Brevet FR2163693A1 — publié le 19730727

L'invention concerne la fabrication de fil synthétique et concerne plus particulièrement un procédé de fabrication de fil synthétique sous la forme d'un processus continu partant d'une matière polymère fondue pour aboutir par un fil étiré et texturé convenablement présenté, ainsi qu'un appareil destiné à la pratique du procédé. Le mot "feuille", employé dans la présente description, s'étend aux films bien que dans la pratique commerciale, ces mots puissent servir sélectivement à désigner des produits plats extrudés de différentes gammes d'épaisseur ou de longueur. D'autre part, l'expression "fil texturé" comprend des fils présentant des caractéristiques crêpées, duveteuses ou ondulées qui communiquent au fil diverses propriétés d'allongement et de gonflant. Il est connu de fabriquer du fil synthétique par une technique consistant à extruder la matière plastique poa lymère fondue pour en former une feuille ,/pratiquer dans cette feuille une pluralité de nervures ou de rainures dirigées longitudinalement, et, ensuite, à fendre ou à étirer la feuille gaufrée pour former une série de fibres que l'on bobine sous la forme de fils multifilanients. Toutefois, antérieurement, il était usuel de bobiner la matière ainsi formée et, en une étape discontinue séparée, de traiter le matériau multifilament sur une machine à texturer pour obtenir un fil texturé. Cette discontinuité dans le traitement du matériau en feuille pour en faire du fil texturé s'est avérée conteuse en temps et en main-d'oeuvre. L'un des buts de l'invention est donc de fournir un procédé continu pour la fabrication de fil texturé synthétique à partir de matière polymère extrudée. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé et un appareil permettant d'extruder en continu de la matière polymère fondue pour en former une feuille, de gaufrer cette feuille et de la diviser ensuite en une pluralité de rubans distincts présentant chacun des lignes longitudinales de rupture définissant des filaments, à étirer chaque ruban tout en le fendant simultanément suivant les lignes de rupture de manière à fibriller le ruban et à en former un faisceau de monofilaments, et à texturer enfin le faisceau pour former un fil texturé. Un autre but encore de l'invention est de fournir un procédé et un appareil permettant de recevoir un ruban en mouvement, comportant une pluralité de lignes de rupture ou de gaufrage dirigées longitudinalement, d'étirer ce ruban pour diviser les gaufrages pour en former une pluralité de filaments, et d'étirer ces filaments en continu jusqu'à ce qu'ils atteignent une finesse choisie à l'avance, tout en introduisant une fausse torsion dans les filaments pour obtenir un fil texturé. D'autres buts de l'invention seront évidents et d'autres apparattront ci-après. L'invention a donc pour objet un procédé et un appareil pour la fabrication de fil synthétique. Le procédé consiste à amener une masse de matière polymère fondue en forme de feuille en contact de pression avec un rouleau de profilage ou de gaufrage pendant que la feuille est à une tempe- rature qui permet sa déformation.Ce rouleau profile la feuille en formant dans une surface de celle-ci une pluralité de rainures dirigées longitudinalement, très prochés, mais cependant espacées les unes des autres. I1 rentre dans le cadre de l'invention de profiler la feuille sur ses deux faces en y formant des rainures correspondantes et, en pareil cas, on utilisera des rouleaux de gaufrage complémentaires faisant face à des c8tés opposés de la feuille. I1 suffira dans la plupart des cas de profiler ou de rainurer la felle d'un seul c8té et, pour réaliser ce profilage, le rouleau de gaufrage présente une pluralité de cordons ou d'arttes superficiels parallèles et peu espacés.Certaines de ces ar8tes gaufrent la feuille relativement profondément de manière à définir une série de rainures le long desquelles steffectuera une fibrillation ou division réglée de la feuille, subdivisant ainsi la feuille en une série de rubans. Une autre série d'arêtes prévues dans le rouleau, entre les arques relativement profondes, forme dans la feuille une autre série de rainures un peu moins profondes et, pour plus de commodité, ces rainures de moindre profondeur seront appelées ici "lignes de rupture", bien que évidemment aussi les rainures formées par les premières ar8tes mentionnées soient des lignes le long desquelles la feuille se divisera.Ainsi, le profil de chaque ruban comprend plusieurs de ces lignes de rupture dirigées longitudinalement et dont chacune, après fibrillation, définira un monofilament. Etant donné que lorsque chaque ruban est soumis à la fibrillation il produit une pluralité de ces filaments, on comprend que chaque ruban devient en fait, après fibrillation, un fil multifilament. La fibrillation de chaque ruban, c'est- & dire la division de celuici, le long des lignes de rupture, en une série de filaments, peut s'effectuer en une étape séparée au cours de l'avancement du ruban à travers la machine à texturer. En tous cas, le fil multifilament donné par la fibrillation de chaque ruban est ensuite texturé et, finalement, le fil texturé est enroulé pour forger une bobine appropriée.L'invention fournit donc avantageusement un procédé et un appareil permettant de fabriquer en continu du fil texturé à partir de matière polymère fondue. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut autre réalisée, les particu larités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu,partie de ladite invention. La figure 1 est un schéma de principe représentant la disposition générale d'un appareil pour la mise en oeuvre de l'invention la figure 2 est une vue en perspective d'un appareil servant à effectuer la division de la feuille en rubans, et à étirer et texturer successivement le fil multifilament formé à partir des rubans la figure 3 est une vue d'une partie du rouleau de gaufrage, montrant son profil et permettant de décrire une feuille rainurée par lui la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, illustrant un mode d'exécution modifié de l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 1, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre en un processus continu dans lequel on chauffe dans une extrudeuse 10 des rognures, des granules ou de la poudre de matière thermoplastique, par exemple des polyoléfines telles qu'un polyéthylène ou poly propylbne de forte densité et on les extrude à travers la filière 12 sous forme de feuille S.On fait avancer la feuille S entre un rouleau de gaufrage 14 et un rouleau d'appui 16, puis on la guide jusqu'à un poste 18 où la feuille S est divisée en rubans T Les rubans sont guidés à leur tour jusqu'à des postes respectifs 20 d'une machine à texturer à plusieurs postes, où l'on fibrille les rubans tout en les étirant, de sorte que chaque ruban donne un fil multifilament, chaque fil passant ensuite par les différentes étapes de traitement de la machine à texturer de manière à donner un fil texturé que l'on bobine en une étape finale du procédé. L'extrudeuse 10, la filière 12 et le dispositif de gaufrage comprenant le rouleau de gaufrage 14 et le rouleau d'appui 16 ainsi que le dispositif décrit qui sert à diviser la feuille en rubans distincts sont tous bien connus. En conséquence, on ne décrira ici les détails de ces éléments que dans la mesure nécessaire pour assurer une compréhension complète de l'invention. Ainsi, de la façon usuelle, on introduit de façon dosée les rognures, les granules ou la poudre de polymère dans l'extrudeuse 10 qui comprend une extrudeuse classique à cylindre et à vis. La rotation de la vis refoule le polymère fondu à traversa filière 12 de manière à donner une feuille S~d'épaisseur uniforme.On fait avancer cette feuille de la filière à la zone d'étirage à une vitesse constante au moyen des rouleaux d'avancement décrits ci-après A sa sortie de la filière de formation de feuille 127 on fait avancer la feuille S jusqu'à l'interstice entre le rouleau de gaufrage 14 et le rouleau d'appui complémentaire 16. Le rouleau de gaufrage 14 et le rouleau d'appui 16 sont tous deux construits en acier ou en matières rigides similaires et sont espacés avec précision, de sorte qu'à mesure que la feuille passe entre ces deux rouleaux, elle est pressée contre le rouleau de gaufrage 14.Par suite, le rou leau de gaufrage 14 forme dans la feuille o les rainures désirées sans que les aretes du rouleau de gaufrage entament la feuille. Comme le montre la figure 3, les aretes du rouleau de gaufrage 14 présentent la forme voulue pour donner une configuration ou un profil permettant la subdivision de la feuille S en rubans T,-chacun des rubans présentant longitudinalement un nombre prédéterminé de rainures ou lignes de rupture. On obtient la subdivision de la feuille en rubans en formant dans la feuille des rainures relativement profondes, par exemple des rainures qui pénètrent dans 90 % de l'épaisseur de la feuille, en des points équidistants sur la largeur de la feuille, grace à des arêtes relativement hautes 30 disposées circonférentiellement à la surface du rouleau 14. La profondeur de ces rainures est indiquée par la distance Â sur la figure 3.Entre ses arêtes hautes 30, le rouleau 14 est muni circonférentiellement d'un autre jeu d'are- tes 32 qui, comme le montre la figure 3, sont de longueur égale, mais un peu moins hautes que les ar8tes 30. Ces arêtes 32 forment dans la feuille S une autre série de rainures qui pénètrent dans la feuille S sur une moindre profondeur que les rainures formées par les ar8tes 30. Dans ce dernier cas, les gorges peuvent pénétrer par exemple jusqu'à 75 % de l'épaisseur de la feuille, comme l'indique la distance B sur la figure 3. Grâce à cette disposition, la feuille S présente des lignes de rupture qui y sont gravées assez profondément en des points espacés et qui forment la limite des différents rubans en lesquels la feuille doit être divisée. En outre, chaque ruban présente une série de lignes longitudinales de rupture qui, après fibrillation, formeront une série de monofilaments. Des rainures formées par les arttes 30 et 32 peuvent évidemment autre en nombre variable sur la largeur de la feuille et si l'on a seulement représenté quatre rainures par ruban sur la figure 3, c1 est purement arbitaire et uniquement à titre d'illustration. De même, on peut faire varier la configuration de section des arêtes et donc des rainures. La détermination du nombre de rainures formées dans la feuille S dépend du nombre de rubans et de filaments que l'on désire obtenir finalement ainsi que de la finesse des filaments. Comme le montrent les figures 1 et 2, la feuille S sort d'entre le rouleau de gaufrage 14 et le rouleau d'appui 16 et est guidée sur une série de rouleaux d'avancement en traSnés 34, 36 et 38, après quoi la feuille passe sur un organe de séparation 40. Cet organe est muni d'une série de doigts, broches ou analogues 42 qui sont alignés de manière à intercepter la feuille le long des rainures qui y ont été gravées par les arttes 30 et à causer ainsi la séparation de la feuille en rubans X. A la suite de l'organe de séparation 40, les différents rubans sont guidés chacun vers un poste respectif de texturation faisant partie d'une machine à texturer à plusieurs postes 50, par exemple du type fabriqué par la demanderesse sous la désignation "Piodel 556/571 Palse Twist Texturing Machine". Àu cours de son trajet jusqu'à la machine à texturer 50, chaque ruban T subit l'action d'un premier système Casablanca 52 qui fait avancer le ruban à la meme vitesse que les rouleaux 34, 36 et 38. A la suite du système Casablanca 52, chaque ruban est guidé par dessus une tige 54 et subit l'action d'un rouleau entraSné 56 qui agit de manière à faire avancer chaque ruban à la meme vitesse que l'ensemble Casablanca 52.Un rouleau fixe ou mandrin chauffé 58 est fixé parallèlement au rouleau entraSné 56 et tout près de celui-ci et chaque ruban est amené à s'enrouler partiellement autour de ce mandrin chauffé 58 et à avancer jusqu'à un deuxième ensemble Casablanca 60 qui constitue le système de rouleaux d'alimentation inférieurs de la machine à texturer 50. L'ensemble Casablanca 60 est entraSné à une plus grande vitesse que le rouleau 56, de sorte que la zone située entre le rouleau chauffé 58 et l'ensemble Casablanca 60 constitue une zone d'étirage qui agit de manière à allonger chaque ruban g suivant un seul axe.Cet étirage uniaxial pendant que le ruban est chauffé cause une orientation moléculaire du ruban et il en résulte aussi un amincissement appréciable de sa-section, dans une mesure qui dépend du rapport d'étirage appliqué. Pendant cet étirage, il se produit concurremment une fibrillation réglée de chaque ruban le long des rainures gravées dans les rubans respectifs par les ar- tes 32. De cette manière, on obtient une division spontanée et pratiquement complète de chaque ruban en un faisceau de monofilaments. Chaque faisceau de monofilaments constitue un fil Y propre a subir la texturation. Bien que la division du ruban en ces monofilements soit parfois complète, on a trouvé qu'à l'occasion -- la division n'est pas entièrement accomplie pendant l'opération d'étirage que l'on vient de décrire. Tou- tefois, selon l'invention, cette division est achevée (si elle n'a pas encore été achevée dans la zone d'étirage) lorsque le fil est -manipulé dans la machine à texturer 50. En conséquence, après passage à travers l'ensemble Casablanca 60, chaque fil Y est dirigé vers le haut à travers un passage allongé d'un dispositif de chauffage par intact o2, après oi le fil est étiré à travers une broche v fausse torsion 64. En quittant cette broche de fanasse torsion 64, le fil Y est guidé vers le haut à travers un deuxième dispositif de chauffage par contact 66 servant au traitement complémentaire et passe par un ensemble Casablanca supérieur 68.Enfin, le fil maintenant texturé est guidé jusqu a une bobine réceptrice 70, qui est entraSnée de façon classique par contact de surface avec un rouleau d'entratnement 72, et sur laquelle/fil texturé s' enroule. La figure 4 montre une variante de l'invention. Dans la description de cette modification, on utilise les nie- mes références, affectées du signe "prime" pour désigner des parties similaires à celles qui sont décrites plus haut. Dans cette variante, la zone d'étirage du premier mode d'exécution décrit est supprimée. Àu lieu de cela, le fil Y' est étiré et simultanément fibrillé dans le dispositif de chauffage 62' de la machine à texturer 50. Dans cette variante, le disposi- tif de chauffage ó' ne sert pas seulement à chauffer le fil dans le cadre du processus de fausse torsion, mais aussi à permettre l'étirage du fil en meme temps qu'on y introduit la torsion.Le choix entre le premier mode d'exécution décrit et cette variante dépend évidemment de divers facteurs, par exemple du type de fil à étirer et à texturer. Il est évidemment désirable d'étirer et d'allonger certains fils et donc de les fibriller en une étape préliminaire avant la texturation. Par contre, d'autres types de fil permettent simultanément l'étirage et la texturation. Par ce qui précède, on voit que l'invention fournit avantageusement un procédé et un appareil permet ans de fabriquer des fils syntliétiques er n processus continu qui va d'une matière polymère fondue à un fil texture' final. notant donné que l'on peut apporter certaines modifications au procédé et à l'appareil ci-dessus sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention, il est entendu que rien de ce qui figure dans la description ni sur les aessins ne doit autre interprété comme limitatif. VENI > CÀT0NS 1. Procédé de fabrication d'un fil synthétique à filaments continus dans lequel on extrude un polymère déf or- mable fondu pour en former une feuille, on présente la feuille, pendant qu'elle est à une température qui permet sa déformation, à un dispositif servant à pratiquer longitudinalement dans la feuille une pluralité de lignes de rupture, on divise la feuille en rubans suivant des lignes de rupture prédéterminées, on étire uniaxialement chacun des rubans tout en le chauffant pour le diviser le long des lignes de rupture et former un faisceau de filaments continus orientés longitudinalement, tout en étirant ces filaments à une dimen- sion désirée de section, on transforme chaque faisceau de filaments en fil et finalement on recueille 1è fil. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pendant l'étape de transformation des filaments, on tord et on détord successivement chacun des faisceaux de manière à introduire une fausse torsion dans les filaments. 3. Procédé de fabrication de filaments synthétiques continus dans lequel on extrude un polymère déformable fondu pour en former une feuille, on présente la feuille, pendant qu'elle est à une température qui permet sa déformation, à un dispositif servant à pratiquer longitudinalement dans la feuille une pluralité de lignes de rupture, on divise la feuille en rubans suivant des lignes de rupture prédéterminées, on traite chaque ruban en l'étirant simultanément pour le diviser en un faisceau de filaments continus le long des lignes de rupture tout en étirant les filaments à une dimension désirée de section et en manipulant les filaments et on recuéille les filaments. 4. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, pendant l'étape de traitement des filaments, on tord et on détord successivement chacun des faisceaux de manière à introduire une fausse torsion dans les filaments. 5. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel en pratiquant les lignes de rupture, on forme des lignes de rupture d'une proeiière plbnfondeur qui définissent la largeur des rubans et on forme des lignes de rupture d'une deuxième profondeur inférieure à la première, le long desquelles chaque ruban se séparera. 6. Appareil servant à fabriquer du fil synthétique à filaments continus, comprenant des moyens permettant d'extruder en forme de feuille un polymère déformable fondu, des moyens de gaufrage servant à former longitudinalement dans la feuille une pluralité de lignes de rupture, des moyens permettant de diviser la feuille en rubans le long de lignes de rupture prédéterminées, des moyens permettant d'étirer chacun des rubans pour diviser ainsi chaque ruban suivant les lignes de fracture et à former, à partir de chaque ruban, un faisceau de filaments continus orientés longitudinalement tout en étirant les filaments, des moyens permettant de chauffer chaque ruban pendant qu'on l'étire, des moyens de transformation de chaque faisceau de filaments en fil et des moyens de bobinage du fil. 7. Appareil servant à fabriquer des filaments synthétiques continus, comprenant des moyens permettant d'extruder en forme de feuille un polymère déformable fondu, des moyens de gaufrage servant à former longitudinalement dans la feuille une pluralité de lignes de rupture, des moyens permettant de diviser la feuille en rubans suivant des lignes de rupture prédéterminées, des moyens de transformation permettant simultanément, (1) d'étirer chaque ruban pour effectuer sa division en un faisceau de filaments le long des lignes de rupture, (2) d'étirer les filaments à une dimension désirée de section et (3) de manipuler les filaments, des moyens permettant de chauffer le ruban pendant étirage et la division de celui-ci, et des moyens de bobinage servant à recueillir les filaments. 8. Appareil selon la revendication 6 ou la revendication 7, dans lequel les moyens de transformation comprennent une broche de fausse torsion servant à tordre et à détordre successivement chaque faisceau ae filaments. 9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pendant 1 'étape de transformation des filaments, on déplace les filaments à travers une première zone tout en leur com musiquant des déformations et ensuite on les déplace à travers une deuxième zone pour modifier ces déformations. 10. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, pendant l'étape de manipulation des filaments, on communique des déformations aux filaments et ensuite on modifie ces dé formations. 11. Appareil selon la revendication 6 ou la reven dication 7, dans lequel les moyens de transformation compren nent une première zone servant à communiquer des déforma tions aux filaments et une deuxième zone servant à modifier ces déformations. 12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pendant l'étape de transformation de chacun des filaments, on texture les filaments. 13. Procédé selon la revendication 4, dans lequel, pendant l'étape de manipulation des filaments, on texture les filaments. 14. Appareil selon la revendication 6 ou la reven dication 7, dans lequel les moyens de transformation compren nent des moyens de texturation des filaments. 15. Procédé de fabrication de filaments continus à partir d'une matière plastique déformable à section non circulaire, dans lequel on tord la matière tout en l'éti- rant à une dimension désirée de section et on recueille la matière après l'étirage. 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel on chauffe la matière pour favoriser son étirage. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel on détord la matière après l'avoir tordue. 18. Procédé selon la revendication 16 ou la re vendication i7, dans lequel on fait passer la matière à tra vers une zone de refroidissement après le chauffage, puis on la chauffe à nouveau. 19. Appareil servant à fabriquer des filaments continus à partir d'une matière plastique déformable à sec tion non circulaire, comprenant des moyens permettant de tordre la matière tout en l'étirant à une dimension désirée de section, et des moyens permettant de recueillir la matière après étirage. 20. Appareil selon la revendication l9, compre nant des moyens permettant de chauffer la matière pour fa voriser son étirage. 21. Appareil selon la revendication 20, dans le quel les moyens de torsion de la matière sont sous la forme d'un dispositif de fausse torsion. 22. Appareil selon la revendication 20, comprenant une zone servant à refroidir la matière après son passage à travers la zone de chauffage, et un deuxième dispositif de chauffage servant à chauffer à nouveau la matière.