Brevet FR2385822A1 — publié le 19781027

L1invention concerne un procédé amélioré pour la fabrication de fils en polyhexaméthylèneadipamida orientés lors du filage, non-étirés, traités à la vapeur d'eau et qui sont obtenus à des vitesses de filage élevées. On a observé depuis longtemps que les fils en polyhexaméthylèneadipamide fratchement filés absorbent -I'humidité de l'air et s'allongent en m8me temps. H5me lorsque les fils obtenus sont renvidés sur bobine sous une tension importante, dans la plupart des cas, leur allongement est tel que l'enroulement est perturbé et tombe meme souvent de la bobine. Pour éviter ceci, le brevet améri ain 2 289 860 propose de traiter les fils obtenus à une vitesse d'environ 1 000 m/min, après leur refroidissement, dans un tube avec de la vapeur d'eau, les fils étant ensuite conduits sur deux rouleaux dt)appel et renvidés sans étirage. La différence de vitesse entre les deux rouleaux d'appel et entre le deuxième rouleau d'appel et le cylindre de renvidage est de 0,5 a 0,75 7.. Par suite du traitement à la vapeur, les fils non-étirés absorbent de l'humidité et subissent une augmentation de leur longueur déjà avant le renvidage, de sorte qu'on obtient une bobine stable. Selon le brevet américain 3 291 880, il est avantageux pour la qualité et la productivité que les fils, à l'entrée dans le tube de vapeur, présentent une température déterminée, de préférence entre 85 et 100 C. Cette température est obtenue gracie à un réglage de la zone de refroidissement, c'est-à-dire gra ce à une modification de la distance entre-la filière et le tube de vapeur.Un tel procédé nécessite un dispositif permettant de déplacer le tube de vapeur car les fils de titre au brin plus élevé ou obtenus à des vitesses de filage plus élevées, nécessitent une zone de refroidissement plus longue, pour garantir la température désirée à l'entrée dans le tube de vapeuraqué les fils de titre faible ou filés à des vitesses plus basses. Mais lors des changements de titre en production, le réglage de la zone de refroidissement par le déplacement du tube de vapeur s'avère compliqué et long. Dans la pratique, on essaie d'éviter.ce déplacement du tube de vapeur et l'on obtient la température désirée du fil pour des titres élevés le plus souvent en conservant la-zone de refroidissement inchangée, mais en réduisant en conséquence la vitesse de filage et donc le débit. C'est ainsi que, par exemple, le brevet américain 3 414 646 qui décrit la fabrication de fils étirés à la suite du traitement à la vapeur, indique pour les fils de 3 den. (3,3 dtex) une vitesse de filage de 1 074 m/min, et pour les fils de 5 den. (5,5 dtex) une vitesse de filage de seulement 640 m/min. Les procédés mentionnés jusqu'ici, travaillent avec des vitesses d'appel allant jusqu'environ 1 000 m/min. Il est cependant connu que les procédés modernes d'étirage-texturation exigent des fils orientés au filage et qui ne peuvent etre obtenus que grace à un filage à des vitesses considérablement plus élevées. La fabrication de tels fils polyamide non-étirés, orientés au filage, est décri te par exemple dans le brevet français 976 505 et le brevet américain 2 957 747. La demande de brevet allemand-2 510 361 décrit un procédé pour la fabrication de fils en polyhexaméthylèneadipamide non-étirés et orientés au filage, à des vitesses de plus de 1 800 mlmin et de préférence de plus de 2 740 m/min ; comme dans les brevets américains 2 289 860 et 3 291 880, les fils, après avoir traversé une zone de refroidissement, sont conduits à travers un tube de vapeur avant d'être ensimés, appelés et finalement renvidés. Pour les vitesses de filage élevées exigées dans la demande de brevet allemand 2 510 361, il n'est cependant plus possible, pour des fils de différents titres au brin, d'obtenir la température désirée lors de leur entrée dans Ie tube de vapeur, comme ci-dessus, par modification de la vitesse de filage et du débit pour une zone de refroidissement constante, mais on doit alors effectuer le réglage compliqué et long de la zone de refroidissement par déplacement du tube de vapeur. Pour des vitesses de filage de plus de 3 000 m/min, le brevet américain 2 957 747 mentionne des zones de refroidissament de 83 cm pour les fils de 1 den. (1,1 dtex) et de 188 cm pour les fils de 6 den. (6,7 dtex). L'objet de la présente invention est donc un procédé de fabrication de fils en polyhexaméthylèneadipamide orientés au filage, non-étirés et traités b la vapeur présentant de bonnes propriétés et conduisant à de bons enroulements, sans modifier la zone de refroidissement lors du filage des titres habituefscdonc sans déplacement du tube de vapeur. La présente invention décrit un procédé d'obtention de fils en polyhexa méthyleneadipamide orientés au filage, non-étirés et traités à la vapeur d'eau, caractérisé par le fait que l'on extrude le polyhexaméthylèneadipamide à travers une filibreoque l'on refroidit et ensime les fils extrudés, qu'on les appelle à une vitesse de 1 200 à 6 000 m/min à l'aide d'un rouleau, qu'on les conduit ensuite à travers un tube où ils sont traités à la vapeur d'eau et qu'on les renvide à une vitesse supérieure d'au moins 10 X à la vitesse du rouleau d'appel. La fig. 1 représente le schéma d'un dispositif permettant la réalisation du procédé selon l'invention : le polyhexaméthylèneadipamide fondu est extrudé à travers la filière 1. Les fils obtenus 2 sont refroidis dans la cheminée de refroidissement 3 par de l'air insufflé dans le sens transversal, rassemblés en un faisceau 5 par le guide de convergence 4, conduits sur le rouleau ensimeur 6 plongé dans un bain puis autour du rouleau d'-appel 7 et son rouleau de renvoi 8. Les fils passent ensuite par le tube de vapeur 9, traversent le guide-fil 10 et sont finalement renvidés sur la bobine 11. La zone de refroidissement 12 entre la filière et le tube de vapeur est constante pour les titres habituels de 1 à 25 dtex et pour des vitesses d'appel de 1 200 à 6 000 m/min. Le procédé selon l'invention présente donc l'avantage considérable de supprimer, lors des changements de titres en production, le déplacement long et pénible du tube de vapeur. Un autre avantage du procédé est que les fils obtenus ne présentent que des variations très faibles du titre étant donné que lors du traitement à la vapeur, les fils se déplacent entre deux rouleaux à vitesses définies ce qui conduit à une vitesse régulière du fil. Dans le cas des procédés connus jusqu'à présent, par contre, pendant le traitement à la vapeur, les fils se déplacent entre la filière et le rouleau d'appel ce qui peut facilement con duire à des changements de vitesse et par conséquent, à des variations de titre. Les autres avantages du procédé selon l'invention seront expliqués à la suite des exemples suivants qui sont donnés à titre indicatif pour illustrer l'invention sans la limiter aucunement. Exemple 1 Cet exemple décrit la fabrication de fils de différents titres au brin à différentes vitesses d'appel. Du polyhexaméthylèneadipamide en granulés est fondu à une température de 2880C et extrudé à travers une filière à 34 orifices à un débit de 53,9 g/min. Les fils obtenus sont refroidis par soufflage latéral d'air à 220C et 70 Z d'humidité relative, rassemblés en un faisceau de fils à l'aide d'un guide-fil de convergence, ensimés par passage sur un rouleau ensimeur et conduits en plusieurs spires autour d'un rouleau d'appel et son rouleau de renvoi. Les fils passent ensuite dans un tube de 196 cm de long où ils sont traités à la vapeur d'eau, puis sur un deuxième guide-fil, et sont renvidés sur une bobine. TABLEAU 1 Echantillon 1 2 3 Vitesse du rouleau d'appel, m/min 1 224 1 950 3 000 Vitesse de la bobine de renvidage, m/min 1 500 2 500 3 500 Titre global du fil, dtex /nombre de brins 359/34 216/34 154/34 Titre au brin, dtex 10,6 6,4 4,5 Allongement à la rupture, x 232 138 84 Ténacité en g/tex 15,9 25,8 35,2 Variation de titre, X 0,87 0,71 0,66 Modification de la vitesse entre le rouleau d'appel et la bobine de renvidage, 7. + 22,5 + 28,2 + 16,6 Les trois échantillons conduisent. tous à des fils ayant de bonnes propriétés, et à des bobines dont les enroulements sont corrects. On remarque que meme les échantillons 1 et 2, malgré une vitesse de filage relativement basse ne présentent que des variations de titre minimes. Exemple 2 Cet exemple décrit la fabrication de fils selon l'exemple 1 avec un nombre de brins et un titre au brin différents mais avec un débit de 35 4 g/min, une vitesse du rouleau appel de 2 975 mlmin, et de renvidage de 3 500 m/min. La distance entre la filière et l'entrée dans le tube de vapeur est, comme à l'exemple 1, de 243 cm. Le tableau 2 donne les propriétés de ces fils TABLEAU 2 Echantillon 4 5. Titre global du fil, dtex. /nombre de brins 101/34 101/17 Titre au brin, dtex 3 6 Allongement à la rupture, Z 80 83 Ténacité en g/tex 35,6 33,8 Variations de titre, Z 0,74 0 > 77 Force de traction du fil avant le rouleau d'appel, p 32 18,5 Force de traction du fil après le rouleau d'appel, p 5 4 Modification de la vitesse entre le rouleau d'appelet la bobine de renvidage, Z + 17,6 + 17,6 Les échantillons 4 et 5 conduisent également à des fils et bobines de bonne qualité. Malgré un nombre de brins , un titre au brin, et des forces de traction avant le rouleau d'appeI différents, les fils présentent des propriétés pratiquement identiques et conviennent très bien par exemple pour le procédé d'étirage-texturation par fausse torsion. Exemple témoin Cet exemple décrit la fabrication de fils de nombre de brins et titre au brin différents, selon les procédés connus avec traitement à la vapeur avant passage sur le rouleau d'appel : comme à l'exemple 2, le granulé de polyhexaméthyle- neadipamlde est fondu et extrudé à travers uné filière avec un débit de 35,4 g/min. On réalise chaque fois deux échantillons avec un nombre de brins de 17 ou de 34 et un titre au brin de 6 ou de 3 dtex. Les fils sont refroidis à l'air, convergent et passent ensuite dans un tube où ils sont traités à la vapeur d'eau. Ils sont alors conduits sur un rouleau ensimeur, puis décrivent plusieurs spires autour d'un rouleau d'appel et son rouleau de renvoi, et sont finalement renvidés sur une bobine.La vitesse du rouleau d'appel est de 3 514 m/min, celle de la bobine de renvidage de 3 500 m/min. Le tableau 3 présente d'autres caractéristiques du procédé, ainsi que les propriétés des fils TABLEAU 3 Echanti 1 lon 6 7 8 9 Zone due refroidissement (distance filière - entrée du tube de vapeur, en cm 122 122 182 182 Titre global du fil, dtex /nombré de brins 101/34 101117 101/34 101/17 Titre au brin, dtex 3 6 - 3 6 Allongement à la rupture, Z 77 75 69 74 Ténacité en g/tex 36,4 22,1 36,5 34,8 Variations de titre, 7. 0,65 1,16 4,50 1,03 Force de traction du fil avant le rouleau d'appel, p 10 6 18 12 Force de traction du fil après le rouleau d'appel, p 6 6 8 7 Modification de la vitesse entre le rouleau d'appel et la bobine de renvidage X - 0,4 - 0,4 - 0,4 - 0,4 Le tableau 3 montre que les fils selon l'échantillon 6 avec un titre au brin de 3 dtex exigent une zone de refroidissement de 122 cm pour conduire d de faibles variations de titre. Lorsque la zone de refroidissement est de 182 cm comme pour l'échantillon 8, on obtient des fils qui ne conviennent pas en raison des variations importantes de titre : 4,5 Z. Par contre, pour les fils selon l'échantillon 7 avec un titre au brin de 6 dtex, la zone de refroidissement de 122 cm est trop courte : les fils sont partiellement colles les uns aux autres, et leur ténacité est insuffisante. Les fils obtenus selon l'échantillon 9, avec une zone de refroidissement de 182 cm, présentent par contre une bonne ténacité et conviennent bien pour la trans for- mation. L'exemple témoin montre donc nettement que, lors de la fabrication de fils selon les procédés connus où les fils passent d'abord dans un tube de vapeur et ensuite sur les rouleaux d'appel, un changement de titre en production nécessite chaque fois une modification de la zone de refroidissement, ctest-à-dire un déplacement du tube de vapeur, pour conduire à des fils utilisables. Par contre, les exemples 1 et 2 montrent que lors de la fabrication de fils en polyhexaméthylèneadipamide orientés au filage et non-étirés, selon le procédé de la présente invention où les fils passent d'abord sur un rouleau d'appel et sont ensuite traités dans un tube par de la vapeur, aucune modification de la zone de refroidissement et de ce fait, aucun déplacement du tube de vapeur ne sont nécessaires lors d'un changement de titre. De plus, lors de la fabrication de fils selon le procédé de l'invention, les distances entre la filière d'une part et le guide de convergence, le rouleau ensimeur et le rouleau d'appel d'autre part, peuvent également rester inchangées lors d'un changement de titre. En outre, on constate que les échantillons 4 et 5 de l'exemple 2 selon l'invention présentent un allongement à la rupture plus élevé que les échantil- lons correspondants 6 et 9 de l'exemple témoin bien que les quatre échantillons soient tous renvidés à la meme vitesse de 3 500 m/min. Il en résulte que les fils ayant un allongement plus élevé peuvent subir un étirage plus important lors de la transformation ultérieure, par exemple lors de l'étirage-texturation par fausse torsion, que les fils ayant un allongement plus faible, pour obtenir le meme allongement résiduel pour tous les fils. Mais, pour le meme titre de départ, un étirage plus important conduit à des fils de titre plus faible donc, pour obtenir après l'étirage-texturation des fils de meme titre final, on peut filer les fils selon l'invention avec un débit plus élevé.Ceci conduit alors à une augmentation de la productivité et constitue encore un avantage supplémentaire du procédé selon l'invention. L'allongement plus élevé des fils obtenus selon 11 invention par rapport à ceux résultant des procédés connus est dû aux forces de traction différentes du fil pendant le traitement à la vapeur. Dans le cas du procédé selon l'invention, la force de traction du fil pendant le traitement à la vapeur, c'est-àdire la force de traction du fil après le rouleau d'appel, peut entre maintenue faible grace au choix de la différence de vitesse entre le rouleau d'appel et la bobine de renvidage. Dans l'exemple 2, cette force de traction du fil est par exemple de 4 à 5 ponds (gf) et la modification de vitesse correspondante s'élève à 17,6 Z.Par contre, dans l'exemple témoin, la force de traction du fil pendant le traitement à la vapeur, qui-correspond dans ce cas à la force de traction du fil avant le rouleau d'appel, s'élève pour les échantillons 6 et 9 à 10-12 ponds (gf). Le pourcentage de modifi cation de la vitesse correspondant à cette force de traction nettement plus élevée, ne peut pas Otre déterminée étant donné que la vitesse du fil avant le tube de vapeur n'est pas définie par une vitesse de rouleau. Mais, dans tous les cas, la force de traction plus élevée du fil entrain un plus grand pourcentage de modification de la vitesse et de ce fait une augmentation plus importante de la longueur du fil pendant le traitement à la vapeur, ce qui explique l'allongement à la rupture plus faible des échantillons 6 et 9. Dans le procédé selon l'invention, on choisit l'augmentation de vitesse entre le rouleau d'appel et la bobine de renvidage de manière à obtenir une tension de fil avantageuse pour la réalisation de bobines utilisables, et cette tension est généralement la plus petite possible. Le pourcentage d'augmentation de vitesse entre le rouleau d'appel et la bobine de renvidage se situe, selon les exemples 1 et 2, entre 10 et 30 Z. Bien entendu, dans les procédés connus avec traitement à la vapeur avant le rouleau d'appel, on choisit également la modification de vitesse entre le rouleau d'appel et la bobine de renvidage de manière à obtenir une tension du fil avantageuse pour la réalisation de bobines utilisables et,là aussi, il s'agit généralement de la plus petite tension possible. Mais comme l'exemple témoin le montre, la modification de vitesse entre le rouleau d'appel et la bobine de renvidage est toujours nettement inférieure à 10 Z étant donné que la modification de vitesse correspondant à l'allonge ment-du fil pendant le traitement à la vapeur ne s'ajoute pas à la modification de vitesse entre le rouleau-d'appel et la-bobine de renvidage. R E V E N D I C A T I ON S 1/ - Procédé d'obtention de fils en polyhexaméthylèneadipamide orientés au filage, non-étirés et traités à la vapeur d'eau, caractérisé par le fait que l'on extrude du polyhexaméthylèneadipamide à travers une filièrev que l'on refroidit et ensime les fils extrudés, qu'on les appelle à une vitesse de l 200-6 000 m/min à l'aide d'un rouleau, que l'on conduit ensuite les fils à travers un tube où ils sont traités à la vapeur d'eau et qu'on les renvide à une vitesse supérieure d'au moins 10 Z à la vitesse d'appel. 2/ - Procédé selon I dans lequel on renvide les fils à une vitesse de 10 à 30 X supérieure à la vitesse d'appel.