Brevet FR2138441A1 — publié le 19730105

L'invention concerne la fabrication de fils, de retors, de cordons et d'autres matières filiformes (appelées ci-après "fil"). Il a été proposé pendant de nombreuses années de fabriquer des fils par un procédé qui consiste, ainsi qu'on le dit actuellement, à "fibriller" un film polymère, spécialement le film de polyéthylène et de polypropylène. Selon le procédé proposé, on étire un film de ce genre et on le manipule d'une façon qui l'amène à fibriller, c'est-àdire à se fendre longitudinalement dans une mesure plus ou moins grande en donnant un réseau fibreux d'une forme qui est reliée de façon correspondante dans une mesure plus ou moins grande, les dimensions de section des fibres étant de l'ordre voulu. L'invention concerne spécialement la transformation d'un film que l'on a fibrillé en un tel réseau par le procédé décrit dans le brevet français 1 556 787. L'invention a pour but de fournir un procédé et des moyens permettant de fabriquer des fibres et donc des fils de caractéristiques prédéterminées à partir de film fibrillé. Selon l'invention, on prévoit un procédé de fabrication de fil à partir d'un film polymère étiré qui consiste à fibriller le film en le faisant passer sur un cylindre muni de pointes ou autres éléments de coupe pour former un réseau fibreux, à réduire le réseau en soies en le brisant par étirage à mesure qu'il passe entre des paires successives de cylindres briseurs et à combiner et/ou à façonner le produit brisé par étirage, procédé caractérisé par le fait que la distance entre paires successives de cylindres briseurs est x.a.(1-R), x étant un nombre entier au moins égal à 0,95, a étant la longueur de l'arc de contact du film avec le cylindre de fibrillation et R étant le rapport de la vitesse du film à la vitesse périphérique du cylindre de fibrillation. DanB la pratique du procédé de l'invention, il est avantageux dans bien des cas que le réseau soit aussi régulier que possible, bien que cela ne soit nullement obligatoire. S'il était complètement régulier, le réseau fibrillé comporterait un certain nombre de rangées longitudinales de fentes également espacées sur sa largeur et chaque fente aurait la même longueur et serait séparée de la fente suivante de la rangée par la meme distance. Il est évident que ce réseau régulier, déployé latéralement, formerait une configuration régulière en losange à la façon du métal déployé et on appellera points E les points d'interconnexion des parties non fendues du film. Il semble que le procédé de ltinvention donne une rupture réglée qui est exempte des difficultés rencontrées lorsqu'on brise des filasses normales de filaments continus, et qu'il consomme beaucoup moins d'énergie. Il semble que dans cette technique de rupture, le film fibrillé ait une tendance prononcée à se briser aux points K. La longueur maximale de soies de la fibre obtenue ne dépasse pas la distance entre les cylindres briseurs à étirage. Ainsi, la valeur choisie du nombre entier x détermine dans une large mesure la longueur moyenne des soies et la distribution de la longueur de soies autour de cette moyenne dans les soies obtenues. Dans le procédé de l'invention, il est préférable, dans bien des cas, de choisir pour le nombre entier x une valeur comprise entre 1 et 5 tandis qu'une valeur comprise entre 1 et 2 est particulièrement préférable. De cette manière, on obtient un diagramme de fibres de soie assez carré, et dans toute la branche de fabrication de fil, un tel diagramme est fréquemment considéré comme très désirable. Si lton choisit pour x une valeur inférieure à 0,95 et si par conséquent le procédé sort du cadre de l'invention, on trouve que la longueur maximale de soies des fibres obtenue est à nouveau égale à la distance mais qu'en dessous de cette longueur maximale de fibres il existe une distribution statistique de longueur de soies qui va jusqu' de très petites longueurs.Dans ce résultat, le diagramme de fibres de soie est similaire par sa longueur à celui que lton obtient en brisant par étirage des filasses usuelles à filaments continus. Si selon l'invention, on choisit pour x une valeur supérieure à 2, il existe à nouveau entre les limites des étapes de traitement qui suivent, un étalement considérable de la longueur des soies mais pour certaines applications cet inconvénient peut être compensé par l'avantage d'une plus grande longueur moyenne de soies. Toutefois, à mesure que x augmente au delà d'une valeur de 5 environ, la tendance à la formation de fibres séparées diminue, certaines parties de la structure en réseau persistant. Un autre avantage que l'on obtient par le procédé de l'invention est que les fibres de soies obtenues par la technique de rupture par étirage ne se terminent pas en carré mais ont des bouts empennés qui se terminent par des pointes fines au lieu de la séparation brusque qui se produit dans de nombreux procédéssusuels de rupture par étirage. Ces bouts pennés de fibres sont propres à assurer l'approvisionnement dans le filage du fil. il est évident d'après ce qui précède, que l'invention permet de régler de façon assez précise le diagramme des soies obtenues. En brisant par étirage le film fibrillé comme on le fait dans le présent procédé, on peut avantageusement obtenir le peigné pour le fil sans étape de cardage ou bien obtenir directement du fil en brisant par étirage le film fibrillé pendant son passage à travers un métier à filer approprié. Dans un cas comme dans l'autre, il est très avantageux de prévoir des moyens qui peignent ou brisent les fibres pendant qu'elles se trouvent dans la zone de rupture par étirage. On a trouvé que oe façon surprenante, on peut obtenir des peignés réglés et que les fils fabriqués par le procédé de l'invention sont de qualité améliorée étant donné qu'ils peuvent étre caractérisés par un manque étonnant de poils ou présentent des fibres étonnamment longues et nettes, ou bien des fibres de résistance surprenante à l'abrasion, ou toute combinaison de ces propriétés. Le fait qu'un fil particulier présente ou non l'une ou l'autre de ces qualités, et dans quelle mesure, dépend due la façon précise dont on pratique l'invention. Ainsi, on a trouvé que des fils fabriqués à partir d'un peigné que l'on a obtenu en brisant par étirage une nappe fibrillée, puis en cardant le produit, présentent moins de poils et peut-etre quelques fibres plus longues qu'on ne pourrait le prévoir. Avec un système à cylindres simples, on a moins de chance d'obtenir des fibres longues que Si l'on inclut dans l'intervalle une série de barrettes à pointes. En omettant l'étape de cardage, on obtient une augmentation notable des fibres longues et bien entendu le procédé devient moins coateux. A nouveau, une série de barrettes améliore encore la situation en ce qui concerne la longueur des fibres.En outre, la résistance des fibres à l'abrasion est diminuéece qui diminue le risque de pannes pendant la préparation et facilite le maintien de la longueur des fibres. Quand le film fibrillé est amené directement à un continu à filer à barrettes, le fil obtenu est caractérisé par une absence remarquable de poils et par la présence de nombreuses fibres longues qui le rendent lisse et résistant (on peut obtenir une ténacité de l'ordre de 4g/denier). En conséquence, dans un mode d'exécution préférentiel du procédé, on peigne ou on brise les fibres pendant qu'elles se trouvent dans la zone de rupture par étirage. Dans le procédé de l'invention, on peut utiliser avantageusement de nombreuses matières polymères, par exemple des homopolymbres et copolymères de chlorure de vinyle, de chlorure de vinylidène, d'acétate de vinyle, d'acrylonitrile, des polyesters et des polyamides. Les matières premières préférentielles sont les homopolymères et copolymères de lactones, en particulier la polypivalolactone et ceux de monooléfines comme l'éthylène et le propylène. le polyéthylène de forte densité ainsi que le polypropylène sous ses diverses formes sont des matières premières particulièrement préférentielles. On décrira maintenant l'invention, à titre d'exemple seulement, en se référant à la figure unique du dessin annexé. Depuis le râtelier 10, on fait passer quatre rubans T de propylène étiré de 40 microns d'épaisseur (d'une largeur de 7,5 cm chacun) à travers un appareil-laceur 12 pour les amener à l'interstice d'entrée 14 du fibrillateur 16. La tension des rubans T est assurée par des cardes de freinage 18 du râtelier 10 et par le laceur 12. Chaque ruban 2 est présenté au fibrillateur 16 avec la même tension. L'interstice d'entrée 14 est formé d'un système à trois cylindres et le ruban peut passer à travers ce système de toute manière désirée, par exemple comme on l'a représenté. Pour faciliter l'enfilage, etc..., tous les cylindres sont à extrémités ouvertes sauf le cylindre de fibrillation lui-même qui est supporté dans deux paliers. L'interstice d'entrée 14 commande la vitesse d'entrée des rubans T et les amène, à un débit constant choisi, à un cylindre de fibrillation à pointes 20 de 21 cm de diamètre, muni de 16 pointes par centimètre par rangée et de 16 rangées par 10 cm, qui tourne dans le sens indiqué avec une vitesse superficielle valant 2,5 fois la vitesse de passage des rubans 2. Les rubans T sont en contact intime avec les pointes du cylindre de fibrillation 20 après avoir passé autour d'un cylindre de guidage 22 à surface de caoutchouc de 6,5 cm de diamètre disposé aussi près que possible du cylindre de fibrillation 20. On peut régler l'extension angulaire de la longueur d'arc en positionnant le cylindre de guidage 22 relativement au point où l'on détache du cylindre de fibrillation 20 les rubans fibrillés 2. On maintient pendant le fonctionnement une longueur d'arc de 15 cm. Pendant leur passage sur le cylindre de fibrillation 20, les rubans T sont grattés par les pointes ce qui forme un réseau fibreux relié. On retire les rubans fibrillés e à travers un système de déflecteurs 24 qui sont très proches du cylindre de fibrillation 20 et qui sont réglables de sorte qu'il est facile de modifier leur position l'un par rapport à l'autre et relativement au cylindre de fibrillation 20. Leur action est triple : ils localisent le dégagement des pointes ; ils apportent des modifications à la tension de la nappe ; et ils maintiennent les extrémités libres des fibres brisées. Etant donné que la déformation du réseau n'est pas désirable, les pointes du cylindre de fibrillation 20 sont inclinées relativement à la direction radiale de sorte qu' elles tirent dans une direction normale au plan du réseau.L'angle d'inclinaison est plus grand que l'angle de frottement limite de sorte que la matière glisse facilement des pointes. Les pointes sont montées sur le cylindre 20 de façon telle que l'on puisse régler l'angle d'inclinaison. On retire de la zone de fibrillation la nappe formée des quatre rubans par un interstice de sortie 26 (qui est similaire par sa géométrie à l'interstice d'entrée 14). La vitesse superficielle des cylindres de l'intersti- ce de sortie est légèrement supérieure à celle des cylindres d'entrée (d'environ 1 *), la différence de vitesse étant réglable. La nappe venant de l'interstice de sortie 26 passe par une calandre 28 où un apprêt (par exemple antistatique) est appliqué à partir d'un bain liquide. La nappe se rend alors à la zone de rupture par étirage formée de deux paires de cylindres 32 et 34, la vitesse de la paire 34 étant légèrement supérieure à celle de la paire 32. Ces cylindres présentent des coeurs en acier et un revêtement de caoutchouc d'une dureté Shore de 780. Leur diamètre est de 10 cm. La distance d est variable (la première paire de cylindres 32 de la série étant mobile sur une crémaillère) entre des limites de 5 et 40 cm. On maintient une distance de 12 cm pendant le fonctionnement. Le produit ainsi obtenu est un ruban de peigné de fibres de soies plus ou moins séparées d'excellente qualité. On le fait passer à travers un dispositif usuel d'enroulement à bidon' 36 pour le faire arriver dans un bidon ou récipient 38. L'invention n'est pas limitée aux détails précis du procédé et de l'appareil que l'on vient de décrire. Par exemple, on peut soumettre les rubans T à la chaleur sèche entre le râtelier 10 et le laceur 12 pour les amener à un état plus maniable si nécessaire. RVENI > ICÂTI0S 1. Procédé de fabrication de fil à partir d'un film polymère étiré qui consiste à fibriller le film en le faisant passer sur un cylindre muni de pointes ou autres éléments de coupe pour former un réseau fibreux, à réduire le réseau en soies en le brisant par étirage à mesure qutil passe entre des paires successives de cylindres briseurs et à combiner et/ou à façonner le produit brisé par étirage, procédé caractérisé par le fait que la distance entre paires successives de cylindres briseurs est x.a.(1-R), x étant un nombre entier au moins égal à 0,95, a étant la longueur de l'arc de contact du film avec le cylindre de fibrillation et R étant le rapport de la vitesse du film à la vitesse périphérique du cylindre de fibrillation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réseau est pratiquement régulier. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que x est compris entre 1 et 5. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que x est compris entre 1 et 2. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on peigne ou que l'on brise les fibres pendant qu'elles se trouvent dans la zone de rupture par étirage. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la matière polymère est un homopolymère ou copolymère d'une lactone ou d'une monooléfine. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la matière polymère est la polypivalolactone. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la matière polymère est un polyéthylène ou polypropylène de forte densité. 9. Fils fabriqués par un procédé selon l'une des revendications 1 à 8 et étoffes ou autres structures formées de ces fils.