion 160 °C indice de fusion: 4,3 densité 0,9072 35 Filière : 35 trous, diamètre = 0,3 ram Distance entre la filière et la plaque chauffée: D = 550 cm 72 03819 5 2124495 Température du dispositif de filage: 290 °C. . On a travaillé: (a) sans plaque chauffée et sans air de refroidissement supplémentaire, les résultats obtenus dans ce cas étant 5 illustrés dans les figures 8 à 10; (b) sans plaque chauffée et avec de l'air de refroidissement supplémentaire (3*0 m/sec), les résultats apparaissent dans les figures 11 à 135 (c) avec plaque chauffée (100-120 °C) et sans air de refroidis-10 sement supplémentaire, les résultats étant indiqués dans les figures 14 à 1.6 et enfin (d) avec plaque chauffée (100-120 °C) et avec de l'air de refroidissement supplémentaire (3*0 m/sec), les résultats étant donnés dans les figures 17 à 19- 15 La combinaison selon le paragraphe (b) (figures 17 à 19) semble particulièrement attrayante pour une pression de l'air sous pression de 5 à 6 atmosphères manométriques. On obtient une grande résistance à la traction pour une pression et une température (20 °C) peu élevées de l'air sous 20 pression."11 est important que cette résistance à la traction soit obtenue à une température du dispositif de filage relativement faible. A titre comparatif> on donne ci-dessous les essais suivants sans plaque chauffée, mais avec de l'air sous pression à diverses températures: 25 (a) Polymère: polyéthylène haute densité indice de fusion: 8 densité 0,9599 filière 35 trous, diamètre = 0,3 mm distance entre la filière et l'injecteur: D =550 cm 30 production par trou: 0,28 g/min. température du dispositif de filage: 310 °C pression de l'air sous pression: 3 atmosphères manométriques Les résultats sont -les suivants: 72 03819 6 2124495 Sans air. de refroidisse- Avec air de refroidissement. supplémentaire ment supplémentaire température . • température de l'air ' de l'air sous pression résistance à la traction sous pression résistance à la traction o o CV) • 0,9 g/den ro o o 1,0 g/den o o co 0,8 g/den o o 00 0,9 g/den VJl o o 0,7 g/den 150° 0,8 g/den Ces résultats sont notablement inférieurs a ceux représentés par les courbes A et B de la figure 3 (exemple 1). (b) Polymère: polypropylène isotactique indice de fusion: 7,5 5 densité: 0,909 filière : 35 trous, diamètre = 0,3 mm distance entre la filière et l'injecteur = 550 cm Pas. d'air de refroidissement supplémentaire. Tempéra' tûr'e du dis'pos iti'f de filage 320 °c 3^0 °C pression de l'air sous pression 3 at. manométriques 5,5 at. manométriques température de l'air sous pression ro o o ' o o o o 00 20 °C 110 °C deniers 10,3 13,1 7,1 10,7 résistance h la traction g/den 1,5 1,3 2,1 1,5 allongement h la rupture. 300 560 165 325 Les résultats peuvent se comparer à ceux illustrés par 0 'les figurés 15 et 18. ' ' 72 03819 7 2124495 REVENDICATIONS' 1. Procédé pour la préparation d'une nappe de filage suivant lequel un matériau polymère est transformé en filaments qui sont étirés par voie pneumatique et déposés ensuite sur une surface de transport, caractérisé en ce que les filaments, 5 ayant quitté le dispositif de filage, sont refroidis de telle façon que le matériau polymère est en grande partie à l'état cristallisé après quoi les filaments, avant qu'ils entrent dans le dispositif d'étirage pneumatique, sont chauffés jusqu'au point de fusion environ du matériau polymère et passent sur 10 une surface de contact. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les filaments, après avoir été refroidis, sont chauffés jusqu'à une température qui est de 10 à 80 °C inférieure au point de fusion du matériau polymère. 15 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 à, 2, caractérisé en ce que les filaments sont chauffés pendant qu'ils passent sur la surface de contaet. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, muni d'un dispositif de 20 filage et d'un dispositif d'étirage pneumatique, caractérisé en ce qu'avant le dispositif d'étirage on a monté des agents de chauffage et une surface de contact pour le guidage, des filaments chauffés. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé 25 en ce qu'immédiatement derrière le dispositif de filage on a monté un dispositif de refroidissement pour les filaments formés. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que la distance entre le dispositif de filage 30 et les agents de chauffage est de un métré au minimum. 7. Nappe de filage étant fabriquée par la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 3*