Brevet FR2219832A1 — publié le 19740927

La présente invention concerne un procédé de production de boudins en polymères synthétiques thernoplastlques, en particulier en résines polyamides, ayant une ame creuse longitudinale formée dans le corps meme du fil, ces produits possédant des propriétés élevées de flexibilité, de ténacité, et autres, et convenant à des utilisations dans les domaines de l'agriculture ou de l'emballage, pour maintenir enserrés ou liés des objets divers tels que des élé- ments de tension ou de soutien, etc.... L'invention concerne également les produits obtenus par ce procédé. Pour obtenir des boudins en matière synthétique tilermoplasti que adaptés pour ces applications, on pourrait, suivant certaines techniques déjà connues, extruder la matière à 18étant de fusion à travers des filières conventionnelles, qui sont dimensionnées de façon appropriée pour réaliser un boudin du diamètre désiré (de quelques millimètres en général) pouvant ensuite être refroidi å liteau par exemple, puis étiré, enroulé, etc..., selon des processus traditionnels. Cependant, itaprès les expériences de la Demanderesse, la production de ces boudins en polyamides entralnerait des difficultés sérieuses, dues au fait aue le fil extrudé par la filière d2une boudineuse à vis est, au cours de son refroidissement à 11 eau, assujetti à une diminution irrégulière de ses dimensions, ou retrait, et à d'autres graves inconvénients et défauts, tels que des occlu sions ou poches de gaz, et autres. La section du boudin obtenu selon ce mode de procédé présente de petites cavités de dimensions variables distribuées irrégulièrement dans toute la section. De plus, un boudin ainsi obtenu possède des propriétés mécanIques (ténacité, etc..) irrégulières et dtune valeur notablemznt plus basse que la valeur désirée. La Demanderesse présume (sans se lier à des explications véri-fiées du phénomène) que la formation de ces cavités, ou vides, doit (eri partie au moins) s'imputer au fait que la matière dans le corps du boudin se rétracte d'une manière trop brusque. Du fait que les dimensions du boudin ntauraient pas le temps de se réduire-d'une façon graduelle et uniforme dans toute sa section, cela permettrait la formation de cavités distribuées irrégu lièrement à l'intérlelr du fil considéré. Pour obvier au moins en partie à ces inconvénients il faudrait exécuter le refroidissement d'une maniè-re graduelle et lente, en u tilisant des liquides susceptibles d'absorber la cIieir plus lentement que l'eau, par exemple des huiles, telle que l'huile de -a- seline et autres. L'emploi de ces moyens serait cependant plus onéreux qu'un simple refroidissement à l'eau, soit à cause du prix des substances utilisées, soit par le fait que lesdits liquides devraient astre éliminés du produit obtenu lors des phases finales de production, car il s'agit de substances salissantes dont la présence dans le produit serait indésirable. Le lavage du boudin pourrait s'effectuer par des solvants appropriés de l'huile utilisée comme moyen de refroidissement, dans des appareils prévus à cet effet, et l'huile pourrait ensuite être récupérée de ces solutions pour des raisons d'économie. Ce système de refroidissement entralnerait donc des augmentations de frais et des complications dans les installations de fabrication. Un autre expédient pour remédier aux inconvénients précités serait d'employer des polyamides de types spéciaux, d'un degré de viscosité particulier, à très faible retrait au refroidissement, et autres. Dans la technique de l'art considéré il est de plus connu de fabriquer des fils ou filaments synthétiques à usage textiles, doués d'un bon degré de flexibilité et de moelleux, ayant à l'intérieur une ame creuse (fibres creuses ou tubulaires). L'un des procédés connus consiste à extruder sous pression la matière thermoplastique fondue, à travers des filières spéciales, dans lesquelles un gaz, eu général de l'air, est fourni au centre du trou de filière par lequel émerge le polymère à l'état de fusion. De cette fagon, le gaz insufflé au centre du fil se formait à la sortie de la filière permet de créer dans celui-ci une cavité longitudinale, le fil étant ensuite refroidi par des systèmes conventionnels (en général par de l'air), puis enroulé et étiré selon les techniques connues. Toutefois, cette technique s'est révélée efficace seulement dans la production ie fibres destinées à des usages textiles et ayant par suite les très faibles diamètres convenant à ces application. En particulier, on a mis en oeuvre cette technique pour la production de filamenJs continus adaptés à des articles d'habillement et pièces de bonneterie possédant de bornes qualités d'isolement thermique, douteur et autres. La présente invention a pour objet de réaliser un procédé con- duisant à l'obtention de boudins en polymères et copolymère de polyamides, en particulier "Nylon 6" et les copolymères de celui-ci, tels que 'wlnylontZ 6-10, 6-11 et 6-12, possédant des caractéristiques de flexibilité, de ténacité et de déformabilité localisée, telles qu'elles permettent l'utilisation du boudin ainsi obtenu dans les domaines d'application indiqués au début de la présente, tout spécialement mais non exclusivement en agriculture, le boudin considéré pouvant Autre tendu pour former le soutien de plantes en phase de développement, et maintenu par nouage ou autre.La présente invention a également pour objet le produit industriel résultant de la mise en oeuvre dudit procédé, notamment des boudins creux tels que définis dans ce qui suite Selon l'invention, on a découvert qu'il était possible de produire des boudins, en particulier en polyamides, adaptés à des applications plus haut mentionnées, possédant des propriétés élevées de flexibilité, de douceur, de ténacité et autres, d'un diamètre de l'ordre de quelques millimètres, en extrudant le polymère ou copolymère à travers un orifice équipé d'un mandrin intérieur percé axialement, à travers lequel un gaz, en particulier de l'air, est alimenté, et en refroidissant ensuite le boudin creux ainsiobtenu dans de l'eau à températures controlées. Le boudin refroidi est par la suite étiré à chaud entre des rouleaux tournant à des vitesses pé rophériques diverses, puis recueilli sur des bobinoirs conventionnels. Dans une forme préférée de l'invention, le procédé comprend les phases suivantes: Les granules de polyamide (Nylon 6 en particulier) sont alimentés à partir d'une trémie à une extrudeuse ou boudineuse équipée, par exemple, d'une seule vis, maintenue à des températures élevées qui dépendent de la matière utilisée ; la matière à l'état de fusion est entranée vers une tète 'extrusion qui est elle-mème chauffée et qui est équipée avec un orifice d'extrusion dans la partie intérieure duquel se trouve placé un mandrin percé axialement, et coaxial à ltor fice précité. Dans le trou du mandrin celui-ci reçoit de Ifair alimenté de l'extérieur à travers un conduit. Le polymère fondu, à la sortie de la toute d'extrusion, présente un trou à l'intérieur et il subit un brusque rétrécissement de la section à cause d'ln certain degré de tension exercé sur la matière encore à l'état mou par les organes successifs d'entraînement. Le boudin est ensuite refroidi à l'eau dans deux zones séparées de refroidissement soumises à des températures contrôlées, et dont la première est en général maintenue à 40-600C et la seconde à 15200C. De cette façon, on opère un refroidissement graduel et uniforme du fil, lequel est ensuite étiré à chaud puis recueilli comme déjà dit. Les diamètres- du trou d'extrusion généralement utilisés sont compris enrre 13 et 25 mm ; le diamètre du mandrin ne doit pas excéder 1,5 mm (avec trou de 1 mm) et l'on obtient comme résultat des boudins de diamètres compris entre 1 et 5 mm. Les trous dans les boudins mesurent 0,3 à 0,75 mm. On a effectué des expériences industrielles sur un type de polyamide préférée, du Nylon 6, en adoptant les conditions suivantes dans la mise en oeuvre du procédé. La boudineuse à vis a été maintenue à 220/2600. La toute de filature a été chauffée à environ 2600 C. Le diamètre de l'orifice de filière était de 16 mm ; le diamètre extérieur du mandrin de 1,5 mm (diamètre intérieur du trou 1 mm). La première zone de refroidissement était une cuve de 1 mètre de long contenant de l'eau à température de 500, et la seconde zone une cuve de 1,5 m de long contenant de lteau à environ 180. le boudin refroidi a été envoyé au dispositif d'étirage, qui était constftuê par deux groupes de rouleaux tournant à des vitesses différentes, et chauffé entre ces deux groupes de rouleaux sur dispositif de chauffage à 00-1500C. Le rapport dtétirage était de 1/4. Le boudin a été enfin recueilli sur un bobinoir conventionnel. Le boudin ainsi réalisé avait un diamètre de 3 mm. les sections obtenues d'un certain nombre d'écnantillons ont présenté une excellente uniformité du diamètre et, en outre, un trou au centre pouvant s'estimer à 0,-5 mm en diamètre. les sections ont également montré l'absence absolue de toutes cavités ou vides. Des essais ultérieurs ont prouvé que, sous les memes conditions de travail, le procédé permet de produire des boudins de diamètres comprls entre 1,5 et 5 mm (la filière et le mandrin étant opportunément dimensionnés à cet effet) possédant substantiellement la ment me uniformité de la section, avec un trou central de diamètre com pris entre environ 0,3 et 0,75 mm, et l'absence de toute autre ca vitré. Un certain nombre d'échantillons des produits obtenus ont été soumis à des essais de résistance mécanique et ont révélé posséder de bonnes caractéristiques de ténacité, d'allongement et de flexibilité. Les résultats des essais sur ces échantillons sont donnés dans le tableau qui suit. TABLEAU Charge de Charge de # Diamètre Diamètre rupture à rupture à Poide du extérieur du Eumidité traction, traction, Allongement boudin moyen trou Section du coudin effective unitaire à la rupture g/m linéai mm mm cm %H2O kg kg/cm % re 2 2,0 0,335 0,0314 1,38 1,24,5 3960 15 3,57 2,50 114 3560 15 2,5 2,54 0,444 0,0507 2,30 217 4290 19 5,78 2,50 215 4150 20 2,8 2,79 0,477 0,0606 0,42 273 4460 21 6,95 2,50 244 3820 20 3 3,08 0,506 0,0744 1,89 308 4140 20 8,32 2,50 290 3900 20 4 4,03 0,704 0,1275 1,07 536 4200 20 14,06 2,50 513 4050 20 REVENDICATIONS i.- Procédé de production de boudins évidés (avec âme creuse) en polymères synthétiques thermoplastiques, en particulier polya mides, doués de propriétés mécaniques (flexibilité, ténacité, etc..) élevées et ayant un diamètre de quelques millimètres, caractérisé en ce que l'on fait passer le polymère à l'état de fusion par un orifice d'extrusion équipé d'un mandrin axial, percé axialement, à travers lequel un gaz est fourni en quanti té dosée suivant l'axe du produit extrudé ; que l'on refroidit le boudin creux ainsi formé avec de liteau maintenue à tempéra tures con4rolées ; que l'on traite par étirage à chaud ledit boudin entre des rouleaux tournant à vitesses différentes, et que l'on recueille le boudin ainsi étiré. 2e- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le po lymère -est une résine polyamide ou copolyamide, en particulier Nylon 6 et-les copolymères de celui-ci, tels que les Nylons 6-10, 6-11 et 6-12. 3.- Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que l'on refroidit à l'eau le boudin creux extrudé en utilisant deux zo nes séparées de refroidissement, la première desdites zones é tant maintenue à 40-60 C et la seconde à 15-200C. 4.- Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que le dia mètre de l'orifice dlextrusion est compris entre 7 et 25 mm., le diamètre du mandrin ne dépasse pas 1,5 mm, et le trou dPali- mentation du gaz n'excède pas 1 mm. 5.- Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le polymère est du Nylon 6, et que effectue l'ex- trusion du polymère ou copolymère à l'état de fusion moyennant une extrudence ou boudineuse maintenue à 220-2600aw et dont la tete d'extrusion est chauffée à environ 2600 C. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dia mètre de l'orifice d'extrusion est de 10-20 mm, et le diamètre du trou de mandrin de 1 mm. 7.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bou din creux obtenu par extrusion est refroidi à liteau dans une première zone de refroidissement où l'eau est maintenue à en viron 500 C, puis dans une seconde zone maintenue à environ 18 1 8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil refroidi est étiré sur un dispositif de chauffage à 100-1500C, avec un rapport d'étirage de 1/4e 9.- Boudin évidé, en résine de polyamide ou de copolyamide, carac térisé en ce qu'il est obtenu par un procédé selon une des re vendications précédentes, ledit boudin ayant un diamètre exté rieur compris entre 1,5 et 5 mm, et un diamètre intérieur com pris entre 0,3 et 0,75 em. 10.- Boudin selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est constitué en Nylon 6, ou copolymères du Nylon 6.