Brevet FR2293459A1 — publié le 19760702

La présente invention concerne l'utilisation de monofils de polyester appropriés pour la fabrication de fermetures à glissière. La fabrication de fermetures à glissière à partir de hauts polymères synthétiques (matières thermoplastiques) est connue depuis longtemps. Dans ces conditions, on élargit des monofils à intervalles déterminés par pression ou par battage à l'aide d'un appareil d'estampage. Le monofil peut alors être incorporé, par exemple par tissage, à un morceau de tissu. Deux morceaux de tissu atec des monofils élargis par estampage, placés aux extrémités, peuvent alors être accrochés l'un à l'autre à l'aide d'une coulisse > -si bien qu'on réalise une fermeture a glissière. Le monof;t avec les endroits élargis par estampage placés a une distance déterminée peut être aussi transformé en une hélice. Deux de ces helices peuvent alors être accrochées réciproquement l'une a I'àutre de façon à être assemblées par les points d'estampage (têtes). On utilise pour des applications déterminées des fermetures à glissière en monofils préparés a partir d'un polycaprolactame. Pour cet usage, le polycaprolactame est transformé en monofils au moyen de machines à filer comportant des filières fines ; ces monofils sont détendus dans un bain d'eau froide et étirés ensuite à un multiple de leur longueur initiale en vue d'améliorer leurs caractéristiques mécaniques et textiles. Les mono fils en polycaprolactame sont très souples et sont par suite parfaitement utilisables pour la fabrication de fermetures à glissière. Grâce à leur souplesse et à cause de leur grande résistance au cisaillement, ils ne tendent pas à craquer par estampage. Ils présentent un autre grand avantage, à savoir que les machines d'estampage s'usent à peine grâce à leur grande souplesse. Certes, on ne peut utiliser les sonofils de polycaprolactame pour la fabrication de fermetures à glissière que jusqu'à un diamètre d'environ 0,60 mm. Pour de plus grands diamètres, la capacité d'absorption de l'eau du polycaprolactame se manifeste de façon désagréable. Les fermetures à glissière gonflent sous la pluies ou si l'air est très humide, et ne peuvent plus,ou seulement avec de grandes difficultés, être ouvertes ou fermées. Dans ces conditions, il devint, à cause de cela, impossible d'utiliser les monofils de polycaprolactame, par exemple pour les fermetures à glissière décoratives sur les sacs à main et les bottes, ou les articles de camping tels que les tentes et les bâches. On a essayé de résoudre ce problème en utilisant dans ces domaines d'utilisation des fermetures à glissière en téréphtalate de polyéthylèneglycol. Le polytéréphtalate d'éthylèneglycol est façonné, tout comme le polycaprolactame, en monofils, détendu dans l'eau chaude et étiré ensuite pour améliorer ses propriétés mécaniques et textiles jusqu'à un multiple de sa longueur originelle. Cette opération est réalisée, pour améliorer la transmission de la chaleur, le plus souvent dans un bain d'eau à 950C. Pour augmenter la stabilité dimensionnelle, on peut de plus"fixer" les mono fils sur des disques chauffés ou dans un courant d'air chaud. Les monofils en polytéréphtalate d'éthylèneglycol se distinguent par une résistance mécanique relativement élevée et une bonne stabilité dimensionnelle en présence d'eau, car ils absorbent au maximum 0,6 % d'eau et par conséquent ne gonflent pas. I1 en est évidemment de même pour les fermetures à glissière en monofils de polytéréphtalate d'éthylène. On se heurte ici certes aussi à quelques inconvénients. Déjà lors de la fabrication, on a des difficultés à obtenir un mono fil à section circulaire et non ovale ou elliptique. A cause de la très grande rigidité des monofils de polytéréphtalate d'éthylèneglycol, il faut les détendre dans un bain d'eau dont la température doit être au-dessus de la température de transition vitreuse (température de transition du deuxième ordre) du polytéréphtalate d'éthylèneglycol, ce qui signifie qu'il faut les traiter dans un intervalle de tempé- rature plus ou moins étroit, entre 70 et 80 C. La température ne doit pas être beaucoup plus élevée car, dans le cas contraire, le monofil ne se refroidit pas suffisamment et reste relativement plastique, si bien qu'il se déforme encore sur le galet de guidage dans l'eau et devient ovale. Même lors de la transformation des monofils de polytéréphtalate d'éthylèneglycol en fermetures à glissière, on se heurte à des difficultés. On observe par exemple que les machines de production s'usent très rapidement à cause de la grande raideur de cette matière. De plus, il apparaît lors de l'estampage des points d'accrochage de nombreuses fissurations, ce qui signifie que le fil éclate dans la direction longitudinale, parce qu'il est insuffisamment souple et a une résistance trop faible au cisaillement. Cela étant, on a observé que l'on peut associer les caractéristiques satisfaisantes du polycaprolactame telles que la détente sans difficulté dans de liteau froide et l'absence de risques d'ovalisation, ainsi qu'une élasticité et une souplesse satisfaisantes, une bonne résistance au cisaillement et des caractéristiques excellentes d'estampage, à savoir -entre autres- une usure très réduite des machines transformatrices, aux caractéristiques satisfaisantes du polytéréphtalate d'éthylèneglycol -telles que la faible absorption d'eau et, grâce à cela, une stabilité dimensionnelle exoeptionnelle en présence d'humidité- si l'on réalise des fermetures à glissière en monofils qui sont filés à partir d'un polytéréphtalate de butylèneglycol avec une viscosité relative en solution comprise entre 1,80 et 1,44, de préférence entre 1,81 et 1,87. On fabrique des monofils en polytéréphtalate de butylèneglycol ayant une viscosité relative en solution comprise entre 1,80 et 1,94 de préférence entre 1,81 et 1,87, en fondant le polymère dans une extrudeuse à une température de 250 à 260"C, en le détendant, en passant par une buse, dans un bain d'eau froide et en l'étirant ensuite (pour améliorer ses caractéristiques mécaniques et textiles) à un multiple de sa longueur originelle. Pour l'obtention des meilleures caractéristiques possibles, on procède à un étirage dans un rapport déterminé (environ 3/1 à 6/1) et dans un intervalle de température plus ou moins étroit (entre 80 et 2000C). On étire les fils les plus fins de préférence sur des plaques chauffées ou des disques chauds, cependant qu'on préfère étirer les monofils les plus gros dans de l'eau chaude pour améliorer la transmission améliorée de la chaleur. Pour réduire le retrait à l'ébullition (mesuré au bout de 10 mn dans l'eau bouillante) d'environ 10 Z, on peut ensuite fixer encore les filaments dans l'eau chaude, sur un disque chauffé ou dans un courant d'air chaud -avec ou sans tension-. Des monofils en polytéréphtalate de butylèneglycol avec une viscosité relative en solution de 1,80 à 1,94, de préférence de 1,81 à 1,87, ne présentent,même pour des diamètres aussi gros que 0,80 ou 1,05 mm, aucune ovalisation. La résistance mécanique est suivant le taux d'étirage comprise entre 20 et 40 Rkm (nombre de kilomètres de fil que l'on peut suspendre sans rupture) pour un allongement de 40 à 20 %. Le taux d'absorption de l'eau des monofils de polytéréphtalate de butylèneglycol est seulement de 0,6 Z. Ils ont une stabilité dimensionnelle parfaite en présence d'humidité. Les fils ont un toucher doux, sont très souples et ont une apparence extérieure semblabIe à celle des fils de polycaprolactame. L'ouvrabilité des monofils de polytéréphtalate de butylène glycol ayant une viscosité relative en solution entre 1,80 et 1,94, de préférence entre 1,81 et 1,87, pour la fabrication de fermetures à glissière est très bonne. Du fait de leur résistance remarquable au cisaillement, on n'observe, par exemple lors d'un estampage, aucun noeud, Leur bonne souplesse contribue à cela, car les parties fortement sollicitées des machines de transformation ne doivent être rechangées qu'au-bout d'un temps double de celui observé lors du travail de mono filaments en polytéréphtalate d'éthylèneglycol. Il est très important que le polytéréphtalate de butylène glycol utilisé comme matière de départ ait une viscosité relative en solution comprise entre 1,80 et 1,94, de préférence entre 1,8-1 et 1,87. Si la viscosité relative en solution est inférieure à celle nécessaire, ce qui équivaut à un poids moléculaire plus bas, les chaînes de molécules plus courtes s'orientent plus facilement dans le sens de la longueur du fil lors de l'étirage et plus il y a de chaînes suivant l'axe longitudinal du monofil, plus la résistance au cisaillement est faible. Les monofils avec une viscosité relative inférieure à 1,80 tendent par conséquent pour ce motif à craquer beaucoup plus facilement dans le sens longitudinal, pendant l'estampage, lors de la fabrication des fermetures à glissière.De plus, la viscosité en fusion est Si faible pour une viscosité relative en solution inférieure à 1,80 qu'on ne peut, par exemple, fabriquer des monofils relativement gros avec un diamètre de 0,65 mm et plus. Une viscosité relative en solution entre 1,80 et 1,94 correspond à une viscosité en fusion de 4800 à 10000 Po à 2800C. Lors de la sortie de la filière d'un monofil avec une viscosité relative en solution inférieure à 1,80 > la viscosité en fusion est Si faible qu'il tombe, par son propre poids, entre la filière et le galet de guidage dans le bain d'eau plus rapidement qu'il n'est tiré par le mécanisme de tirage.Si lton place le galet de guidage seulement un peu au-dessous de la filière, pour réduire ce poids, le monofil au contact du galet de guidage est encore plastique et sa section devient parfaitement ovale, ce qui signifie qu'il ne convient pas pour la fabrication de fermetures à glissière. Si lon abaisse par exemple la température de fusion d'une valeur comprise entre 250 -2600C et 2400C, le fil devient écailleux et rugueux. Un polytéréphtalate de -butylèneglycol avec une viscosité relative en solution supérieure à 1,94 rend la transformation plus difficile étant donné qu'il ne peut guère encore être filé à cause de sa viscosité élevée en fusion. Les pompes de filage se brisent constamment et les têtes de filage fuient à cause de la pression élevée. Par ailleurs, la dégradation moléculaire de cette matière très visqueuse est si importante lors du filage que le monofil obtenu a la même viscosité relative en solution qu'un fil qui a été filé en une matière avec une viscosité relative en solution comprise entre 1,80 et 1,94. Une mesure de l'élasticité remarquable des monofils en polytéraphtalate de butylèneglycol est, par exemple, leur degré d'élasticité ou leur reprise élastique. On trace une courbe dite d'hystérésis en chargeant des monofilaments jusqu'à 50 Z de leur résistance à la rupture (mesurée en Rkm) puis en les détendant à nouveau. On peut mesurer ensuite dans le diagramme force-allongement l'allongement permanent ou la reprise élastique. Les figures représentent de telles courbes d'hystérésis dans le diagrae force-allongement. La figure la représente les courbes pour un monofil en polytéréphtalate d'éthylèneglycol, la figure lb celles pour un poly téréphtaiate de butylèneglycol et la figure lc pour un polycaprolactame. Les mesures ont été exécutées à chaque fois sur un monofil de 0,5 X de diamètre étiré dans le rapport 4/1. On a porté en abscisses l'allongement en %, en ordonnées la force en Rkm. On observe qu'on obtient pour la figure la un degré d'élasticité (reprise élastique) d'environ 30 X, d'environ 80 Z pour la figure lb et d'environ 90 Z pour la figure îc. Une autre mesure de la rigidité et de la résistance au cisaillement est le nombre de pliages avant rupture. On encastre dans ces conditions un mono fil dans deux pinces métalliques et on le déforme avec deux autres pinces placées 50 mm plus loin en appliquant un effort égal à 10 Z de sa résistance à la rupture. On recourbe avec ces deux dernières pinces le fil à chaque fois de 90 vers la gauche puis de 900 vers la droite. On indique le nombre de déformations vers la droite et vers la gauche provoquant la rupture de ce monofil. Ces deux mesures ont été exécutées sur des fils de même diamètre (0,70 mm). Le tableau ci-après indique les résultats. TABLEAU Matière Viscosité Reprise Nombre de pliages relative élastique avant rupture Polytéréphtalate de butylèneglycol 1,85 80 Z 770 Palytérdphtalate d' éthylène- glycol 1,83 28 Z 338 Polycaprolactame 3,00 +) 87 Z 726 +) Solution à 1Z dans le m-crésol à 25"C. On voit que les monofils en polytéréphtalate de butylèneglycol ont un comportement élastique semblable à celui du polycaprolactame pendant que les monofils en polytéréphtalate d'éthylènegîycol sensiblement plus rigides(d'après la courbe d'hystérésis) subissent une très forte déformation permanente et se rompent très vite à cause de leur résistance au cisaillement insuffisante. Les mono fils en polytéréphtalate de butylèneglycol avec une viscosité relative comprise entre 1,80 et 1,94, de préférence entre 1,81 et 1,87 peuvent être détendus sans difficulté dans l'eau froide, ne manifestent aucune ovalisation, possèdent une élasticité et une souplesse satisfaisantes ainsi qu'une résistance au cisaillement remarquable, ont des dimensions inchangées par l'humidité et se laissent remarquablement bien estamper, si bien que l'usure sur les machines de transformation est très faible. Dans le cadre de la présente invention, les viscosités relatives en solution indiquées ont été déterminées, sauf indication contraire, par mesure dans une solution à 1 % du polymère dans de 1'ohloro- phénol à 25"C, et comparaison avec de l'o-chlorophénol pur. L'exemple unique ci-après illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée. Exemple unique. On fond dans une extrudeuse à 2550C un polytéréphtalate de butylèneglycol de viscosité relative 1,85 ; on le fait passer par pression à travers une filière de 2 mm de diamètre, on le détend dans un bain d'eau à 17"C, on l'étire ensuite dans le rapport 4,1/1 dans un bain d'eau à 950C, on le fixe sous tension dans un courant d'air chaud à 1950C et on le bobine ensuite. Ce monofil est parfaitement circulaire et sa variation maximale de diamètre est de + 2 % pour un diamètre de 0,75 mm. Sa résistance mécanique est de 31 Rkm pour un allongement de 29 %. Le retrait à l'ébullition est de 1 %. Si l'on trace pour ce monofil une courbe d'hystérésis en lui appliquant une charge de 15,5 Rkm et si on le détend ensuite à nouveau, sa reprise élastique atteint 82 %. Le nombre de pliages avant rupture, mesuré de la manière indiquée ci-dessus, est de 755. On n'observe ni allongement ni déformation du monofil en présence d'humidité. Une transformation de ce. monofil sur une machine à fabriquer des fermetures à glissière donne une fermeture à glissière avec des caragtéristiques remarquables. On obtient une fermeture à glissière souple et flexible, qui ne présente aucun noeud pour 200 emplacements d'estampage. On n'a constaté aucune usure au bout de 4 jours sur la machine de transformation. Si l'on utilise par contre un polytéréphtalate de butylèneglycol avec une viscosité relative de 1,75 et Si l'on fabrique avec, par le procédé décrit ci-dessus, un monofil, ce dernier a une section transversale ovale, dont le grand axe mesure 0,80 ula et le petit axe 0,73 n. Par conséquent, ce monofil ne convient pas pour la fabrication de fermetures à glissière malgré ses caractéristiques identiques de résistance mécanique et d'allongement. Si l'on utilise néanmoins ce fil, il craquè lors de l'estampage. On a constaté 15 noeuds sur 200 emplacements d'estampage. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'home de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Utilisation de monofils en polytéréphtalate de butylèneglycol, caractérisée par une viscosité relative en solution mesurée à 25 C dans une solution à 1 % du polymère dans l'orthochlorophénol, comprise entre 1,80 et 1,94, pour la fabrication de fermetures à glissière. 2. Procédé de fabrication de fermeturesà-glissière par estampage et déformation de monofils en une matière thermoplastique de poids moléculaire relevé, caractérisé en ce qu'on utilise comme matière thermoplastique un poly téréphtalate de butylèneglycol avec une viscosité relative en solution mesurée sur une solution à 1 % du polymère dans l'o-chlorophénol, comprise entre 1,80 et 1,94 à 25 C. 3. Procédé de fabrication de fermetures à glissière par estampage et façonnage de monofils étirés en une matière thermoplastique de poids moléculaire élevé, caractérisé en ce qu'on utilise des monofils obtenus par filage d'un pofytéréphtalate de butylèneglycol avec une viscosité relative #rel mesurée sur une solution à 1 % du polymère dans l'o-chlorophénol, de 1,80 1,94 à 25 C, et par l'étirage du monofil obtenu dans un rapport de 3/1 à 6/1 et, éventuellement, un fixage de ce monofil.