Brevet FR2206399A1 — publié le 19740607

L'invention concerné un procédé de fabrication de filaments de polyoléfine utilisables pour une étoffe non tissée. Plus précisément, l'invention concerne des perfectionnements au procédé selon lequel des filaments de polyoléfine obtenus par filage à l'état fondu sont soumis à des jets d'air pour entre étirés et les filaments ainsi étirés sont transformés en tissu. le procédé de fabrication d'une étoffe non tissée par étirage de- filaments filés à l'état fondu non étirés en projetant des jets d'air sur ces filaments puis en disposant les filaments ainsi étirés au hasard sur un transporteur à bande est connu. On peut citer à titre d'exemple de documents décrivant un tel procédé les brevets EUÂ Nos 3 341 394 et 3 272 898 et le brevet canadien n 894 428. Cependant, rien n'est indiqué sur les propriétés des polyoléfines qui les rendent utilisables pour la fabrication d'une étoffe non tissée. Bes recherches effectuées ont permis de se rendre compte que, lors de la fabrication d'une étoffe non tissée en filant à l'état fondu les polyoléfines obtenues par polymérisation d'oléfines, les ruptures de filaments pendant le stade dtétirage sont trop nombreuses, même dans les cas ou l'indice de fusion est relativement élevé, parce que la distribution des poids moléculaires des polyoléfines est large dans tous les cas. Donc, ces polyoléfines n'ont pas d'utilisation pratique du fait de leur faible aptitude aux manipulations.Au contraire, dans le cas de polyoléfines dont la distribution des poids moléculaires est étroite, l'aptitude au filage est relativement bonne et les ruptures de filament au cours du stade d'étirage sont moins nombreuses meme dans le cas d'un indice de fusion élevé, sans parler des filaments dont l'indice de fusion est relativement bas.Donc, pour les rolyoléfi- nes utilisables dans le procédé de fabrication de filaments pour étoffes non tissées, dans lequel l'étirage est effectué en projetant des jets d'air contre les filaments apyres leur filage, les conditions sont de posséder une distribution des poids moléculaires étroite et un indice de fusion élevé.Cependant, du fait qu'il est généralement difficile de préparer des polyoléfines dont non seulement la distribution des poids moléculaires est étroite mais dont en outre l'indice de fusion est élevé, les conditions précédentes doivent être satisfaites en modltiant une polyoléfine déjà préparée et possédant une distribution des poids moléculbires lar ge et un indice de fusion bas. Spécifiquement, cette méthode consiste à maintenir la polyoléfine dans un appareil de filage à température élevée pendant une durée prolongée (par exemple à 3500C ou -clus pour le polypropylène et 3200C ou plus pour le polyéthylène).Il résulte de cette nécessité de décomposer thermiquement la polyoléfine à une telle température élevée qu'on risque que le matériau utilisé pour la fabrication de l'appareil de filage soit limité et qu'on doive utiliser des matériaux spéciaux. De plus, on constate d'autres inconvénients tels que la commande de la température de décomposition ainsi que la commande de la distribution des poids moléculaires de la polyoléfine deviennent difficiles. En outre, lorsqu'on incorpore à l'avance un pigment dans la polyoléfine, on constate que le pigment est susceptible de se décolorer dans de telles conditions de température élevée, avec pour résultat que le choix du pigment est limité. D'autre part, lorsqu'on utilise au départ une polyoléfine à indice de fusion élevé, on ne peut obtenir qu'une étoffe non tissée présentant une faible résistance. La présente invention vise à supprimer les défauts des méthodes classiques. Elle a pour objet un procédé selon lequel on incorpore à la polyoléfine un additif spécifique puis on la chauffe. Gracie à ce procédé, la polyoléfine peut être décomposée et son indice de fusion peut être augmenté à une température relativement basse et en un temps de maintien relativement faible dans un appareil de filage à l'état fondu. Et, de manière surprenante, les molécules de polyoléfine à poids moléculaire élevé dans la polyoléfine brute sont décomposées sélectivement à ce stade, avec pour conséauence que la distribution des poids moléculaires est nettement rétrécie. Lorsque les filaments fraîchement filés sont étirés par des jets d'air, il ne se produit tas de ruptures0 De ce fait, les filament s peuvent être fortement étirés et leur résistance à la traction devient élevée. De tels filaments étirés sont utilisables pour la fabrication d'une étoffe non tissée. t'invention a doncpour objet un procédé de fabrication S'étoffes non tissées en filant à l'état fondu une polyoléfine pour obtenir des filaments non étirés en étirant les filaments ainsi obtenus en projetant des jets d'air contre les filaments puis en faisant heurter les filaments résultants à un transporteur à bande mobile our obteïdr une étoffe non tissée composée de fi lamente de polyoléfine, procédé caractérisé par le fait qu'on file à l'état fondu une polyoléfine contenant de 0,01 à 5 % en poids, par rapport à la polyoléfine, d'un ou plusieurs composés phosphoreux de formule dans laquelle s représente le soufre, P le phosphore, R1, R2 et R3 chacun un groupe alkyle à au moins 6 atomes de carbone, l'un d'entre eux pouvant être de l'hydrogène, T1, Y2 et Y3 chacun l'oxygène ou le soufre, et n est égal à O ou 1. En plus des divers avantages déjà indiqués, on obtient encore les avantages suivants en opérant selon le procédé de l'invention. Il n1 est pas nécessaire'd'utiliser de matériaux spéciaux pour la fabrication de l'appareil de filage car le filage peut ê- tre effectué à une température relativement basse. La commande de l'indice de fusion et de la distribution des poids moléculaires est facile. On peut largement utiliser les pigments susceptibles de se décolorer aux températures élevées. L'invention va maintenant titre décrite plus en détail. Le procédé selon l'invention peut etre mis en oeuvre selon des processus connus, par exemple par uné méthode telle que celle décrite dans le brevet EUÂ n 3 341 394 ét le brevet canadien n 849 428. Cependant, le procédé selon l'invention est limité en ce qui concerne la polyoléfine de départ utilisable telle que, par exemple, le polyéthylène, le po lypropylène, le copolymère éthylène-propylène, le polybutène-1 et le ploy-4-méthylpentène-1.Ces polyoléfines sont filées à l'état fondu après addition d'un ou plusieurs composés phosphoreux de formule Dans la formule précédente, S, P, Y et n sont les mêmes que définis précédemiaent et R1, R2 et R3 représentent chacun un groupe alkyle à au moins 6 atomes de carbone, et de préférence 8 à 20 atomes de carbone, à l'exception près que l'un des groupes R peut être de l'hydrogène. Des groupes convenables comprennent par exemple les groupes octyle, 2-éthylhexyle, lauryle et stéaryle. Des exemples de composés phosphoreux utilisables dans la présente invention comprennent (1) (R1S) (R20) (R30) P thiooctyldilaurylphosphite thiolauryldi-2-éthylhexylphosphite thiolauryllaurylhydrodiènephos phit e thiolauryldilaurylphosphite (2) (R1S) (R2S) (R30) P dithiodioctyllaurylphosphite dithiodilaurylmono-2-éthylhexylphosphite dithiodilaurylhydrodiènephosphite dithiodilauryllaurylphosphite dithiodistérrylstéarylphosphite (3) (R1S) (R2S) (R3S) P trithiotri-(2-éthylhexyl)phosphite trithi otrilaurylpho s phit e trithiotridécylphosphite (4) (R1S) (R20) (R3O) PO thiooctyldilaurylphosphate thiolauryldioctylphosphate thiolauryldi-2-éthylhexyl-phosphate thiolauryldilaurylphosphate (5) (R1S) (R2S) (R30) PO dithiodioctyllaurylphosphate dithiodilaurylmono-2-éthylhexylphosphate ditriodilauryllaurylphosphate dithiodilaurylstéarylphosphate (6) (R1S) (R2S) (R3S) PO trithiotri-(2-éthylhexyl)phosphate trithiotrilaurylphosphate trithiotridécylphosphate (7) (R1S) (R20) (R30) PS thiolauryldilaurylthiophosphat e thiolauryldistéarylthiophosphate thiostéaryldilaurylthiophosphate (8) (R1S) (R2S) (R3S) Ps dithiodilauryllaurylthiophosphate dithiodilaurylstéarylthiophosphate dithiost éaryllaurylthiophosphate (9) (R1S) (R2s) (R3S) PS trithiolaurylthiophosphate trithiodécylthiophosphate trithiostéarylthiophosphate. Parmi les composés phosphoreux précédents, ceux de formules 1, 2, 4, 5 et 6 sont utilisés de préférence, ceux de formules 4, 5 et 6 étant encore préférables. Lorsqu'on incorpore les composés phosphoreux de formules 1, 2 et 3 à une polyoléfine et qu'on chauffe, ils sont transformés à certains moments en composés phosphoreux de formules 4, 5 et 6 selon les conditions régnantes ; cependant, les effets de l'invention sont les mêmes. le composé phosphoreux est utilisé dans la présente invention en proportion de 0,01 à 5 % en poids, de préférence de 0,05 à 2 % en poids, par rapport à la polyoléfine. Cette polyoléfine contenant un composé phosphoreux est facilement transformée en une polyoléfine ayant un poids moléculaire et une distribution des poids moléculaires souhaités, lorsqu'on -maintient sa température entre 200 et 350 C, et de préférence entre 230 et 330 C. lorsqu'on file la polyoléfine ainsi transformée et qu'on soumet les filaments fraîchement filés résultants à des jets d'air, on obtient les effets d'étirage souhaités, Lors du filage de cette polyoléfine contenant un composé phosphoreux, les conditions varient selon la polyoléfine utilisée mais, dans le cas par exemple du-polyéthylène, on préfère maintenir l'appareil de filage à une température de 250 à 3200C et une température de filière de 240 à 300 C tandis que, dans le cas du propylène, il est préférable de maintenir l'appareil de filage et la filière respectivement entre 250 et 3300C et entre 260 et 320 C. t'autre part, il est préférable d'utiliser un temps de maintien dans l'appareil de 4 à 15 minutes. Le filament obtenu par la méthode précédente présente une distribution des poids moléculaires étroite. Cn obtient donc une polyoléfine présentant d'excellents effets d'étirage qu'on ne peut pas obtenir dans le cas de polyoléfines classiques ayant le même poids moléculaire moyen, mais dans lesquelles la distribution des poids moléculaires est larget bans le procédé selon l'invention, en plus du composé phos- phoreux précédent, la polyoléfine peut contenir des additifs classiques tels que stabilisants, pigments ou agents antistatiques. les exemples suivants sont donnés afin de mieux illustrer l'invention. EXEMPLES 1 à 5 et TEMOIN L Un mélange dans un mélangeur Henschel, à 1 kg de polypropylène (marque MPC POLYPRO J 400, fabriqué par Mitsui Petrochemical Industries, Ltd ), 1 g des divers composés phosphoreux indi cués au tableau 1 (voir page 8 ), 1 g de tétracis-(3,5-di-tert.butyl-4-hydroxyhydrocynnamateméthyl)méthane, 2 g de dilaurylthiodipropionate et 1 g de stéarate de calcium.Le mélange est ensuite mis en boulettes dans un appareil dont la température est main- tenue entre 190 et 2300C. En utilisant l'appareil de fabrication étoffes non tIssées décrit dans le brevet RUA NO 3 341 394, les boulettes ainsi obtenues sont filées à une température de 30000 et un temps de maintien de 10 minutes ; après quoi les filaments fraîchement filés sont soumis à un étirage dans un courant d'air à grande vitesse à 270 m/s, en utilisant, un appareil émetteur de jets d'air.Ce traitement est suivi par la fabrication d'une étoffe non tissée en déposant les filaments étirés au hasard et en couches sur un transporteur à bande (exemples 1 à 5). , On ne note pas de phénomènes de rupture de filaments pendant le stade d'éti- rage dans aucun des exemples précédents et il est possible de fabriquer une étofe constituée de filaments continus de 4 deniers. ta viscosi+é intrinsèque du propylène, mesurée dans une solution ce décaline à 13 C, avant et après filage, ainsi que la résitance en rection et l'allongement des filaments étirés sont indiqués au tableau 1. Dans l'exemple où on fabrique une étoffe non tissée dans des coditions identiciues G celles décrites précé demment mais sans ajouter de composé phosphoreux (témoin 1), il se produit de nombreuses ruptures de filaments et, de ce fait, le filament ne peut pas être fortement étiré. le poids moléculaire moyen "poids" et le poids moléculaire moyen "nombre" du polypropylène avant et après filage en fusion ainsi que le rapport de ces valeurs à l'exemple 1 et au contre 1 sont indiqués au tableau 2. On notera que la distribution des poids moléculaires a été rétrécie par l'addition du composé phos phoreux. Lorsqu'on considère conjointement les données des tableaux 1 et 2, on peut voir que les effets d'étirage sont améliorés par l'addition du composé phosphoreux et cela se traduit par une amélioration de la résistance en traction des filaments étirés. EXEMPLE 6 et TEBiOIS 2 On mélange à 1 kg de polyéthylène haute densité (marque HIZEX 5000 X, fabriqué par Mitsui Petrochemical Industries Ltd.), dans un mélangeur Henschel, 5 g de thiolauryldilaurylphosphite, 2 g de 2,6-di-tert-butyl-p-crésol et 2 g de stéarate de calcium. Ensuite, en utilisant l'appareil décrit au brevet EUÂ n 3 341 394, on maintient tout d'abord le mélange pendant 10 minutes dans un appareil de filage ayant un gradiant de température de 200 à 3200C puis on le file. les filaments résultants sont ensuite étirés dans un courant d'air à grande vitesse produit par un émetteur de jets d'air, puis les filaments étirés sont déposés au hasard et en couches sur un transporteur à bande pour fabriquer une étoffe non tissée. On ne note aucune rupture de filaments pendant le stade d'étirage précédent et il est possible de fabriquer une étoffe non tissée en filaments continus de 1,5 denier. Ia viscosité intrinsèque, mesurée dans une solution de décaline à 1-35 C, du polyéthylène avant et après filage en fusion, ainsi que la ténacité et l'allongement des filaments étirés sont indiqués au tableau 9 (voir page 10). Dans le cas du témoin 2 où l'étoffe non tissée est fabriquée dans des conditions identiques à celles de l'exemple 6, si ce n'est qu'on n'ajoute pas de thiolauryldilaurylphosphite, non seulement on constate de nombreuses ruptures des filaments mais leur résistance à la traction est également faible. TABLEAU 1 Expérience n Composé phosphoreux [1] (dl/g) Propriétés des fila ments étirés avant après Résistance en Allonge filage filage traction ment (g/den) (%) Exemple 1 thiooctyldilaurylphosphate 2,40 1,60 8,29 29,0 Exemple 2 dithiodilaurylphosphite 2,40 1,55 8,56 25,0 Exemple 3 trithio (2-éthylhexyl)phos- 2,40 1,68 7,84 32,6 phite Exemple 4 thiooctyldilaurylphosphite 2,40 1,65 7,95 32,0 Exemple 5 thiolauryldilaurylthiophos- 2,40 1,60 8,02 36,0 phite Témoin 1 néant 2,40 2,08 5,00 52,4 TABLEAU 2 Exemple 1 Témoein 1 avant filage après filage avant filage après filage (boulettes) (boulettes) x 104 x104 x104 x104 poids moléculaire moyen "poids" (Mw) 32,0 17,5 32,0 30,0 poids moléculaire moyen "nombre" (Mn) 6,0 5,17 6,0 5,97 Rapport Mw/Mn 5,3 3,4 5,3 5,0 Note : Mw et Mn sont mesurés par chromatographie par pénétration de gel. TABLEAU 3 Expérience n Quantité ajoutée Viscosité intrinsèque [1] Propriétés des filaments de thiolauryl dilaurylphosphite avant filage après filage Résistance en Allongement (% en poids) (dl/g) traction (%) (g/den) Exemple 6 0,5 2,40 1,80 7,5 10.2 Témoin 2 - 2,40 2,00 4,0 18,0 REVENDICATIONS 1. - Procédé de fabrication d'étoffes non tissées en filant à l'état fondu une polyoléfine pour obtenir des filaments non étirés en étirant les filaments ainsi obtenus en projetant des jets d'air contre les filaments puis en faisant heurter les filaments résultants à un transporteur à bande mobile pour obtenir une étoffe non tissée composée de filaments de polyoléfine, procédé caractérisé par le fait qu'on file à l'état fondu une polyoléfine contenant de 0,01 à 5 % en poids, par rapport à la polyoléfine, d'un ou plusieurs composés phosphoreux de formule dans laquelle S représente le soufre, P le phosphore, R1, R2 et R3 chacun un groupe alkyle à au moins 6 atomes de carbone, l'un d'entre eux pouvant être de l'hydrogène, Y, Y et et Tfi chacun l'oxygène ou le soufre, et n est égal à 0 ou 1. 2. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel R1, RX et R sont chacun un groupe alkyle à 8 à 20 atomes de carbone. 3. - Procédé selon-l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ladite polyoléfine contient ledit composé phosphoreut en proportion de 0,05 à 2 % en poids par rapport à la polyoléfine. 4. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la polyoléfine, avant son-extrusion par la filière, à l'état fondu, est maintenue à une température de 200 à 350 C. 5. - Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite polyoléfine est maintenue à ladite température pendant 4 à 15 minutes.