Brevet FR2425483A1 — publié le 19791207

La présente invention concerne les étoffes ou toiles d'armature des bandages pneumatiques et en particulier un procédé de preparation de fils convenant particulièrement bien pour la trame d'une telle étoffe. Au cours de la fabrication des bandages pneumatiques, une armature textile est incorporée et comprend des tresses tassées de filaments formant une chaîne ou des fibres coupées maintenues ensemble par des fils de trame bien espacés, relativement légers et de faible résistance mécanique. Les fils de trame maintiennent les tresses de chalne afin que l'ensemble puisse être manipulé comme une étoffe, et on les choisit afin qu'ils permettent une expansion de l'étoffe pendant les opérations de construction des bandages pneumatiques, d'une ma nière uniforme dans un cas idéal et sans déplacements inégaux entre les tresses de chaîne dans une région particulière du bandage pneumatique, bien que l'étoffe doive s'étendre de quantités différentes dans les régions différentes du bandage. En pratique, l'obtention de ces conditions idéales est difficile et les suggestions antérieures n'ont pas donné les résultats voulus a tout point de vue. On a déjà proposé l'utilisation de fils de trame composés de filaments polymères de synthèse non orientés qui présentent un allongement avant rupture et ont ainsi tendance a permettre les déformations du bandage pneumatique réalisé par allongement uniforme sans rupture. On a aussi suggéré l'utilisation de filaments non orientés comme âme d'un fil qui est enveloppée de fibres dont l'allongement est moindre et dont la résistance mécanique ne suffit pas pour qu'elle puisse supporter l'ensemble des déformations du bandage lors de sa construction. Les fibres externes réduisent d'abord l'allongement des filaments d'âme en absorbant certaines des contraintes puis se brisent et permettent aux filaments d'âme de s'allonger complètement.Dans le cas des fils de trame de polyester, aucun de ces procédés connus n'est applicable puisque les fils, à l'état non orienté, peuvent présenter un retrait important et une fragilisation lorsqu'ils sont chauffés, si bien qu'ils deviennent-rapidement tout à fait inefficaces dans leur maintien d'une toile d'armature de ban dage pneumatique, et ils ne permettent pas les déformations et les déplacements des tresses qui sont nécessaires. On constate selon l'invention que les filaments de polyester extrudés à 1'état fondu et partiellement orientés, d'un degré particulier, puis traitésthermiquement, sont très efficaces sous forme de fils de trame dans une étoffe d'armaturede bandage pneumatique L'invention concerne ainsi un procédé de préparation de fils multifilamentaires comprenant essentiellement du téréphtalate de polyéthylène, le procédé comprenant l'extrusion des filaments du polymère fondu à l'aide d'une filière, le rassemblement des filaments extrudés et solidifiés de manière que la biréfringence des filaments solidifiés soit comprise 0,025 et 0,075, et le traitement thermique des filaments soli difiés. I1 est avantageux que le polymère soit totalement formé de téréphtalate de polyéthylène, éventuellement avec une petite quantité d'un additif tel qu'un agent délustrant ou antioxydant, mais un copolyester contenant du teréphtalate de poly éthylene avec une petite proportion, par exemple de 5 à 10 %, d'un autre acide ou glycol, peut aussi être utilisé pourvu que les propriétés voulues du fil traité thermiquement puissent être obtenues. Les fils extrudés ayant une biréfringence comprise entre 0,025 et 0,075 avant traitement thermique sont de préférence préparés par simple rassemblement des filaments solidifés et extrudés à une vitesse élevée suffisant à induire l'orientation nécessaire dans les filaments, lorsque ceux-ci reviennent de I'état semi-fluide à l'état solide entre la fi lière et le dispositf de prélèvement. La vitesse réelle de prélèvement utilisée dépend d'un certain nombre de facteurs, notamment de la grosseur des filaments voulus, exprimée en décitex, de la dimension des orifices de la filière et de la température et du débit d'extrusion du polymère fondu. En général, il faut des vitesses de l'ordre de 2500 m/min au moins.Des fils ayant une biréfringence comprise dans la plage voulue peuvent aussi être préparés par refroidissement réglé ou retardé limité, les fils extrudés passant avant solidification dans une chambre ou une cheminée dont l'atmosphère a une température on un mouvement réglé. Le traitement thermique du fil partiellement orienté peut être réalisé par divers dispositifs, le traitement étant avantageusement mis en oeuvre dans de la vapeur d'eau alors que le fil est maintenu à longueur constante ou peut présenter un faible retrait, par exemple sur une bobine ou un bobineau convenable. La bobine ou le bobineau peut avantageusement être utilisé pour le rassemblement des filaments solidifies dans l'étape d'extrusion à l'état fondu selon l'invention. Un exemple de traitement thermique efficace comprend un traitement pendant 10 min à la vapeur d'eau à une pression relative de 0,7 bar. Ce traitement induit dans les filaments une stabilité vis-à-vis des traitements ultérieurs, et l'effet est particulièrement marqué de façon suiprenante sur les propriétés de retrait d'un fil- traité, notamment sur le retrait libre à l'air à température élevée; bien au-dessus de la température de traitement thermique. Ainsi, par-exemple, le retrait libre 11 air à 1500C peut être réduit de 10 à 100 fois par traitement à la valeur d'eau à 115 C. Ce phénomène se présente surtout pour les filaments ayant une biréfringence comprise dans la plage spécifiée, par exemple entre 0,040 et 0,060 ou entre 0,045 et 0,055.Les fils de l'une ou l'autre des plages spe- cifiées ne presentent pas de reduction notable de leurs pro priétés physiques lorsqu'ils sont soumis à un traitement thermique, soit le traitement spécifié selon l'invention, soit le traitement subi au cours de la fabrication des bandages pneumatiques. Lorsque le traitement thermique spécifié d'un fil et réalisé à longueur pratiquement constante, il est aussi surprenant que, malgré la réduction très marquée du retrait assuré par le traitement, les propriétés ne sont pas affectées de façon importante, en particulier l'allongement à la rupture du fil traité. Les fils traités thermiquement destinés à constituer les fils de trame de toiles d'armature de bandages pneumatiques doivent être suffisamment extensibles pour qu'ils puissent supporter les déformations imposées au cours de la construction des bandages pneumatiques, sans rupture. A cet effet, l'allonge ment à la rupture d'un fil traite doit être d'au moins 50 % et de préférence d'au moins 100 %, une limite supérieure entant fixée par le biréfringence choisie, des valeurs plus élevées de l'un des paramètres correspondant à des valeurs plus faibles de l'autre. Cette propriété ne doitpas être affectée notablement par les températures élevées subies au cours de la fabrication des bandages pneumatiques.La résistance mécanique que doit posséder un fil convenable de trame peut être très modeste et une tenacité comprise dans la plage d'environ 0,015 à 0,03 N/dtex est tout à fait souhaitable, pourvu que le critère d'allongement soit satisfait. Le retrait du fil de trame dans les conditions d'utilisation doit aussi être faible et de préférence inférieur à 5 %. Une certaine coopération par friction des fils de trame et des tresses de chaîne est souhaitable afin qu'un fil de trame puisse remplir le rôle voulu de maintien de ltetoffe d'armature avec cependant une dilatation uniforme et un dépla cement uniforme des tresses de chaîne lors de la construction du bandage pneumatique. Une coopération limitée par friction peut être obtenue par utilisation d'un fil tordu de trame selon l'invention ou par utilistion d'au moins deux tels fils de trame, associés l'un à l'autre mais une coopération plus ef ficace peut être obtenue d'autres manières.Par exemple, des fils de trame peuvent avoir une âme d'un fil multifilamen taire selon l'invention, entourée par une gaine filée de fibres coupées, par exemple de coton, de rayonne ou de polyester. Dans une variante, les propriétés de friction de la surface d'un fil selon l'invention peuvent être modifiées par application d'un revêtement superficiel ayant les caractéristiques nécessaires de friction, par exemple un revêtement contenant des particules solides ou forme de caoutchouc naturel ou synthétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples particuliers de mise en oeuvre donnés à titre purement illustratif et non limitatif. EXEMPLES i -I-A 4 On file à l'état fondu du téréphtalate de polyéthylène ayant une viscosité intrinsèque de 0,067 (mesurée à 250C en so lution dans de l'o-chlorophénol) , a l'aide d'une filière à 30 trous, les filaments extrudés étant refroidis par un courant transversal d'air, rassemblés au niveau d'un guide de convergence puis collectés sur une bobine.Les conditions détaillées du filage des filaments figurent dans le tableau qui suit avec les propriétés des filaments obtenus. Filière Courant d'air Distance de Vitesse Propriétés des fils convergence de pré- décitex Biré- Charge Allonge- Retrair Exemple Dimension Température Longueur Vitesse m lèvement frin- de rup-ment à libre à des trous C cm m/min m/min gence ture,N la rupture 150 C, mm % % 1 0,33 292 j86,0 33,5 1,6 4300 213 0,0711 5,8 81 28,2 2 0,33 292 86,0 33,5 1,6 4000 229 0,0708 6,0 90 52,0 3 0,33 292 86,0 31.1 1,6 3130 285 0,0452 6,4 137 64,6 4 0,23 292 58,4 21,0 1,6 2600 349 0,0260 6,3 199 71,7 Les bobines de fils sont traitees dans une chambre pendant 20 min avec de la vapeur d'eau a 0,7 bar.Les fils traités ont alors les propriétés suivantes Exemple Décitex Charge de Allongement à Retrait libre à rupture, ~~~~~~ rupture, N la rupture, % 1500C, % 1 225 6,4 79 1,0 2 236 6,46 90 0,4 3 287 6,47 126 4 236 5,4 186 -5,2 allongement Au cours d'une simulation de certains des effets de la construction d'un bandage pneumatique, on enroule les fils traités par la vapeur d'eau sur des châssis rigides et on les traite thermiquement dans une étuve a circulation d'air pendant 30 à 120 s à 2350C, avec ou sans traitement préalable par une dispersion d'un mélange d'un condensat résorcinolformaldéhyde et d'un terpolymère butadiène-styrène-vinyl- pyridine, couramment utilisé comme traitement préliminaire des étoffes d'armature.A la suite de ces traitements, l'allongement à la rupture des fils est soit pratiquement inchangé, soit réduit d'une petite quantité seulement. A titre comparatif, un fil extrudé de faible biréfringence (0,011), subit un retrait et une fragilisation, au cours d'un traitement thermique, tels que son utilisation ou la mesure de ses propriétés devient impossible. Dans une autre comparaison, un fil extrudé est un fil étiré pratiquement au maximum (biréfringence 0,167) dans une seconde opération. Le fil est tiré à un allongement à la rupture d'environ 35 % et ses propriétés ne sont pratiquement pas modifi#es par le même traitement thermique par la vapeur d'eau, le retrait étant la seule propriété notablement modifiée, la modification portant sur une réduction de 11 à 7 % environ seulement. Dans une autre comparaison, un fil extrudé de biréfringence élevée (0,110) a un allongement à la rupture qui n'est pratiquement pas modifié par traitement pendant 20 min à la vapeur d'eau, à une pression relative de 0,7 bar, mais, lorsqu'il est traité au cours de l'essai simulé de fabrication de bandages pneumatiques à 2350C pendant 30 s ou plus, il perd tellement son allongement à la rupture qu'il ne peut plus être utilisé comme trame dans une étoffe d'armature de bandage pneumatique. REVENDICATIONS 1. Procéda de préparation de fils muitifilamentaires essentiellement formés de téréphtalate de polyéthylène,ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend l'extrusion de filaments du polymère fondu à l'aide d'une filière, le rassemblement des filaments extrudés et solidités de manière que leur biréfringence soit comprise entre 0,025 et 0,075, puis le traitement thermique des filaments solidifés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique est effectué alors que le fil est maintenu à une longueur pratiquement constante. 3. Procedé selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le traitement thermique est effectué à l'aide de vapeur d'eau. 4. Fil, caractérisé en ce quril est préparé par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, et en ce qu'il a un allongement à la rupture d'au moins 100 %. 5. Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu 'il présente un retrait libre à 150 C inférieur à 5 %. 6. Etoffe d'armature de bandage pneumatique, caracté- risée en ce que sa trame comprend un fil selon l'une des revendications 4 et 5. 7. Etoffe selon la revendication 6, caractérisée en ce que la trame est un fil tordu ou multiple. 8. Etoffe selon la revendication 6, caractérisée en ce que la trame est formée par un fil à âme et gaine, l'âme étant constituée par un fil selon l'une des revendications 4 et 5, la gaine étant formée de fibres coupées. 9. Bandage pneumatique, caractérisé en ce qu'il contient une étoffe d'armature selon l'une quelconque des revendications 6 à 8. 10. Fil multifilamentaire, essentiellement formé de téréphtalate de polyéthylène, caractérise en ce qu'il est préparé par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.