Brevet FR2257712A1 — publié le 19750808

L'ïnvention a pour objet un procédé de fabrication,à partir de polymères ou copolymères d'acrylonitrile, de cheveux synthétiques dtun titre de 2 à 7 tex qui se distinguent par une très grande ressemblance avec les cheveux naturels de l'homme. Elle vise, en outre,les cheveux synthétiques présentant les caractéristiques de ceux fabriqués par le présent procédé et leur application pour la fabrication entre autres, de postiches et perruques. Dans la fabrication fibres synthétiques, on attache généralement une grande importance à la régularité des capillai res individuels,notamment en ce qui concerne la finesse, la résistance à la traction et l'orientation. En appliquant les techniques de filage habituelles à la fabrication des cheveux synthétiques à partir de polymères d'acrylonitrile, on obtient également un produit très régulier, de titre uniforme, sur lequel la teinture produit un effet uniforme. De tels cheveux synthétiques ne ressemblent toutefois pas beaucoup aux cheveux naturels de l'homme, et les perruques, postiches et autres produits analogues fabriqués à partir de ce matériau, présentent un aspect métallique artificiel.La dissemblance est due au fait que, d'une part, les cheveux de l'homme ne sont pas d'une finesse uniforme,- et que, d'autre part, les teintes- des différents cheveux ne sont pas absolument identiques et ainsi les colorations, même à teinte égale, diffèrent donc en intensité. On sait faire varier la finesse-de fibres synthétiques en assemblant en un brin des éléments capillaires provenant de buses à nombre de trous différents. Toutefois, ce procédé ne conduit qu'à un mélange de différents titres qui sont de nouveau égaux entre eux. Le mélange étant aépourvu d'éléments intermédiaires correspondants, son aspect n'est pas harmonieux. Un autre moyen connu consiste à faire varier les diamètres des differents trous de chaque buse. Puisque le titre est proportionnel à la quatrième puissance du diamètre du trou de la buse, on dispose ainsi d'une autre possibilité simple d'élargir, l'inter- valle de répartition des finesses du tube capillaire. On peut réaliser de cette façon un intervalle de répartition, c > est-à- dire un coefficient de variation du titre, qui rapproche,quant à la finesse, le cheveu synthétique au cheveu de l'homme. Lorsqu'on utilise le procédé de teinture au filage ou dans la masse, c'està-dire celui de l'incorporation de pigments colorants à la masse desfilature, on obtient également, dans le domaine des titres fins (par exemple de 0,1 à 1 tex) diverses nuances de teintes en fonction de la finesse du fil.Un nombre plus grand de pigments colorants dans le fil à titre plus élevé confère à celui-ci une nuance plus foncée, alors que les fils à titre plus fin paraissent plus clairs. Cette technique de teinture au filage n'est cependant pas utilisable dans la fabrication de cheveux synthétiques, car les pigments colorants donnent au fil un aspect mat et terne. Des teintures d'un brillant proche de celui des cheveux naturels ne sont réalisables que par la teinture normale des fibres déjà séchées ou par la teinture des fils encore à l'état de gel immédiatement à la suite du filage, c'est-à-dire par le procédé dit de teinture en gel.De cette façon, on ne modifie cependant pas dans l'essentiel l'uniformité tinctoriale des fils, de sorte que les cheveux synthétiques conservent néanmoins comme auparavant leur aspect artificiel Le but de l'invention consiste à filer, au cours d'un processus de filage au mouillé normal, connu pour les polymères d'acrylonitrile, une substance fibreuse de titre relativement éleve qui présente toutes les caractéristiques d'aspect extérieur des cheveux naturels de l'homme convenant ainsi d'une façon toute spéciale comme produit pour le cheveu synthétique. L'invention a également pour but de réaliser, selon le procédé du filage au mouillé et en dehors de la variation de la finesse des fibres, une hétérogénéité dans l'aptitude å la teinture des différentes fibres suivant les techniques de la teinture au gel ou de la teinture de la fibre séchée. Le problème est résolu, selon l'invention, par un procédé de fabrication de cheveux synthétiques d'un titre de 2 à 7 tex, par filage au mouillé de fils en polymères ou copolymères de l'acrylonitrile à travers les filières comportant de 40 à 20000 orifices de buse de 200 à 500 microns de diamètre, caractérisé par le fait qu'on utilise des filières dont les diamèt-res d des différents orifices de buse ainsi que les longueurs 1 des parties cylindriques des différents conduits des orifices de buse, présentent des écarts de manière à ce que ceux-ci correspondent approximativement à une distribution normale, dans laquelle 99 % des diamètres des orifices de buse varient dans les limites de d + O,l d et 99 % des longueurs des conduits dans les limites de 1 + 0,5 1. En faisant varier- la longueur du conduit cylindrique de l'orifice de buse, on exerce également, en premier lieu, une influence sur la finesse des fibres capillaires filées, puisque le titre est inversement proportionnel à la longueur du conduit. Pourtant, cette variation supplémentaire du titre n'est pas d'une importance décisive dans le cadre de lçinven- tion. Il convient pluttt de considérer le fait, que le filage à travers des orifices de buse dont les parties cylindriques des conduits présentent des longueurs différen~tes, provoque une déformation, localement limitée, de la structure des éléments capillaires individuels et que cette déformation entraîne une modification de l'aptitude à la teinture, de manière que la teinture s'effectue avec l'irrégularité désirée.De cette façon, l'action sur l'aptitude à la teinture s'effectue aussi bien lors de la teinture de la fibre déjà séchée que- lors de la teinture des fils à l'état de gel ayant immédiatement suivi le filage. Le mécanisme exact de l'effet de la longueur du conduit sur la fibre élémentaire n'est pas encore éclairci dans les détails ; il ntest pas exclu que cet effet soit dû à des facteurs rhéologiques (formation de structures différentes par suite de différents d'orientation-préalable des macromolécules). La différence de structure des différents éléments capillaires ainsi produite provoque l'apparition des différences, faibles mais nettement perceptibles, dans l'aptitude à la teinture avec cette conséquence particulièrement importante- que, du fait de la superposition fortuite des effets du titre et de ceux de la structure, aussi bien des éléments capillaires plus fins que des éléments capillaires plus gros, peuvent prendre des teintes plus ou moins prononcées, ce qui accroit partlculièrement la ressemblance avec les cheveux naturels de l'homme. Pour la mise en oeuvre de l'invention, il s'est révélé avantageux de fixer l'effet produit par la variation des paramètres des orifices de buse en établissant, lors du processus de filage, des conditions de torsion déterminées. Lorsqu'on désigne par torsion le rapport de la vitesse de tirage à la sortie de la buse en m/min à la vitesse de projection (le volume de la masse de filage projetée à travers la surface des orifices de buse) en m/min, il est souhaitable que ce rapport de torsion soit compris entre environ 0,8 à 3. Il est avantageux de choisir un rapport de torsion proche de l'unité afin de modifier le moins possible, lors du processus de coagulation ultérieur, les structures formées lors du passage à travers la buse.L'invention est applicable à tous les cheveux synthétiques à base de polymeres ou copolymères d'acrylonitrile pour autant que ces polymérisats ou mélanges de-polymérisats soient solubles dans un solvant approprié et filables selon la technique du filage au mouillé. La technique du filage en elle-même, pour utant qu'il s'agisse d'une technique de filage au mouillé,n'est pas cruciale. Il suffit d'effectuer dans un bain de coagulation approprié, le tirage, à partir de tous les capillaires individuels,à la même vitesse, et de finir ensuite les fils par les traitements connus, comme l'étirage, le lavage, la préparation, le séchage, la fixation et des opérations analogues.On peut aussi ajouter à la solution des polymères, avant le filage, des produits connus destinés à la modification de certaines propriétés des fibres, comme par exemple l'inflammabilité, dans la mesure où l'amélicration de certaines propriétés nécessaires, comme-par exemple le brillant ou le tcucher, ne steffectue-pas au détriment de la ressemblance avec le cheveu humain. Les exemples suivants, non limitatifs, décrivent l'invention de façon plus détaillée. EXEMPLE l.- On file à travers une buse à 3000 orifices d'un diamètre moyen d'orifice de 0,280 mm et d'une longueur moyenne de condui-t de O,lO mm dans un bain de coagulation constitué de 55% en poids de diméthylformamide et de zen poids d'eau à la température de 20"C, une solution de filage contenant 22% en poids de polymères d'acrylonitrile (93% en poids d'acrylonitrile, 5,8% en poids d'acrylate de méthyle, 1,2% en poids d'allylsulfonate de sodium) da-ns du diméthylform.amide, préparés- par polymérisation en solution. 99% des orifices de buse présentent des dimensions variant entre les limites suivantes: Diamètre 0,252 - 0,308 mm (coefficient de variation: + 3,9%) Longueur de conduit: 0,075- - 0,125 mm (coefficient de variation: + 9,7%). On règle le refoulement de la pompe de filage de façon à établir un rapport de torsion de 0,8. On étire ensuite le brin de fibres à 5 fois sa longueur dàns un bain chaud contenant 50% en poids de diméthylformamide, on le lave à contrecourant, on le teint à l'état de gel, à la température de 50"C, avec une combinaison de colorants basiques et on le traite dans un nouveau bain d'eau, à la température de 1000C, à un postétirage jusqu'à 1,2 fois sa longueur. Les fils présentent un titre moyen de 4 tex qui varie, grâce à l'écart des dimensions des orifices de buse, -entre 3 et 6 tex. Après préparation et séchage, la fibre présente, en ce qui concerne l'hétérogénéité aussi bien de la finesse que celle de son aptitude à la teinture, l'aspect typique du cheveu humain. EXEMPLE 2. On moule par extrusion à travers une buse à 40 orifices d'un diamètre moyen des orifices de 0,360mu et d-'une longueur moyenne des conduits de 0,10 mm dans un bain de coagulation contenant 40% en poids de diméthylformamide, une solution de filage contenant 25% en poids de copolymère d'acrylonitrile (66% en poids d'acrylonitrile, 32,1% en poids de chlorure de vinylidène, 1,9% en poids d'alylsulfonate de sodium) dans du -diméthylformamide, préparé par polymérisation en solution. 99% des orifices de buse présentent des dimensions variant entre les limites suivantes: Diamètre: 0,324 - 0,396 mm (coefficient de variation : + 3,9%) Longueur du conduit: 0,070 - 0, 130 mm (coefficient de variation: t 11,6%). On règle le débit de la pompe de filage de façon à établir un rapport de torsion de 2,0. On étire ensuite les fils coagulés à 5 fois leur longueur dans un bain chaud contenant 40% en poids de diméthylformamide, puis ils sont lavés, teints et soumis au'traitement ultérieur comme dans l'exemple 1. Les fils résultant d'jan titre de 2,5 à 6,5 tex présentent une hété rogénéité aussi bien dans la finesse que dans l'aptitude à la teinture qui leur confèrent l'aspect typique du cheveu humain. Comrne il va de soi et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. -REVEND ICAT IONS - 1.- Procédé de fabrication de cheveux synthétiques d'un titre de 2 à 7 tex, par filage au mouillé de fils en polymères ou copolymères de l'acrylonitrile à travers des filières comportant de 40 à 20000 orifices de buse de 200 à 500 microns de diamètre, caractérisé par le fait qu'on utilise des filières dont les diamètres d des différents orifices de buse ainsi que les longueurs I des parties cylindriques des conduits des différents orifices de buse, présentent des écarts de manière à ce que ceux-ci correspondent approximativement à une distribution normale, dans laquelle 99% des diamètres des orifices de buse varient dans les limites de d + 0,1 d et 99% des longueurs des conduits dans les limites de 1 + 0,5 1. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on établit, pour le filage au mouillé, un rapport de torsion de 0,8 à 3. 3.- Cheveux synthétiques, présentant les caractéristiques de ceux fabriqués selon l'une quelconque des revendications 1 et 2. 4.- Applications des cheveux synthétiques, selon la revendication, à la fabrication,entre autres, des postiches et perruques.