Brevet FR2213151A1 — publié le 19740802

On connaît déjà des moyens pour découper dans un film de polyéthylène extrudé et étiré des bandelettes ou lanières assez étroites pour être utilisables comme fils dans la fabrication de certaines étoffes. Ces moyens de découpage sont des lames coupantes ou des aiguilles disposées de manière à fendre le film au passage lors de son défilement. Les lanières ainsi obtenues ont évidemment meme épaisseur que le film et elles ont une largeur non inférieure à 11 écartement de deux éléments coupants voisins. Les lisières de ces lanières sont tranchées au hasard sans tenir compte des sillons de la clivabilité moléculaire introduite par l'étirage. On sait en effet que l'étirage à chaud a pour résultat d'orienter le réseau moléculaire en créant longitudinalement dans la direction de l'étirage des chapes longues et solides liées transversalement par des channes courtes et faibles. Plus étirage est accentué, plus ce phénomène est important. Des ruptures spontanées peuvent d'ailleurs apparaitre en marquant ainsi la limite acceptable pour l'étirage et ces ruptures sont toujours des fissurations du film orientées dans la direction de l'étirage. L'invention repose sur cette découverte qu'on peut avantageuse- sent préparer et obtenir une telle fissuration non plus accidentelle et locale, mais contrôlée et étandue systématiquement à toute la masse du film, c'est-à-dire à toutes les channes moléculaires longitudinales, dans le but d'obtenir, à partir d'un film extrudé, des filaments séparés naturellement selon les longues channes moléculaires de la matière polymérisée constituant le film, c'est-à-dire des filaments formés en quelque sorte comme des cristaux composés d'un groupement qui comprend un nombre entier de longues channes moléculaires et dont le diamètre moyen peut entre beaucoup plus petit que l'épaisseur du film et que l'intervalle entre deux outils coupants voisins. On conçoit que de tels filaments séparés selon leur clivabilité naturelle et pouvant Store d'une extrême finesse présentent des qualités textiles de grand intdrtt avec cet avantage qutils sont obtenus d'une façon particulièrement simple et peu conteuse. Bien qu'on ait envisagé ci-dessus l'extrusion du produit sous forme de film, l'invention est aussi applicable à des produits extrudé. sous d'autres formes, par exemple sous forme de boudins, nais pour simplifier l'exposé, on se référera plus particulièrement ci-aprés b ltestrasion du produit sous forme de fils Pour provoquer la fissuration généralisée selon le invention, on fabrique un film dans lequel une substance porogène, finement divisée, introduite en quantité notablement supérieure aux doses correspondant aux fabrications usuelles de mousse et répartie de façon homogène, fait mousser la matière du film en y constituant des alvéoles remplis de gaz et en créant ainsi, à la place d'un film compact, un film très riche en bulles internes closes qu'ou étire fortement de manière à obtenir le plus grand nombre possible de fissurations locales qui peuvent suffire sous l'action de la pression des rouleaux de l'étirage à chaud à produire la division cherchée du film en fibres minces, On peut cependant compléter s'il y a lieu l'action de l'étirage à chaud en faisant encore exploser des alvéoles qui subsistent soit par la pression d'un calandrage, soit en combinaison avec le calandrage en enfermant quelques instants le rouleau de film obtenu dans une enceinte à l'intérieur de laquelle on fait brusquement varier la pression ambiante, soit par une mise sous vide, soit en soumettant le film à la pression d'un étroit jet d'air comprimé à haute pression balayant successivement toute sa surface0 Ce dernier moyen favorise en outre la séparation totale des filaments olivés les uns des autres gracie à l'intense turbulence aérodynamique à laquelle ils se trouvent momentanément soumis. Après transformation du film en une nappe de filaments séparés, cette nappe peut titre rassemblée en une mèche textile qui peut entre constituée par un nombre de filaments élémentaires d1autant plus grand que ces filaments comportent un nombre plus petit de chaînes moléculaires. Ce nombre de channes, caractéristique du titre moyen des filaments élémentaires, est contrôlé au départ par le dosage et la répartition de la substance pyrogène dans le mélange de base utilisé pour l'extrusion du fila. On remarquera que le produit obtenu est directement une mèche composée de milliers de filaments qui amont eu à outre individualisés à aucun stade de leur préparation, ce qui repré- sente une économie eonsidérable de noyons par rapport aux outillages comportant un élément individualisé pour chaque filaient et permet d'obtenir des filaments dont la finesse n'est pas limitée par la structure d'organes mécaniques destinés à agir sur chacun d'eux. Le fonctionnement des opérations d'extrusion, d'étirage, de chauffage et de clivage peut se résumer conte indi q ué ci-dessous. A sa sortie des lèpres d'extrusion, le fils alvéolaire extradé, devenu solide t contient un très grand nombre de minuscules bulles uniforaéieit répartis et de forme sphéroïdale.Le filon est ensuite réchauffé et étiré entre des rouleaux amont et aval animés de vitesses différentes, les rouleaux aval présentant par exemple une vitesse cinq fois plus grande que celle des rouleaux amont, mais on comprendra que ce rapport de vitesses, indiqué à titre d'exemple, n'a aucun caractère limitatifs L'étirage du film s'exerce aussi sur les bulles qui explosent alors ou prennent une forme fuselée, par exemple d'une longueur cinq fois plus grande que leur diamètre transversal dans le cas d'un facteur d'étirage égal à 5. Les bulles présentent donc la forme de poches tres allongées dans la direction de l'étirage et formant par conséquent des fissures longitudinales nécessairement disposées entre des channes longues.Ces fissures introduisent à l'intérieur de la matière des chapelets de zones d'affaiblissement des forces de cohésion transversales tandis qu'elles n'altèrent pratiquement pas les forces de cohésion longitudinales0 On comprend que 11 explosion de ces poches remplies de gaz normalement à une pression voisine de la pression atmosphérique favorise la dissociation cherchée.Si cette explosion est le résultat de lléti- rage ou d'un calandrage à une pression suffisante pour chasser le gaz contenu dans les poches, au moyen de rouleaux de calandrage propageant cette pression selon la direction de l'étirage, c'est le gaz lui-mSie qui, en se frayant un chemin de sortie, labourera les sillons déjà entaillés entre les longues chaSnes en fissurant ainsi la matière sur des longueurs suffisantes pour que la quasi-totalité des fissures déjà existantes se trouvent jointes les unes aux autres en provoquant ainsi la division cherchée qui peut titre complétée, si c'est nécessaire, par un jet d'air comprimé travaillant la mèche à la façon d'un peigne. On remarquera que les filaments ainsi produits sont alvéolaires dans la mesure où des bulles non explosées subsistent dans la matière qui les constituez Le procédé selon l'invention permet donc de produire des filaments alvéolaires si on restreint, par exemple par un réglage de la pression de calandrage, la proportion de bulles éclatées, les bulles les plus petites n'éclatant que sous une pression plus fortes Pour beaucoup d'applications où la légèreté, l'absorption des chocs ou l'isolation sont des qualités recherchées, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des filaments alvéolaires ayant des qualités particulièrement bien adaptées, cette obtention ne se heurtant plus aux difficultés considérables rencontrées pour filer individuellement des filaments alvéolaires. Pour bien faire comprendre ltinvention, on décrira ci-aprbs l'évolution dtune bulle intérieure au cours de la mise en oeuvre du procédé en se référant au dessin schématique annexé dans lequel la figure 1 montre une bulle initiale formée par un élément porogène dans la partie d'un film en cours d'extrusion la figure 2 montre la bulle suivie dans le film après extrusion et avant étirage la figure 3 montre la bulle après étirage la figure 4 montre la bulle soumise au calandrage ; et la figure 5 montre la bulle après son explosion sous l'action du calandrage ou simplement sous l1action de l'étirage à chaud. Sur la figure i, on a indiqué en 1 la matière de base en cours dtextrusion à la sortie d'une filière (non représentée), en 2 une bulle sphéroSdale incorporée dans la matière et en 3 le film extrudé formé. La figure 2 montre, sans chercher à respecter la meme échelle, la bulle 4 prenant déjà une forme lenticulaire allongée dans le sens de la progression du film 3 non encore soumis à l'étirage, tandis que la figure 3 montre la meme bulle prenant une forme fuselée 5 très allongée après étirage. Bien que l'étirage à chaud puisse suffire à faire exploser une proportion suffisante de bulles pour ltobtention de la division cherchée du film en fibres, on a supposé sur la figure 4 que cette division est complétée par un calandrage. Sur cette figure, on a indiqué schématiquement en 6 et en 7 deux rouleaux de calandrage qui agissent sur le film 3 contenant une bulle 5, celle-ci prenant une forme 8 aplatie à l'avant et en poire à l'arrière sous l'action de la pression de calandrage exercée dXavant en arrière0 Si cette pression est suffisante pour provoquer l'éclatement de la bulle 8, celle-ci se transforme en une fissure aplatie ouverte 9 comme on l'a représenté sur la figure 5, ce résultat pouvant d'ailleurs s'obtenir, comme on l'a déjà indiqué, par la simple action de l'étirage à chaud sous la pression des rouleaux d'étirage sans intervention d'un véritable calandrage entre deux rouleaux presseurs. L'ensemble de ces fissures ouvertes 9 apparat dans le film sous l'aspect d'une multitude de microstries. Le traitement d'étirage, éventuellement complété par des actions telles que celle d'un calandrage à chaud ou celle dtun jet d'air comprimé à haute pression balayant toute la surface du film ou de la nappe de filaments, aboutit à l'obtention d'une mèche composée d'un très grand nombre de filaments séparés. R E V E X D I C A e I O N S. 1. Procédé pour lsobtention de fibres synthétiques à partir de filas extrudés étirés, consistant à extruder une matière polymérisée thermoplastique préalablement chargée dtune substance porogène choisie en nature et en quantité de manière à provo quer sous l'action combinée de lsex*rusion, de la température et de étirage, une explosion de bulles engendrées à cet effet par a substance porogène, de telle sorte que la matière se trouve divisée en fibres du fait de sa fissuration selon ses lignes de moindre résistance. 2. Procédé pour l'obtention de fibres synthétiques à partir de films extrudés chauffés étirés, consistant à extruder en film une matière polymérisée thermoplastique dans laquelle est incorporée une substance porogène pour la formation d'alvéoles à l'intérieur du film extrudé, à soumettre à chaud le film alvéolaire ainsi extrudé à une opération d'étirage augmentant plusieurs fois la longueur du film et donnant aux alvéoles résistant à l'étirage une forme fuselée très allongée et à une opération de calandrage soumettant le film à une pression tendant à faire éclater au moins une fraction des alvéoles de façon à provoquer des fissurations longitudinales et à recueillir une nappe de filaments élémentaires séparés les uns des autres par la fissuration naturelle le long des channes moléculaires du film orientées par l'étirage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel, après étirage et, si nécessaire, calandrage, la séparai tion des filaments est complétée par une variation brusque de la pression extérieure appliquée au film fissuré. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la séparation des filaments du film fissuré par variation brusque de la pression appliquée s'obtient par l'application au film ou à la nappe de filaments d'un Jet d'air sous forte pression dont la turbulence complète la séparation des filaments déjà amorcée par les opérations précédentes d'étirage et de calandrage. 5. Procédé selon l'une quelcongue des revendicationsprécé- dentes, dans lequel la-nappe de filaments séparés est recueillie sous forme de mèche textile utilisable pour toutes applications textiles, notanent pour le tissage ou le tricotage d'étoffes ou pur l'obtention d'étoffes dites "non tissées ". 6. Mèches et fils textiles résultant du rassemblement de multiples filaments obtenus par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 A 5. 7. Etoffes obtenues par tissage, tricotage ou autre mode de liaison de fils textiles selon la revendication 6.