Brevet FR2261355A1 — publié le 19750912

L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un filé de fibres en filant des polymères linéaires fibrogènes, en assemblant des filaments filés pour en obtenir un ciblé de titre allant de 10.000 à 500.000 dtex, en étirant, frisant et stabilisant, et en transformant le câblé en un ruban, en affinant le ruban en une mèche et en continuant le traitement jusqu'à la formation du filé de fibres courtes final. En principe, le mode de préparation des filés de fibres courtes à partir de fibres synthétiques a peu changé jusqu'à présent depuis l'introduction des fibres synthétiques comme matière première textile. Les procédés pratiqués a présent partent tous de l'idée que la façon la plus avantageuse est celle qui consiste a assembler les câblés filés a partir du plus grand nombre possible de filières et soumettre le câblé assemblé ayant un titre de plusieurs centaines de milliers de dtex l'étirage, au frisage, à la stabilisation et l'avivage; et ensuite à couper le câblé en des fibres courtes d'une longueur voulue qui sont pressées, à l'état complètement non orienté, en des balles, ou bien à l'empiler comme câblé frisé pour l'emballage.Pour un traitement ultérieur jusqu'à obtention des filés de fibres courtes1 les balles de fibres doivent être ouvertes et démêlées sur la carde en leurs fibres élémentaires. La fabri- cation des filés de haute qualité, dont les fibres élémentaires ont un haut degré d'orientation, exige plusieurs processus subséquents d'étirage et de doublage au cours desquels les fibres sont orientées parallèlement de plus en plus et le ruban est rendu plus uniforme. Simultanément ou directement après ces opérations, le ruban doit être affiné de sorte que l'-on peut en alimenter la machine productrice de filés proprement dite, c'est -dire le métier à filer secondaire. Les efforts opérationnels pour l'orientation parallèle des fibres et l'affinement et l'égalisation des rubans dépassent ceux qui sont nécessaires à la fabrication des fibres synthétiques proprement dite. Une autre technologie de traitement ultérieur part souvent de câblés encore plus épais que l'on convertit ou que l'on coupe jusqu'à obtention de fibres courtes de manière à obtenir un ruban de fibres ou de conversion, dans lequel l'orientation parallèle des fibres élémentaires est maintenue pour la plupart. Néanmoins, il faut prévoir aussi, dans ce cas, plusieurs processus d'étirage et de doublage, car il est impossible de préparer des mèches d'une uniformité même faible à partir de rubans très épais sans passer par des opérations de doublage et d'affinement. Un autre procédé prévoit que des câblés de grande épaisseur sont effilochés dans des machines lourdes à former des fibres courtes, et dans ce cas également, il faut plusieurs processus d'étirage et de doublage qui doivent précéder le filage d'un filé de fibres courtes. Ces procédés sont aussi mentionnés par Frenzel und Stoker, "Faserforschung und Textil-technik,-7, pg. 241-251 und pg. 297-305(1956)". Cette étude donne en plus des informations détaillées concernant le procédé de filage direct. Ces procédés de filage direct partent de cablés moins épais (de 1000 à 8000 deniers environ). En une seule opération, les filaments des ciblés sont convertis en des rubans à fibres courtes et étirés pour en obtenir un ruban d'un titre plus fin, puis tordus, filés et mis en bobines comme filé de fibres courtes. Lors des procédés de filage direct, les câblés sont convertis par effilochage, l'utilisation de ce que l'on appelle "dispositifs auxiliaires d'effilochage"est possible. On préfère l'effilochage des cablés dans un dispositif d'effilochage/étirage procédé selon Saco-Lowell) ou bien dans un appareillage renfermant un dispositif d'effilochage (procédé selon Rieter-Cutdrafil). Le ruban est déjà étiré dans le dispositif d'effilochage/étirage ou bien dans un dispositif d'étirage supplémentaire. La torsion ou le filage et l'embobinage sont effectués sur un métier continu à anneau classique. Le brevet des E.U.A. nO 1.883.384 spécifie qu'un procédé de filage direct permet non seulement d'obtenir des filés de fibres courtes, mais également des mèches qui seront soumises à un filage supplémentaire sur un métier à filer jusqu'à en obtenir le filé final (page 3, lignes 78-81 et page 4, ligne lolo). Le brevet britannique nO 468.682 décrit un procédé de filage direct qui transforme les filaments en fibres courtes dans deux dispositifs d'effilochage/étirage installes l'un après l'autre (figure 3). Les dispositifs d'étirage peuvent être incor porés dans un métier à filer ou dans un métier qui fournit une mèche (page 1, lignes 92-96). Le brevet des E.U.A. nO 2.523.854 spécifie que le ciblé utilisé lors du procédé de filage direct jusqu'à obtention du filé peut être étiré de deux fois jusqu'à plusieurs centaines de fois la longueur originale (colonne 1, lignes 12-18). Le brevet français nO 2.169.097 décrit un procédé de filage direct qui n'est pas exécuté sur un métier continu à anneau, mais sur un métier de filage à pot (dessin, page 17). Le brevet des E.U.A. nO 2.784.458 décrit un procédé qui part de filaments continus non étirés, pouvant être assemblés jusqu'à un titre de 10,000 dtex environ et qui sont alors à leur tour étirés à une température allant de 250 à 2500C, de deux fois jusqu'à quatre fois la longueur d'origine et qui sont convertis et affinés immédiatement (colonne 1, lignes 63-65; colonne 2, lignes 1-3; colonne 5, lignes 21-46). Cependant, comme tous les autres, le procédé aboutit à des filés sans aucun volume. De plus, ces filés ont un retrait considérable pouvant entraîner des inconvénients. On connaît par le brevet des E.U.A. nO 3.516.241 un procédé à filer direct pour la préparation d'un filé frisé très élastique, procédé qui permet de conduire un paquet de fil ou de câblé directement du métier à filer primaire à un dispositif d'effilochage/étirage, le ruban de fibres courtes formé alors étant étiré, frisé et finalement tordu, et le filé obtenu étant embobiné (colonne 2, lignes 30-46). Les filés préparés par ce procédé ont un très grand allongement de frisage qui est indésirable dans beaucoup de cas et est souvent dt à un manque d'affinement du ruban après le fri-sage. étirage insuffisant du ruban après le frisage n'aboutit pas à un démêlage satisfaisant des phases de frisage superposées pour en former des rubans (colonne 3,lignes 28-47, exemple 1, revendication 1). Par le brevet japonais publié nO 73-25 372, on connaît un procédé qui soumet des câblés non étirés à une seule opération d'étirage, de conversion, de frisage et finalement au filage selon le procédé "open-end" pour obtenir un filé de fibres courtes. Bien que ce procédé de filage direct puisse transformer le ciblé par une seule opération en un filé de fibres courtes fini et qu'il permette la préparation de filés, même fins, ayant une bonne uniformité, les procédés de filage direct ne pouvaient pas remplacer les procédés dénommés au ruban filé qui passent par des fibres en balles ou le ruban converti ou le câblé effiloché, parce que dtune part les procédés de filage direct ne sont pas encore assez rentables et que 'd'autre part ils ne produisent pas la qualité de filé telle qu'on en-a 11 habitude d'après les filés de fibres courtes classiques. Un inconvénient particulièrement gênant est le fait qùe le fin câblé étiré à alimenter dans le métier à filer direct présente un prix de revient trop élevé par comparaison aux économies rendues possibles grâce au procédé de filage direct ; cet inconvénient est surtout évident par la limite stricte imposée au débit par l'opération de filage de la mèche pour en obtenir le filé fini qui termine le processus total. La présente invention vise à éviter ces inconvénients et à offrir un procédé qui permet de préparer des filés de fibres courtes de haute qualité à partir de fibres synthétiques par des moyens très simples, c'est-à-dire à de moindres frais et avec aussi peu d'efforts techniques que possible. Ce problème a été résolu par un procédé qui exécute toutes les opérations en continu, de l'étirageusqu'au filage, pour obtenir la mèche et qui prévoit le filage ultérieur de manière connue pour arriver au filé fini. Un mode d'exécution préféré effectue la conversion par l'effilochage, et le frisage ainsi que la stabilisation suivent l'effilochage. Un autre mode d'exécution préféré du procédé selon invention consiste à convertir en coupant, et à friser et à stabiliser avant de couper. On a intérêt à utiliser des filaments multicomposés à frisage latent, le frisage étant effectué par un processus de déclenchement thermique. L'addition d'un ruban de carde en des fibres courtes autres que celles utilisées pour le câblé s'est avéréetout spécialement favorable, cette addition ayant lieu après avoir frisé et stabilisé le chablé. Ce procédé est également applicable aux câblés coupés. Quant aux fibres courtes différentes ajoutées de préférence, il s'agit surtout des fibres à haut retrait. Des degrés de retrait variés peuvent aussi être obtenus pour les fibres courtes par la conversion d'une partie du câblé dans d'autres conditions que celles appliquées pour l'autre partie. Les câblés utilisés pour le procédé selon l'invention ont des titres compris entre 10 000 et 50 000 dtex, mais des valeurs supérieures ou inférieures sont également acceptables. Grâce au fait que le procédé total n'est interrompu qutà la mèche, toutes les étapes opérationnelles entre étirage et la manufacture de la mèche peuvent être effectuées de manière très économique sans éliminer la position parallèle des filaments ou des fibres courtes ; d'autre part, c'est justement l'interruption précédant la manufacture de la mèche qui permet un débit de matière élevé, ce qui signirie une rentabilité améliorée, car le débit passant par l'appareillage est déterminé par le titre-et la vitesse de production du -produit préparé en continu.Lors d'un procédé effectué en continu jusqu'à l'obtention du-filé fini, le titre et la vitesse de production du produit final sont considérablement moins élevés que ces valeurs obtenues lors d'un procédé qui n'est exécuté en continu que jusqu'à la manufacture de la mèche. Une étape importante du procédé selon l'invention est l'tirage. On utilise des filaments non étirés, c'est-à-dire qui ont simplement été tirés de la filière. De tels fils non étirés- ne sont préorientés que légèrement, mais les molécules polymères sont essentiellement encore non orientées. En tout cas, on doit les étirer avant l'utilisation. De plus, on peut utiliser aussi des filaments partiellement étirés, c1e-st-à-dire dont les molécules polymères ont déjà un degré plus élevé d'orientation que celui des filaments non étirés. Un facteur essentiel pour la mise en oeuvre des filaments par le procédé selon l'invention est le fait que, dans tous les cas, les fils doivent encore passer par une opération d'étirage, car leurs propriétés-textiles seraient insuffisantes sans cette étape opérationnelle. L'étirage est effectué sur des dispositifs connus pour l'étirage à sec ou l'étirage humide qui sont munis éventuellement d'organes d'alimentation et de tirage chauffables, le cas échéant d'un cylindre avec cheville d'étirage ét/ou plaque chauffée et qui sont arrangés de telle manière que l'on puisse traiter des chablés ayant jusqu'à 500 000 dtex ou plus. Le rapport d'étirage peut être compris entre 1 : 1,5 et 1 : 6 ; il est adapté au degré d'orientation des filaments du chablé filé ou à leur rapport d'étirage naturel. Conformément aux procédés d'étirage connus, la température d'étirage est comprise entre 200C et 2500C, et elle est adaptée au polymère dont les fibres sont composées. L'étirage est suivi d'une opération en continu pour convertir le câblé en un ruban de fibres courtes, ou d'opérations de frisage et de stabilisation du câblé. La conversion est effectuée, de préférence, par l'effilochage ou la coupe dans des dispositifs correspondants d'étirage/effilochage ou dans des dispositifs de coupe qui permettent une distribution uniforme des bouts des fibres grâce à leur coupure superposée, ce qui permet un étirage régulier. Des procédés de coupe se prêtent spécialement au traitement des câblés plus gros que 15 000 dtex. Si la conversion du câblé est effectuée par l'effilochage des filaments du câblé, le ruban de carde ainsi obtenu est ultérieurement frisé et stabilisé, sinon le frisage disparaît lors de l'étirage suivant. Si la conversion se fait plutat en coupant, le frisage et la stabilisation peuvent précéder la conversion. Le diagramme des fibres courtes d'un ruban converti par coupe peut être rectangulaire ou trapézoidal. Cependant, la longueur-limite mcyenne ne doit pas être de beaucoup inférieure à 50 mm, des longueurs-limites préférées étant celles comprises entre 60 et 150 mm. Le frisage se fait selon un procédé de frisage à chambre de foulage ou à roue dentée. Pourtant on peut également prendre en considération d'autres procédés de frisage tels que des procédés de fausse torsion, de soufflage ou d'étirage sur arête. L'opération de frisage peut être suivie, si nécessaire, d'un processus de thermofixage afin de stabiliser l'état frisé. Si la matière première est constituée de filaments qui se portent en principe au frisage et qui ont une structure à multicomposantes, on peut se passer d'un frisage mécanique. Celuici est remplacé par le déclenchement connu du frisage latent, par exemple à l'aide de l'air chaud ou de vapeur, tout en tolérant un certain retrait. L'affinement du ruban de carde qui suit la conversion ét le frisage jusqu'à l'obtention d'une mèche est exécuté dans le dispositif d'étirage d'un métier à filer de construction commerciale produisant la mèche. Par miche, on entend un ruban de carde d'une épaisseur et d'une solidité telles qu'il peut être filé jusqu'au filé fini sur un métier à filer par une seule ou deux étapes opérationnelles. On affine entre 1 : 3 et 1 : 200, selon la valeur du denier. Le ruban de carde est solidifié et la mèche enroulée de manière connue à l'aide de dispositifs connus par la préparation classique de mèches. Le filage ultérieur pour l'obtention du filé fini est également exécuté à l'aide de dispositifs connus pour la préparation du filé, par exemple à l'aide d'un métier continu à anneau, selon les procédez à filer "Repco", "open-end" ou celui qui introduit un fil, qui entoure et étrangle la mèche pour la réduire finalement-à l'épaisseur voulue. Le procédé selon l'invention peut également servir à la préparation de mélanges de fibres. On peut aussi bien partir de câblés traités au préalable de manière différente que de câblés composés de matières premières différentes. Ou bien on part de plusieurs câblés identiques, on traite de manière différente les câbles individuels au cours d'un processus d'étirage intégré, par exemple on étire une partie à chaud, l'autre à froid de manière à obtenir des fibres de retrait thermique différent et à avoir la possibilité de rendre le produit plus volumineux. Une autre possibilité pour préparer des mélanges de fibres consiste à ajouter au ruban de carde avant son affinement les fibres à incorporer comme un ruban de carde. Pour rendre le mélange aussi uniforme que possible on étale les rubans de carde à mélanger de sorte que chacun couvre la zone la plus large possible, puis on les superpose avant leur alimentation dans le dispositif d'étirage qui sert à l'affinement. De plus, il faut choisir l'étirage total aussi élevé que possible. Les rubans de carde introduits agissent comme doublage et ainsi permettent un étirage total plus élevé. Quoique le mélange des composantes fibreuses individuelles n'atteigne pas la qualité obtenue par le procédé de filage courant, elle suffit à satisfaire la plupart des exigences. Si un mélange plus uniforme est nécessaire, l'avant-dernière et la dernière des étapes opérationnelles qui précèdent le filage peuvent servir de passage mélangeur. On peut préparer un filé de voluminosité différente en assemblant avant leur affinement des rubans de carde de retrait différent. L'intérêt spécial présenté par ce procédé est la possibilité de traiter par la chaleur de manière différente des câblés ou des rubans simultanément dans la zone d'effilochage du même appareil. De plus, on peut fixer par la chaleur des rubans de carde effilochés, par exemple des fibres de polyester et de polyamide dans des conditions différentes de manière à obtenir ainsi les propriétés de retrait différent nécessaires. Le filé fini prend alors un caractère spécialement volumineux grâce à un traitement de retrait. Le procédé décrit selon l'invention aboutit de manière particulièrement économique à la mèche finie. L'avantage du procédé selon l'invention consiste à éviter l'étirage et le frisage en continu qui content beaucoup d'efforts et de temps et à éliminer le processus d'étirage et de frisage assez lent en le combinant à l'opération de filage secondaire, ou à pouvoir remplacer partiellement l'étirage par un processus de filage rapide ou par un processus de filage/étirage préliminaire sans pour autant porter préjudice au filage des filaments à partir des polymères et aux vitesses opérationnelles élevées qui sont normales pour ce processus. Un autre avantage du procédé nouveau est le fait que l'intégration selon l'invention du procédé de frisage et de la stabilisation dans le procédé secondaire donnent des filés qui sont spécialement volumineux et qui possèdent d'autres propriétds excellentes. Un mode spécialement préféré du procédé est celui qui part de câblés assez gros ayant-un titre allant jusqu'à 500 000 dteX ou plus, et qui prépare une mèche ; cette mèche est filée sur un métier à filer "open-end" séparé pour en obtenir le filé de fibres courtes fini. Ceci permet un débit de matière élevé par la disposition intégrée et un bon rendement des éléments d'étirage, de conversion et de frisage. Les exemples suivants et le dessin annexé illustrent l'invention. Les câblés ou filaments de fibres synthétiques appropriés pour le procédé selon l'invention sont constitués de polymères linéaires fibrogènes, par exemple de polyesters, tels que le poly-(téréphtalate d'éthylène-glycol), de polyamides3 tels que le poly-(hexaméthylène-adipamide) et le poly- 5 caprolactame, de polyaerylonitrile de- cellulose régénérée et de dérivés de la cellulose ainsi que de produits fibrogènes connus résultant de copolycondensation et de copolymérisation. Des fils multicomposés autofrisants, qui peuvent être constitués desdites matières premières pour fibres, conviennent également bien au procédé. Les câblés ou filaments peuvent aussi être préparés selon un procédé de filage à ltétat fondu, de filage à sec ou de filage humide. Les titres utilisés des filaments sont situés entre 1 dtex et 25 dtex,de préférence entre 1v5 et 15 dtex. Les indications des titres aussi bien ici que dans tout le texte se réfèrent à des filaments ou des câblés étirés. Il y a des relations mutuelles entre ltépaisseur totale du câblé, la solidité spécifique des filaments et la construction du dispo sitif d'effilochage/ étirage. I1 se peut alors que l?on ait intérêt à traiter des câblés plus grossiers en utilisant des fila ments ayant une solidité spécifique réduite. Les filaments qui produisent des fibres à boulochage réduit sont tout spécialement appropriés.Lors du filage on assemble les filaments pour former des tablés, puis on les embobine ou on les empile dans des pots. EXEMPLE 1 Un câblé filé de poly-(téréphtalate dréthylène glycol) (15), préparé conformément à Exemple I du ler fascicule publié de la demande de brevet en République Fédérale d'Allemagne nO 1 720 647, à un titre de 25 000 dtex et un titre de 3,3 dtex du filament élémentaire (chacun par rapport au titre non étiré) est conduit à une paire de cylindres dteffilochage (5) tournant à une vitesse de rotation L5, en passant par un dispositif d'alimentation (1) ayant une vitesse d'alimentation L1 puis par une zone d'étirage (2) et par un autre dispositif d'alimentation (3) ayant une vitesse de rotation L3 et, finalement, par la zone dtef- filochage (4). Le cablé effiloché a une longueur-limite moyenne de 85 mm. Il passe par un dispositif de frisage à roues dentées (6) pour y être frisé et est fixé par la chaleur dans la zone de chauffage (7) à 1600C; on l'étire dans le dispositif d'étirage (avec les rouleaux (8) tournant à une vitesse L8 et avec les rouleaux (9) tournant à une vitesse Lg), puis on le soumet à une torsion dans un banc à broches (10) pour obtenir leSfiléss puis on l'embobine. Le titre de la meche est de 4300 dtex. Lors d'une étape opérationnelle séparée, la mèche est tordue jusqu 'à en obtenir un filé dans un banc à broches(10), puis embobinée. Les vitesses sont les suivantes L1 = 1,9 m/min L3 = 7,5 m/min L5 = 24 m/min L8 = 15 m/min L9 = 48 m/min. La mèche ainsi préparée est filée sur un métier continu à anneau pour donner un filé d'un titre de 167 dtex. Le caractère de ce filé est comparable à celui d'un filé du même type préparé par filage classique. La figure 1 représente le schéma du procédé. EXEMPLE 2 Un câblé filé de poly-(téréphtalate d'éthylèneglycol) (15) conforme à l'exemple 3 du premier fascicule publié en République Fédérale d'Allemagne de la demande de brevet 1 720 647 d'un titre de 250 000 dtex et d'un titre des filaments élémentaires de 3,3 dtex (chacun par rapport au titre étiré) est introduit dans un dispositif d'alimentation (1), passe à une zone d'étirage (2), est conduit à un autre dispositif d'alimentation (3), à la chambre de foulage (11), à la zone de stabilisation (7), à un dispositif (rouleau) de tension (12), puis il passe par le dispositif de conversion par coupe (13), les dispositifs d'étirage (8) et (9) et arrive finalement dans le pot (14) pour l'empilage. Le ruban fourni par la ligne opérationnelle a un titre de 50 000 dtex. On introduit ce ruban dans une machine open-end" dont les fibres sont coupées à des longueurs relevées; cette machine file le ruban directement jusqu'à un filé de 500 dtex. Les vitesses d'alimentation sont les suivantes L1 = 0,81 m/min L3 = 3,00 m/min L11 = 3,00 m/min L8 = 2,50 m/min L9 = 15 m/min. La figure 2 représente le schéma du procédé REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un filé de fibres par filage de polymères linéaires ribrogènes, par assemblage des filaments ainsi obtenus par ce filage pour donner un câblé de 10 000 à-500 000 dtex, par étirage, frisage et stabilisation et par conversion du câblé pour former un ruban de carde, qui est soumis à un affinement pour former une mèche et à un traitement ultérieur pour donner le filé de fibres courtes fini, procédé caractérisé en ce que toutes les étapes opératoires, de l'étirage jusqu'à l'affinement de la mèche, sont effectuées en continu, et en ce que l'on effectue un filage ultérieur connu pour obtenir le filé fini. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conversion est effectuée par effilochage, et en ce que les opérations de frisage et de stabilisation sont effectuées après 1 'effilochage. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conversion est effectuée en coupant, les opérations de frisage et de stabilisation précédant la coupe. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise des filaments multicomposés à frisage latent et en ce que les fibres sont frisées par un procédé de déclenchement thermique. 5. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on ajoute, après le frisage et la stabilisation, un ruban de carde composé de fibres courtes autres que celles formant le câblé. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'on ajoute au câblé coupé un ruban de carde composé de fibres courtes différentes. 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 5 et 6, caractérisé en ce que les fibres courtes différentes sont constituées par des fibres à retrait élevé, 8.- Procédé selon ltune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on convertit une partie du câblé dans d'autres conditions que le reste, de manière à obtenir ainsi des propriétés de retrait différentes.