Brevet FR2407996A1 — publié le 19790601

T,a présente invention concerne les fils et plus particulièrement concerne des fils composites et un procédé de fabrication de ces fils. Les récentes tecnnologies dans le domaine des textiles et plus particulièrement des fils comportent des développements de ce qu'on appelle fil composite. Ces fils composites sont fabriqués par plusieurs procédés différents qui ont été décrits dans des publications et à cet égard on se réfère par exemple entre autres aux brevets canadiens nO 833 443, 881 988 et 987 694. Ces brevets décrivent différents procédés et appareils pour fabriquer des fils composites. Un premier procédé de fabrication de fils composites, tel que décrit dans les publications, comporte l'extrusion d'un filament en matériau gommé ou poisseux, tel qu'un polymère fondu et ensuite la juxtaposition de fibres sur ce matériau de façon que les fibres y adhèrent et soient enrobées par le polymère qui sert de liant.Dans un second procédé de fabrication de fil composite, un support qui peut être tout matériau appro- prié, soit un simple filament soit un multifilament, est rev & tu d'une substance de liaison poisseuse telle qu'un polymère fondu, en faisant passer le matériau dans une filière d'extrusion pour y extruder dessus une gaine de polymère fondu, et ensuite des fibres sont juxtaposées sur le support revalu pour former le fil final qui comporte des fibres adhérantes et enrobées dans la gaine de polymère sur le support. Bes avantages des fils composites fabriqués selon les procédés décrits ci-dessus ont été nombreux. Ainsi, les procédés et dispositifs permettent de fabriquer des fils à des vitesses sensiblement plus grandes qu'il n'était possible pré cédemment par les techniques classiques de filature au rotor ou filature circulaire. En outre, les fils à composants multiples permettent de concevoir les propriétés souhaitées du fil final et dans certains cas ont permis d'utiliser certains matériaux qui auparavant n'étaient pas appropriés à faire des fils. Dans la fabrication des fils à grande vitesse, on rencontre certains problèmes. Ainsi, l'emploi de certains polymères comme liant pour les fibres, introduit une limitation de la vitesse à laquelle le procédé peut être réalisé. En outre, on a trouvé que l'emploi de certains matériaux, dans certaines proportions nécessaires, communiquait des caractéristiques in désirables au fil final, telles que la raideur, limitation dans les possibilités de teinture, etc.. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un fil conposite qui assure une meilleure possibilité de traitement du fil et fournit en outre un fil ayant une charge de fibre accrue. Selon un aspect de la présente invention, dans un fil dans lequel une fibre extérieure adhère à une âme centrale du fil, au moyen d'un liant, on apporte le perfectionnement selon lequel le liant est un alliage ayant pour premier cons titrant un polymère et pour second constituant un acétate de vinyle. Dans un autre aspect ce la présente invention, dans un procédé de fabrication d'un fil dans lequel une fibre extérieure est placée en contact avec une Qme centrale ayant une surface poisseuse, on apporte le perfectionnement comprenant l'étape de mettre en contact la fibre extérieure avec un liant comprenant un alliage ayant comme premier constituant un polymère et comme second constituant un acétate de vinyle. Plus en détail, la présente in mention comprend un alliage polymère qui est adapté à l'emploi comme liant dans la fabrication des fils composites. l'alliage polymère comprend un premier polymère auquel est ajoute un acétate de vinyle, de préférence sous forme d'un copolymère acétate de vinyle éthylène. Dans le présent brevet, le terme "fil composite" désigne un fil qui est fabriqué à partir d'au moins deux constituants. Ceci inclut les fils tant une âme centrale, recouverte d'un liant ou d'une gaine en polymère, avec des fibres qui adhèrent à la gaine en polymère, ou sont enrobées dedans. Dans cette forme de réalisation, trois composants différents sont employés, bien qu'ils puissent être tous du meme matériau. Dans un aspect, l' & e peut comporter un ou plusieurs monofilaments ou paquets de filaments, ou un fil ou un support analogue. Les fibres extérieures du fil peuvent avoir la forme de fibres discrètes individuelles, telles que des fibres en matière brute ou en forme de filament.En outre, le terme fibre comprend l'emploi de matériaux sous forme d'un fil qui peut être traité pour obtenir l'effet désiré. En outre, l'amie du fil peut comprendre un filament extrudé de l'alliage de polymère indiqué plus haut. Un fil externe comprenant des fibres ou des filaments comme indiqué cidessus adherera alors au filament, au moins à sa surface extérieure qui est à l'état poisseux quand le fil extérieur est mis à son contact. L'alliage de polymère employé comme liant comprend un premier polymère, qui peut être n importe quel résine clash sique employée pour servir à la formation des fils composites. Par eweriple, on peut employer les résines telles que le polypropylène, le polyéthylène, le polyuréthane, le nylon, le polyester, le "saran", etc.. L'alliage de polymère comprend en outre un acétate de vinyle, de préférence sous forme d'un copolymère d'acétate d'éthylène vinyle (EVA).On a constaté que l'emploi d'full copolymère EVA apporte des avan-tages sensibles tant au produit final qu'au procédé de fabrication d'un fil composite. le terme "EVA est employé dans ce brevet pour désigner un groupe de copolymères EVA, qui sont commercialement disponibles dans diverses nuances avec différents rapports dans le copolymère lui-même. De tels produits EVA sont connus par exemple sous la marque "ULTRATHENE" désignant la famille acétate d'éthylène final des copolymères de polyoléfine développés par U.S. Industriel Chemical Co..Ces polymères sont disponibles dans des gammes allant de quelques % en poids d 'acé- tate de vinyle Jusqu'a 50% et davantage. Antérieurement, on a rencontré des problèmes d'adhésion du polymère fondu au support, quand le support traverse l'extrudeuse du fait de la vitesse élevée à laquelle sont formés de tels fils composites. Cependant, on a constaté que l'inclusion d'un copolymère EVA dans le produit fondu améliore sensiblement le procédé et permet des vitesses de production plus élevées, sans rupture de la gaine de polymère sur le support. Naturellement, ceci conduit à des propriétés améliorées pour le fil lui-même, telles qu'un garnissage de fibre accru et un garnissage de fibre plus uniforme. On a encore constaté que l'emploi d'urs alliage de polymère comportant un copolymère EVA réduit la raideur du fil et par suite les tissus faits avec ce fil. En outre, on a trouvé que le touché d'un tissu tricoté avec ce fil était amélioré. D'autres avantages incluent l'amélioration de l'uniformité de couleur avec l'accroissement de la proportion de copolymère EVA (c1est-à-dire la quantité d'acétate de vinyle) présente dans l'alliage. Comme application, on peut obtenir des teintes du fil légèrement plus soutenue en utilisant les mêmes conditions de teinture ou en d'autres mots, il faut moins de teinture pour la même teinte.Ainsi, en géneral, la possibilité de teindre le tissu (tinctoriabilité) est améliorée avec des quantités croissante de EVA jusqu'à obtenir un effet maximum, tout accroissement de la teneur en copolymère EVA ayant un effet négatif sur l'uniformité ou la prise de teinture. L'emploi d'un copolymère EVA dans un alliage polymère conduit aussi à un filage plus str. On a généralement constaté une amélioration de la stabilité dans la zone de filage, et le nombre des cassures de polymère est réduit. En addition, les alliages de mélange ae copolymères EVA peuvent en général être conduits à environ 40 C plus ba @ en température que par exemple une résine de polypropylène siple. Le lien de la resine à la fibre ainsi qu'au support est amélioré. Comme mentionné ci-dessus, la résine particulière à laquelle est ajoutée le copolymère EVA peut changer. Cependant, à la condition, comme le comprendra l'homme de l'art, que la résine employée doit autre compatible avec le copolymère EVA ou en d'autres terme soluble dedans. Le rapport de résine au copolymère LVA pourra varier selon des propriétés spécifiques du fil désiré, ainsi que la résine ou les résines particulières employées dans l'alliage polymère. Dans certains cas, le copolymère EVÉ n'est soluble dans la résine que jusqu'à une certaine limite comme c'est le cas par exemple avec des polymères de condensation. ainsi, avec certaines résines, on emploiera un maximum de 10% du copolymère EVA par rapport au reste de la résine ou des résines, avant que les polymères ne se séparent et que le produit fondu n'apparaisse comme un système à deux phases. Par ailleurs, avec des résines telles que les polymères d'éthylène et de vinyle, on peut employer sans problème de séparation tout rapport de EVA à la résine. Naturellement, corme le comprendra l'homme de l'art, un système d'alliage à une seule phase est employé dans la présente invention. Comme on pourra le comprendre, pour chaque résine ou groupe de résines employée, il y a lui domaine dans lequel les bienfait3 et les avantages indiqués ci-dessus sont maximum. Ainsi, pour des résines telles que le polypropylène et le poly éthylène, on a trouvé qu'une teneur de EVA de 20 à 70S0 convient généralement très bien, le domaine de 40 à 60tå étant préféré. Naturellement, la quantité de EVA peut changer, comme indiqué précédemment, selon des propriétés spécifiques désirées et la proportion d'acétate de vinyle dans le EVA. Il est bien entendu, dans le contexte ci-dessus, que le terme "acétate d'éthylène vinyle" comprend les copolymères dans lesquels le pourcentage d'acétate de vinyle peut varier. Ainsi, dans les copolymères EVA disponibles dans le commerce, le pourcentage d'acétate de vinyle varie généralement entre 9 et 55%. Pour la mise en oeuvre de la présente invention, on a trouvé qu'unie teneur d'acétate de vinyle de 20 à 28Fó est satisfaisante. La présente invention vise également la réalisation discutée ci-dessus dans laquelle l'amie centrale du fil composite comprend un filament extrudé du liant lui-même. On a trouvé que non seulement le liant se comporte comme dans les fils mentionnés ci-dessus (meilleure adhérence et meilleur recouvrement de fibre) mais assure aussi des possibilités de traitement accrues. Dans cette réalisation, l'alliage de polymère est tel que défini ci-dessus. Tes exemples suivants, donnés à titre non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. EXEMPLES 1 A 7 Sept fils composites différents sont fabriqués en variant les compositions comme représenté sur le tableau I. Ces fils sont produits sur une machine Bobtex Mark I ICS fabriquée pour la fabrication de fil composite par la Bobtex Corporation. Dans chaque exemple, on fait passer le support dans une filière d'extrudeuse où il est recouvert du liant. Les fibres sont alors juxtaposées sur le support revêtu. TABLEAU I FILS ICS A BASE D'ALLIAGE EVA Echantillon n0 1 2 3 4 5 6 7 Compte (tex) 190 215 75 115 115 140 100 Composition (1) Fibres % V60 A/W 64 W55 A50 A50 W/MA 27 V40 Support % PET 26 PET 22 PET 22 PET 29 PET 29 VERRE PET Support % PET 26 PET 22 EST 22 PET 29 PET 29 24 PET 33 liant % 14 13 23 21 21 49 27 Composition du liant mom de la résine PP PP PP PP PP SARAN PP Résine % 33 33 25 50 75 97 100 EVA(3) % 66 66 75 50 25 3 0 Vitesse de passage (m/min) 622 610 442 612 612 622 610 Résistance de rupture (g) 1050 1550 693 1400 1400 2500 1320 Allongement 7o 46 22 30 35 35 3 32 Indice d'adhérence(2) 5 5 4 4 4 5 1 (1) W - laine V - viscose MA - - modacrylique PP - polypropylène PET - polyester PPA - alliage PP - - acrylique EVA - EVA/PP copolymère SE - alliage "SARAN" (2) Index d'adhérence - mesure de la possibilité d'arracher les fibres ou la gaine de polymère du filament constituant l'âme support, échelle 1 à 5; 1 - arrachage facile, 5 - pas d'arrachage, la force d'arra chage dépasse la résistance du fil. (3) "ULgRATHENE" - Teneur en acétate de vinyle 28% Comme il ressort de façon évidente du tableau I, l'emploi de EVA dans les liants améliore sensiblement l'adhérence des fibres au support. Aussi peu que 25% de bWA, ce qui se traduit par une teneur de 7; en acétate de vinyle, anéliore sensiblement l'adhérence des fibres sur le liant et le support. Avec certaines résines, comme c?est le cas avec le "SARAN", une teneur en EVA aussi faible que 3% assure non seulement une adhérence parfaite mais améliore grandement les conditions de traitement. Ainsi, l'emploi de l'EVA donne une caractéristique d'adhérence extrêmement élevée alors que l'on a constaté que les mêmes filaments polyester avec du propylène pur (comme dans les exemples 1 à 5 et 7) ont de indices d'adhérence de l'ordre de 1 et 2. Dans le domaine Vï étudié, il n'apparaît pas qu'il y ait une haute sensibilité au niveau de la teneur en EVA par rapport à l'indice d'adhérence. EXEMPLES 8 12 Dans ces exemples, un fil est fabriqué comme décrit ci-dessus en se référant aux exemples 1 à 7. Dans chaque exem ple, le support est un polyester avec des fibres en matériau acrylique. La résine est le polypropylène, le pourcentage d'EVA variant comme indiqué sur le tableau II. TABLEAU II CARACTERISTIOUES DES ALLIAGES EVA Température F Indice rapport Indice de Indice de EVA(2) % de traitement allongement douceur(1) charge de fi- bre % 0 550 60 0,35 48 25 525 90 0,45 53 50 475 95 0,70 57 75 450 95 0,70 60 100 450 10 0,7C 60 (1) - l'indice de douceur est un indice subjectif arbitraire sans dimension, 1,0 représentant la douceur maximum et 0,1 représentant un fil très raide. (2) - Teneur d'acétate de vinyle 28. Comme on peut le voir sur le tableau II, l'accroissement de la teneur en EVA permet un accroisserilent du nombre des fibres qui adhèrent à l'âme du fil. Un nombre accru de fibres adhérentes est naturellement désirable pour obtenir tout effet de surface désiré dans un produit textile. Comme on peut le voir sur l'exemple 8, et comme on l'a établi, 48% représente le maximum approximatif, au sens pratique de la charge de fibre avec le polypropylène pur. On notera également que la charge de fibre maximum a été obtenue avec une teneur d'acétate de vinyle de 21%, tout accroissement de la teneur en acétate de vinyle n'améliore pas davantage l'in- dice de charge de fibre. La douceur maximum a été obtenue avec une teneur d'acétate de vinyle de 14%. Conne on le notera encore, la température de traitement peut être sensiblement réduite avec l'accroissement de la teneur en acétate de vinyle. EXEMPLES 13 ET 14 Des fils sont fabriqués conformément au tableau III et comme dans les exemples précédents, avec in support de verre et des fibres en matériau viscose-modacrylique. TABLEAU III EFFET DE L'ALLIAGE SUR L'APTITUDE AU Température Indice de Résine alliage traitement Indice rapport facilité de Exemple %/% C d'étirage traitement(1 13 SARAN 100/EVA 0 199 20 1 14 SARAN 96/EVA 4 195 40 4 (1) - Sur une échelle de 1 5, 5 indiquant l'aptitude maximum au traitement, c'est-a-dire le plus désirable. Comme on peut le voir, l'emploi, même d'un faible pourcentage de EVA, conduit a un accroissement spectaculaire de l'aptitude du fil au traitement. Le fil EVA a un allongement double et a une température inférieure, l'aptitude au traitement est accrue de façon spectaculaire. Comme on peut le voir sur les exemples ci-dessus, l'emploi d'un copolymère EVA dans le liant conduit à des avantages substantiels. Avec l'aptitude au traitement, les contraintes élevées placées sur l'extrudat liquide dans l'opération de fabrication du fil composite, rend le trajet du fil sensible aux ruptures. L'emploi de l'alliage EVA permet une plus grande stabilité de ligne, une réduction ou une élimination de la ré sonance à l'état fondu, une sureté de traitement, et l'obtention de niveaux efficaces pas accessibles autrement. Il est bien entendu que les formes de réalisation décrites ci-dessus sont donnes a titre d'exemple seulement et sont nullement limitatives. REVENDICATIONS 1. Fil composite dans lequel un composant externe de fil adhère cl une arme centrale du fil au moyen d'un liant, caractéri6é en ce que le liant comprend un alliage dont un premier constituant est un polymère et un second constituant est un acétate de vinyle. 2. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme comprend un support formé d'un ou plusieurs filavents. 3. Fil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fibre extérieure comprend une fibre partiellement enrobée dans le liant. 4. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres coupées. 5. Fil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'me centrale comprend un support en polyester ou en verre. 6. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère est du polypropylène. 7. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acétate de vinyle forme entre 2 et 35% du liant. 8. Procédé de fa'~rication d'un fil composite dans lequel un composant extérieur de fil est placé en contact avec une ame centrale ayant une surface poisseuse, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à mettre en contact ledit composant extérieur avec un liant comprenant un alliage ayant comme premier constituant un polymère et comme second constituant un acétate de vinyle. 9. Procédé selon la revendicaticn 8, caractérisé en ce que l'amie centrale comprend un support revêtu de ce liant. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'âme centrale comprend un filament extrudé à partir du liant. 11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le composant extérieur comprend des fibres. 12. Procédé selon la revendication 8, caractérisd en ce que ltétape consistant à mettre en contact le composant extérieur avec le liant comprend l'étape de mettre en contact ledit composant avec un liant comprenant du polypropylène et de l'acétate de vinyle. 13. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'acétate de vinyle comprend entre 2 et 35% environ d'acétate de vinyle. ;4. Procédé selon la revendlcation 9) caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de faire passer le support dans une extrudeuse pour le revêtir d'une couche de liant.