Brevet FR2264645A1 — publié le 19751017

L'invention se rapporte à un procédé et à un appareil destiné à la fabrication de filaments textiles et de produits fibreux à partir de matière thermoplastique fibrillabletelle que le polypropylène. On connais des procédés qui réunissent l'extrusion, le profilage et l'étirage d'une bande mince afin de réaliser des filaments textiles et des produits fibreux, de tels procédés étant décrits par exemple dans les brevets anglais n" 1 279 140, 1 331 751 et 1 333 o89, au nom de la Demanderesse.Ces procédés comportent l'extrusion d'une bande mince ou l'utilisation d'une source de bande mince déJà fabriquée en tant que matériau de départ, le formage de filaments latents dans la bande ramollie par chauffage au moyen d'un cylindre de matriçage pourvu de rainures et de nervures circonférentielles et formant un étranglement de compression avec un cylindre support, étirage de la bande et sa transformation en substance filamenteuse avec ou sans action mécanique ou autre pendant ou après la phase d'étirage. Dans la fabrication de substances filamenteuses au moyen d'un procédé mettant en oeuvre le pro filage, par un cylindre rainuré de matriçage, d'une bande ramollie par chauffage, il va de soi que la finesse ou le denier des filaments latents formés dans la bande dépend directement de l'aire de la section droite des rainures du cylindre, déterminée évidemment par le pas des nervures et par la forme des rainures. Le succès de la mise en oeuvre d'un tel procédé dépend aussi beaucoup de l'épaisseur de la bande mince, étant donné qu'il est nécessaire que les filaments latents soient reliés entre eux par des membranes aussi fines que possible, faciles à rompre pour transformer la bande profilée en filaments séparés. I1 en résulte donc que plus mince est la bande, plus petit est le denier des filaments latents qui peuvent être formés au moyen d'un cylindre de matriçage comportant des rainures de section droite appropriée, mais il en résulte aussi que plus mince est la bande, plus faible est le débit de la boudineuse qui produit par extrusion cette bande, et le débit des boudineuses qui produisent des bandes d'épaisseur inférieure à 100 microns rend le procédé peu économique, puisque les produits finaux sont vendus au poids. Par exemple, on peut profiler d'une manière satisfaisante des filaments latents dans une bande extrudée avec une épaisseur de 100 microns en appliquant celle-ci, ramollie par chauffage, en contact de compression avec un cylindre rainuré de matriçage dont chaque rainure a une aire de section droite égale à 0,0244 mm2. La bande profilée fournit des filaments de 20 deniers après un étirage longitudinal de rapport 10:1 et le procédé est satisfaisant et économique. Cependant, le débit de fabrication est réduit de moitié en terme de poids du produit final lorsque l'épaisseur de la bande sortant de la boudineuse s'abaisse à 50 microns. D'une manière analogue, un poids donné de bande existante avec une épaisseur de 50 microns est plus coûteux que le même poids de bande avec une épaisseur de 100 microns. Il est connu aussi de profiler la bande durant son eikusion au moyen d'une filière elle-même profilée, de sorte que la matière extrudée offre des sillons et des arêtes longitudinales, ces dernières constituant les filaments latents. L'inconvénient mentionné ci-dessus s'applique également à la fabrication de bande profilée lors de son extrusion, comme il a été expliqué dans le cas de la fabrication d'une bande extrudée lisse avec profilage subséquent. Ainsi qu'ilaété précédemment exposé, la bande profilée, soit réalisée à ltétat profilé par extrusion, soit réalisée à l'état lisse par extrusion et soumise ensuite à un profilage, est étirée de manière à lui infliger un étirage longitudinal et à orienter les filaments latents qu'elle comporte avant d'effec- tuer la séparation des filaments latents les uns des autres, par exemple par une opération dite de fibrillation. Selon les méthodes elassiques d'étirage telles que celles qui mettent en oeuvre des galets, la bande est à la fois étirée longitudinalement et rétrécie en largeur, la section droite des filaments latents subissant une réduction de surface, tandis qu'elles conservent dans une large mesure leur forme originale déterminée parole profilage.Dans certaines applications, il est avantageux de modifier considérablement la forme .de la section droite pour lui donner une forme élargie et aplatie par rapport à celle qui résulte du profilage, par exemple dans le cas de filaments destinés aux filtres de fumée de tabac. La présente invention a pour but de définir un procédé et un appareil permettant de fabriquer des filaments de petit denier par le procédé de la bande profilée, tout en maintenant le débit de fabrication à un niveau suffisamment élevé et économique, la forme de la section droite des filaments étant adaptée à l'utilisation envisagée pour ceux-ci. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabri cation de produits filamenteux textiles à partir d'une matière thermoplastique fibrillable, comprenant les phases d'extrusion d'une bande mince, d'étirage longitudinal de cette bande avec réduction de son épaisseur, sa largeur restant sensiblement in changée, de formage de filaments latents dans la bande par profilage de celle-ci, ramollie par chauffage, et d'obtention de produits filamenteux par fibrillation de la bande profilée. On peut effectuer l'étirage longitudinal en faisant passer la bande sur la surface d'un premier cylindre rotatif chauffé qui porte la température de la bande à sa température d'étirage, puis transférer la bande à un second cylindre tournant à une vitesse plus grande que le premier cylindre, par franchissement d'un intervalle d'étirage si étroit que la bande est étirée dans sa direction de défilement tandis que sa largeur demeure sensiblement inchangée On peut transférer la bande du second cylindre à un autre ou à plusieurs autres cylindres, chaque cylindre tournant à une vitesse plus grande que le cylindre précédent et chaque transfert steffectuant par franchissement d'un intervalle d'éti virage si étroit que la bande est encore étirée selon sa direction de défilement tandis que sa largeur demeure sensihement inchangée. La phase d'étirage longitudinal peut intervenir avant, après ou partiellement avant et partiellement après la phase ae profilage. On peut effectuer le profilage en faisant passer la bande ramollie par chauffage en contact avec un cylindre profilé de matriçage. Dans le cas où la phase de pro filage intervient avant la phase d'étirage longitudinal, il est possible de aonner à la bande le profil voulu durant son extrusion en réalisant celle-ci au moyen d'une filière profilée. La bande peut être étirée d'une manière classique, (sa matière étant à la fois étirée longitudinalement et rétrécie en largeur, comme c'est le cas lorsqu'on utilise des Jeux de galets) dans une phase d'étirage complémentaire. On peut utiliser comme matière'thermoplastique fibrillable du polypropylène et l'intervalle d'étirage entre deux cylindres adjacents quelconques peut avoir pour valeur 0,13 mm par tranche de 100 microns d'épaisseur de bande. Le rapport total d'étirage infligé à la bande peut être égal à 10:1. L'invention concerne également un appareil destiné à la fabrication de produits filamenteux textiles à partir d'une matière thermoplastique Mbrillable et comprenant des moyens d'extrusion d'une bande mince, des moyens dssétirage longitudinal de cette bande, son épaisseur se réduisant tandis que sa largeur demeure sensiblement inchangée, des moyens de profilage qui forment des filaments latents dans la bande ramollie par chauffage et des moyens de fibrillation de la bande ayant subi le profilage qui la transforment en produits filamenteux. Les moyens d'étirage longitudinal de la bande peuvent comprendre un premier cylindre, des moyens dtactionnement en rotation et des moyens de chauffage de ce dernier, un second cylindre, des moyens d'actionnement en rotation de ce dernier à une vitesse plus grande que le premier eylindre, ltintervalle entre lesdits cylindres constituant un intervalle d'étirage si étroit que, lorsqu'elle le franchit,la bande est étirée selon sa direction de défilement tandis que sa largeur demeure sensiblement inchangée. Les moyens d'étirage peuvent comprendre un ou plusieurs autres cylindres, des moyens d'actionnement en rotation de chaque cylindre à une vitesse plus grande que le cylindre précédents l'intervalle séparant chaque paire de cylindres adjacents consti- tuant un intervalle d'étirage ss étroit que, lorsqu'elle le franchit, la bande est étirée selon sa direction de défilement tandis que sa largeur demeure sensiblement inchangée. Les moyens d'étirage peuvent être situés en amont, en aval ou partiellement en amont et partiellement en aval des moyens de profilage. Les moyens de profilage peuvent comprendre un cylindre profilé de matriçage qui peut être pourvu de moyens de chauffage. En variante, les moyens de profilage peuvent comprendre un cylindre support lisse formant un étranglement avec le cylindre de matri çage et le cylindre support peut être chauffé. Dans le cas où les moyens de profilage sont situés en amont des moyens d'étirage, les moyens d'extrusion peuvent comprendre une filière profilée qui constitue lesdits moyens de profilage. D'autres moyens peuvent être prévus pour étirer la bande d'une maniere classique, qui sont tels que la matière est à la fois étirée longitudinalement et rétrécie en largeur et peuvent comprendre un ou plusieurs jeux de galets > - ainsi qu T un ou four de chauffage entre les galets. On peut utiliser comme matière thermoplastique fibrillable du polypropylène et l'intervalle d'étirage entre deux cylindres rotatifs adjacents quelconques peut avoir pour valeur 0,13 mm par tranche de 100 microns d'épaisseur de bande. Le cylindre ou galet rotatif final peut être actionné en rotation de manière que sa vitesse périphérique soit dix fois plus grande que celle du premier cylindre rotatif. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente schématiquement une vue latérale d'un appareil selon l'invention dans une première forme dtexécu- tion. La figure 2 représente une vue latérale d'un appareil selon l'invention dans une autre forme d'exécution. Les figures 3 et 4 représentent une partie de la section droite de la bande avant et après étirage " à intervalle étroit". Dans appareil que représente la figure 13 une filière dtextrusion 10 délivre une bande 11 continuer mince et plane, qui tombe sur un cylindre refroidisseur 12, la bande durcie se dirigeant ensuite, sous l'action de rouleaux d'entraSnement 13, vers un agencement d'étirage a intervalle étroit" comprenant un premier cylindre 14 actionné en-rotation et chauffé sur un arc duquel s' enroule la bande, arc défini par urouleau-guide 15 dont la position peut entre ajustée pour faire varier l'amplitude dudit arc d'enroulement.La température du cylindre chauffé 14 est de préférence réglée thermostatiquement à une valeur suffisante pour porter la bande à sa température d'étirage, par exemple aux environs de 1400C pour le polypropylène. Très proche du premier cylindre chauffé 14 se trouve un second cylindre 16 actionné en rotation à une vitesse plus grande que le premier cylindre, par exemple au double de la vitesse périphérique de ce dernier, de sorte que la bande reçoit un étirage de rapport 2:1; les deux cylindres 14,16 sont si proches ltun de l'autre que l'intervalle qui les sépare est suffisamment étroit pour que la bande soit étirée selon sa direction de defilement sans que sa largeur soit sensiblement réduite.Le second cylindre 16 peut ne pas être chauffé; il peut aussi être chauffé, par exemple a une température d'environ 800C pour le polypropylène. Le second cylindre 16 peut aussi ne pas entre chauffé, mais astre maintenu à la température ambiante en y faisant circuler un agent refroidissant qui le maintient par exemple aux environs de 20"C pour le polypropylène. Quittant l'agencement d'étirage a intervalle étroits, la bande étirée se dirige, avec une vitesse double de sa vitesse initiale d'entrée, vers un rouleau-guide 17, de préférence ajus- table en position, qui applique la bande sur un contre-cylindre 18 rigide, lisse, actionné en rotation et chauffé afin de ramollir la bande et de la mettre dans un état convenant au matriçage. Formant un étranglement de compression avec le rouleau chauffé 18 se trouve un cylindre de matriçage 19 actionné en rotation, pourvu de rainures et de nervures circonférentielles qui forment les filaments latents dans la bande ramollie par chauffage en réalisant son profilage. Quittant le cylindre de matriçage 19, la bande profilée se dirige vers un ou plusieurs postes d'étirage complémentaire indiqués sous la référence 20; comme déJà mentionné, l'étirage correspondant porte le rapport total d'étirage à la valeur désirée d'environ 10:1 et peut être effectué de toute manière classique, ou peut aussi entre effectué au moyen d'un autre agencement d'étirage nà intervalle étroit", semblable à celui que forment les cylindres 14 et 16. Lorsqu'on utilise un agencement d'étirage "à intervalle étroit" pour achever l'étirage de la bande profilée, la forme de la section droite des filaments latents réalisés intialement par un cylindre de matriçage est considérablement modifiée par un effet d'élargissement et d'aplatissement, ce qui conduit à une forme finale qui présente des avantages en certains domaines d'utilisation des filaments obtenus finalement; de plus, on a constaté que les filaments latents fins, élargis et aplatis, ont tendance à se séparer en sous-filaments encore plus fins, ce qui procure un meilleur gonflant et fournit un avantage supplémentaire en certains domaines d'utilisation des produits finaux. La bande profilée et eomplètement étirée quittant le poste 20 d'étirage additionnel est alors divisée en filaments distincts par des moyens de fibrillation 211 et des faisceaux ou des cibles de filaments sont enroulés en bobines par des moyens de bobinage classique (non représentés). Avant ou après leur bobinage, les faisceaux ou cibles peuvent être texturés, notamment par un crêpage qui peut aussi effectuer la séparation de rubans étroits divisés à partir de la bande profilée en filaments distincts. Dans un exemple d'exécution, une bande offrant une épaisseur de 100 microns est extrudée ou déroulée d t une bobine d'alimentation, passe dans un agencement d'étirage "à intervalle étroit qui l'étire longitudinalement dans un rapport 2:1, tandis que sa largeur ne diminue que d'environ 5% ou moins, l'épaisseur de la bande étant ainsi réduite à 50 microns environ sans réduction notable de sa largeur.La bande ramollie par échauffement est alors profilée pour y former des filaments latents au moyen d'un cylindre de matriçage doté -de rainures plus nombreuses et plus fines qu'un cylindre destine au matriçage d'une bande de 100 microns de mme largeur, le nombre de rainures étant double avec une section faire égale à 0,0122 mm2. Après un étirage complémentaire classique dans un rapport 5.rl qui porte le rapport total d'étirage à 10:1, les filaments individuels ont un denier d t environ 10.Le débit de fabrication est économique, car il est lemme que lorsqu'une bande de 100 microns non étirée est profilée au moyen dXun cylindre de matriçage rainuré offrant des rainures dont la section a une aire de 0,0244-m2J comme indiqué dans le premier exemple mentionné plus haut. On voit sur la figure 2 une bande mince 22 extrudée plane en poQpropyl & ou atte matière thermoplastique fibrillable, qui est délivrée par des rouleaux d'alimentation 23 (correspondant aux rouleaux d'alimentation 13 de la figure 1) et passe sur un rouleau de guidage 24 qui l'applique sur un contre-cylindre 25 rigide, lisse > actionné en rotation et chauffé de manière à ramollir la bande 22 et -à la mettre dans un état convenant au matriçage. Formant un étranglement de compression avec le contrecylindre chauffé 25 est disposé un cylindre de matriçage 26 actionné en rotation et pourvu de rainures et de nervures circonférentielles de section en forme de V, qui donne naissance à des filaments latents dans la bande 22 ramollie et effectue son profilage.La figure 9 montre la forme de la section droite de la bande profilée, comportant des arêtes 27 en forme de V qui constituent les filaments latents et ne sont reliés que par des membranes minces 28 faciles à rompre et situées au fond des creux séparant les arêtes. Quittant le cylindre de matriçage 26, la bande profilée se dirige vers un agencement d'étirage "à intervalle étroit" comprenant un premier cylindre 29 actionné en rotation et chauffé, sur un arc duquel s'enroule la bande, arc défini par un rouleauguide 30 dont la position peut autre ajustée pour faire varier l'amplitude dudit arc d'enroulement. La température du cylindre chauffé 29 est de préférence réglée thermostatiquement à une valeur suffisante pour porter la bande à sa température d'étirage, par exemple aux environs de 1400C pour le polypropylène.Très proche du premier cylindre chauffé 29 se trouve un second cylindre 31 actionné en rotation à une vitesse plus grande que le premier cylindre, par exemple au quintuple de la vitesse périphérique de ce dernier, de sorte que la bande reçoit un étirage de rapport 5:1; les deux cylindres 29,. 31 sont si proches l'un de l'autre. que l'intervalle qui les sépare est suffisamment étroit pour que la; bande soit étirée selon sa direction de défilement sans que sa largeur soit sensiblement réduite. Le second cylindre 31 peut ne pas être chauffé; il peut aussi être chauffé, par exemple à une température d'environ 800C pour le polypropylène. Le second cylindre 31 peut aussi ne pas être chauffé, mais Atre maintenu à la température ambiante en y faisant circuler un agent refroidissant, par exemple aux environs de 200C pour le polypropylène par circulation doleau, On a constaté que la réduction de la largeur de la bande ne dépasse pas 5% environ et que, lorsqu on utilise cet agencement d'étirage "à intervalle étroit" pour effectuer l'éti- rage de la bande 22 profilée, la forme de la section droite des filaments latents 27 réalisés initialement par le cylindre de matriçage 26 est considérablement modifiée par un effet d'élargissement et d'aplatissement, ce qui conduit à une forme finale (figure 4) qui présente des avantages en certains domaines d'utilisation des filaments obtenus finalement, par exemple dans le domaine des filtres pour fumée de tabac; de plus, on a constaté que les filaments latents fins, élargis et aplatis ont tendance à se séparer en sous-filaments encore plus fins, ce qui procure un meilleur gonflant et fournit un avantage supplémentaire en certains domaines d'utilisation des produits finaux. Après un étirage complémentaire "à intervalle étroit" ou classique permettant d'obtenir un rapport total d'étirage égale à 10:1, la bande 22 profilée est alors divisée en filaments distincts par des moyens de fibrillation 32, et des faisceaux ou des câbles de filaments sont enroulés en bobines par des moyens de bobinage classique (non représentés). Avant ou après leur bobinage, les faisceaux ou cibles peuvent être texturés, notamment par un crêpage qui peut aussi être utilisé pour effectuer la séparation de rubans étroits divisés à partir de la bande profilée en filaments distincts. Dans le procédé illustré par la figure 2, les moyens de profilage 24,25,26 peuvent Etre supprimés lorsque la bande 22 est profilée à la source, ctest-à-dire lorsqu'elle est réalisée par extrusion au travers d'une filière profilée (correspondant à la filière 10 de la figure 1). REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de produits filamenteux textiles à partir d'une matière thermoplastique fibrillable, caractérise' par des phases d'extrusion d'une bande mince, d'étira- ge longitudinal de cette bande avec réduction de son épaisseur, sa largeur restant sensiblement inchangée, de formage de filaments latents dans la bande par profilage de celleci, ramollie par chauffage, et d'obtention de produits filamenteux par fibrillation de la bande profilée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on effectue l'étirage longitudinal en faisant passer la bande sur la surface d'un premier cylindre rotatif chauffé qui porte la température de la bande à sa température d'étirage, et qu'on transfère la bande à un second cylindre tournant à une vitesse plus grande que le premier cylindre, par franchissement d'un intervalle d'étirage si étroit que la bande est étirée dans sa direction de défilement tandis que sa largeur demeure sensiblement inchangée. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait quton transfère la bande du second cylindre à un autre ou à plusieurs autres cylindres, chaque cylindre tournant à une vitesse plus grande que le cylindre précédent et chaque transfert s' effectuant par franchissement d'un intervalle d'étirage si étroit que la bande est encore étirée selon sa direction de défilement tandis que sa largeur demeure sensiblement inchangée. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on effectue étirage longitudinal avant la phase de profilage. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on effectue l'étirage longitudinal après la phase de profilage. 6.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on effectue l'étirage longitudinal partiellement avant et partiellement après la phase de profilage. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait-qu'on effectue le profilage en faisant passer la bande ramollie par chauffage en contact avec un cylindre profilé de matriçage. 8.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'on effectue le profilage lors de l'extrusion de la bande en utilisant une filière dtextrusion profilée. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on soumet la bande à un étirage classique dans une phase d'étirage complémentaire. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que llon utilise comme matière thermoplastique fibrillable du polypropylène. 11.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'intervalle d'étirage entre deux cylindres adjacents quelconques a pour valeur 0,1) mm par tranche de 100 microns d'épaisseur de bande. 12.- Procédé selon la revendication 10 ou 11, caracterisé par le fait que le rapport total d'étirage Infligé à la bande est égal à 10:1. 13. - Appareil destiné à la fabrication de produits filamenteux textiles à partir d'une matière thermoplastique fibrillable, caractérisé par le fait qu1il comprend des moyens d'extrusion d'une bande mince, des moyens d'étirage longitudinal de cette bande, son épaisseur se réduisant andis que sa largeur demeure sensiblement inchangée, des moyens de profilage qui forment des filaments latents dans la bande ramollie par chauffage et des moyens de fibrillation dé la bande ayant subi le profilage qui la transforment en produits filamenteux. l Appareil selon la revendication 13, caractérisé par le fait que les moyens d'étirage comprennent un premier cylindre, des moyens d'actionnement en rotation et des moyens de chauffage de ee dernier, un second cylindre, des moyens d'actionnement en rotation de ce dernier à une vitesse plus grande que le premier cylindre, l'intervalle entre lesdits--cylindres constituant un intervalle d'étirage si étroit que, lorsqu'elle le franchit, la bande est étirée selon sa direction de défilement tandis que sa largeur demeure sensiblement inchangee. 15.- Appareil selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les moyens d'étirage comprennent un ou plusieurs autres cylindres, des moyens d'actionnement en rotation de chaque cylindre à une vitesse plus grande que le cylindre précédent, ltintervalle séparant chaque paire de cylindres adjacents constituant un intervalle d'étirage si étroit que, lorsqu'elle le franchit, la bande est étirée selonEsa direction de défilement tandis que sa largeur demeure sensiblement inchangée. 16.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 19 à 15, caractérisé par le fait que les moyens d'étirage sont situés en amont des moyens de profilage. 17. - Appareil selon 1 une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait que les moyens d'étirage sont situés en aval des moyens de pro filage. 18. - Appareil selon la revendication 15, caractérisé par le fait que les moyens d'étirage sont situés partiellement en amont et partiellement en aval des moyens de profilage. 19.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisé par le fait que les moyens de profilage comprennent un cylindre profilé de matriçage. 20.- Appareil selon la revendication 19, caractérisé par le fait que le cylindre de matriçage est chauffé. 21.- Appareil selon la revendication 19, caractérisé par le fait que les moyens de profilage comprennent un cylindre support lisse formant un étranglement avec le cylindre de matriçage. 22. - Appareil selon la revendication 21, caractérisé par le fait que le cylindre support est chauffé. 23. - Appareil selon la revendication 17, caractérisé par le fait que les moyens d'extrusion comprennent une filière profilée qui constitue les moyens de profilage. 24.- Appareil selon I1une quelconque des revendications l3à 23, --- caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens classiques d'étirage de la bande. 25.- Appareil selon la revendication 24, caractérisé par le fait que les moyens d'étirage elassiques de la bande comprennent un ou plusieurs jeux de galets. 26.- Appareil selon la revendication 25, caractérisé par le fait qu'il comprend un tunnel ou four de chauffage situé entre lesdits galets. 27.- Appareil selon 1'une quelconque des revendications 14 à 26, caractérisé par le fait que 11 intervalle d'étirage entre deux cylindres adjacents a pour valeur 0,13 mm par tranche de 100 microns d'épaisseur de la bande 28.- Appareil selon 1'une quelconque des revendications 13 à 27, --- caractérisé par le fait que le cylindre ou le galet rotatif final est actionné en rotation avec une vitesse périphérique deux fois plus grande que celle du premier cylindre rotatif.