Brevet FR2402721A1 — publié le 19790406

La présente invention concerne de nouveaux filaments composites, du type multi-noyaux. On connatt a ce jour différents types de filaments composites multi-noyaux du type "tles-dans-la-mer". On citera par exemple les filaments décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3.562.374 3.531.368, 3.707.341) 3.641.232 et 3.188.689.Ces filaments composites connus sont différents des filaments composites multi-noyaux selon l'invention > car, dans les filaments connus la proportion de composant du type "mer" est trop élevée, les sections transversales des "îles" réparties dans le composant du type t'mer'r sont circulaires, et les plues ne sont disposées que sur un cercle, selon la section transversale du filament Un objet de l'invention est de proposer un filament composite multi-noyauxd'un type nouveau, présentant une nouvelle configuration d'îles-dans-la-mer, les sections transversales des rifles présentant une forme polygonale, ce que l'on rencontre dans la laine naturelle ou la peau de daim. Des paquets de fibres extra fines présentant des sections transversales polygonales, comme dans les fibres naturelles de collagène n'ont pas titre obtenus à ce jour, car il n'existait pas de moyens définis d'obtention de tels paquets. On pensait jusqu'à présent que pour obtenir des fibres en lobes, il était nécessaire drutiliser des buses présentant une section modifiée7 non circulaire, durant le filage. Des essais ont été effectués, visant a obtenir des fibres en lobes à l'aide d'une technique de filage complexe.Cependant, on n'a pas encore obtenu de paquets de fibres satisfaisants, en raison de difficultés techniques, en particulier en ce qui concerne la formation des Ples présentant des sections polygonales. Un autre objet de l'invention est de proposer un filament composite du type Ples-dans-la-mera difficile a amincir lorsque le composant du type mer est éliminé, ce qui donne un paquet de filaments extra-fins, ce qui permet d'obtenir a partir du paquet. de filaments un tissu présentant un excellent aspect et une excellente souplesse. Un autre objet de l'invention est de réaliser des économies de produits et d'énergie, en réduisant la perte en composant du type mer. L'invention propose donc un filament composite multi-noyaux du type Ples-dans-la-merO comprenant au moins deux composants polymères différents, chaque Ple étant entourée par quelques autres flets, le composant du type mer étant contenu en quantité inférieure à 35% en poids, par rapport la totalité des composants, et la plupart des Ples présentant une section transversale d'environ hexagonale, jusqu'à la forme d'un quadrilatère. De préférence, le composant du type mer est contenu à raison de moins de 10% en poids. Il est également préf rable que les sections transversales des Ples se trouvant dans la zone la plus extérieure du filament présentent une forme approximativement pentagonale, ou de quadrilatère, et que les sections transversales des flets intérieures entourées par les soles extérieures présentent une forme comprise environ entre la forme d'un quadrilatère et la forme nonagonale, Les filaments composites multi-noyaux selon l'invention présentent les caractéristiques suivantes 1.Etant donné que les tles du filament présentent des sections transversales polygonales et que le filament est tel que chaque fle est entourée par d'autres Plies, ce que l'on rencontre dans la configuration de la cellule ou fibrille de laine, ou de la peau du daim, les produits lainés obtenus à partir des filaments composites multi-noyaux selon l'invention présentent un toucher semblable au daim naturel. 2. L'aptitude au traitement par filage et étirage est semblable à celle du polymère constituant les iles. 3. La quantité du composant du type mer que l'on doit éliminer est faible, et par conséquent la quantité de solubilisant que l'on doit utiliser pour cette élimination peut égaLement titre faible. On réduit donc la pollution et on réalise une économie d'énergie. 4. Etant donné que les filaments qui composent, par exemple, un tissu tricoté, tissé ou non tissé, sont difficiles à amincir lorsque le composant du typer mer est éliminé3 on peut obtenir un matériau en feuille3 dense et présentant une bonne stabilité dimensionnelle. 5. Le lustre de surface et les caractéristiques de déformation des filaments fins obtenus après l'élimination du composant du type mer > et les propriétés d'écrasement des fibres fines à partir d'un élément enchevêtré composé des filaments coupés fins, obtenus après élimination du composant du type mer, sont des caractéristiques uniques et très différentes des propriétés des filaments analogues dont les fibres présentent des sections transversales circulaires. 6. Le filament composite multi-noy peut titre réellement thermodurci durant le texturage, méme avant l'élimination du composant du type mer, en raison de la proportion élevée des composants du type sole, et on obtient ainsi une excellente aptitude au frisage. En conséquence, un tissu obtenu à partir desdits filaments composites texturés donne en général un crtpage élevé. 7. Le composant du type merpeut astre facilement éliminé par simple battage mécanique) ponçage, ou lainage des filaments composites, le composant du type mer arraché étant ensuite éliminé par secouage. Ainsi lorsque l'on utilise le paquet de filaments fins que l'on obtient par élimination du composant du type mer il est possible de soumettre le filament composite per seà des traitements classiques, sans éliminer au préalable, dans une étape séparée le composant du type mer. 8. Même si on utilise comme composant du type mer un polymère de bas point de fusion par exemple le polystyrène ou un copolymère de styrène et d'un autre monomère vinylique, la plaque chauffée d'étirage est peu tAchée, et on évite en conséquence les problèmes correspondants. 9. L'alimentation en composant du type mer peut entre effectuée à l'aide d'un appareillage de très petites dimensions, par rapport à l'appareillage utilisé pour l'alimentation en composant du type elles. 10. Le filament composite multi-noyauxpeut facilement titre divisé en filaments fins composés des composants du type Plues, et on peut facilement fabfiquer à l'aide des filaments composites du papier et du feutre. Le filament composite multi-noyaux selon l'invention peut contenir le composant du type mer à raison de moins de 35%, de préférence moins de 10%, ou mieux encore moins de 5% en poids. Lorsque la teneur en ce composant du type mer n'e^ pas inférieure à 35% en poids les sections transversales des files sont trop arrondies et on ne peut pas obtenir les avantages de l'invention.Selon l'invention, étant donné que les ralles agissent les unes sur les autres de manière titre déformées en raison des intervalles limités existant entre les îles, ce qui est dt à la proportion élevée de composants du type Plue, les Ples ont des sections transversales qui sont approximativement pentagonales ou de forme de quadrilatère, dans la zone la plus extérieure du filament résultant, et présentent des sections transversales approximativement comprises entre la forme d'un quadrilatère èt d'un nonagone, dans la zone intérieure. Pour obtenir un tel filament composite, les orifices intérieurs de la filière doivent de préférence autre disposés de manière à ce que l'on obtienne les sections transversales sou haitées des Plues. Dans le filament composite selon l'invention, si le composant du type mer est present en quantité inférieure a 5% en poids, ce composé peut autre facilement éliminé par une action mécanique, sans solvant. Comme composants polymères du type mer ou plue, on peut utiliser un quelconque polymère pouvant donner des fibres. Des polymères préférés sont ceux que lton connatt dans le domaine des filaments composites multi-noyauxa par exemple polyesters, polyamides, polyacrylonitriles, polyuréthannes, polyoléfines et polystyrène. Il est particulièrement souhaitable d'utiliser le téréphtalate de polyéthylène comme composant du type plue et le polystyrène ou un copolymère de styrène et d'un autre monomère vinylique comme composant du type mer. L'épaisseur et la répartition de chaque Ple dans le filament composite selon l'invention ne sont pas des caractéristiques d'importance critique. Par exemple, les Plues peuvent présenter.des épaisseurs différentes entre elles. Le filament composant multi-noyaux selon l'invention peut présenter une section transversale circulaire ou présenter une section transversale trilobaire, tétralobaire, en forme de T ou présenter une section transversale creuse. Dans un quelconque des casa les tles se trouvant dans la zone la plus extérieure présente toujours des sections transversales approximativement de quadrilatère, ou de forme pentagonale, en raison dela tension à l'interface apparaissant durant le filage. D'autre part, les Ples intérieures peuvent présenter des sections transversales approximativement de quadrilatère, et jusqu'à une forme nonagonale, en raison de la proportion très faible du composant du type mer. Le nombre des Ples est de préférence de 7 à 1000, et mieux encore de 10 à 200. Le filament composite multi-noyauxselon l'invention peut ttre obtenu par formation d'un courant composite consistant en au moins deux polymères différents, un grand nombre de courants du type Ple, composés d'un ou plusieurs des polymères, étant répartis dans un courant du type mer, de l'autre polymère, de telle manière que les courants du composant du type fle soient disposés sur au moins deux cercles concentriques, la teneur en ledit composant du type fle n'étant pas inférieure à 65%, de préférence pas inférieure à 90% du poids total des polymères ; le courant composite sort par un orifice de filage. Dans le procédé selon l'invention, on ne sort de préférence, au début du filage que le composant du type mer. Lorsque la sortie stable du composant du type mer au niveau de l'orifice de filage est bien établie, on commence à sortir le composant du type fle. Ensuite, la proportion en poids du composant du type Ple sorti au composant du type mer sorti est progressivement augmentée, jusqu'à ce que l'on atteigne la teneur souhaitée en composant du type Ple. De préférence, on peut utiliser en pratique une filière telle que représentée sur la figure 9 du brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.692.423, ou dans le brevet britannique n" 1.302.584. La filière peut etre modifiée par élimination de la première plaque 29 ou par établissement de plusieurs parties saillantes au niveau de la partie intérieure de la troisième plaque 31, pour perturber le courant du composant du type mer. De plus, lorsque l'épaisseur de la couche du composant du type mer se trouvant à la surface du filament composite résultant doit être augmentée, on peut utiliser avec succès l'une quelconque des filières représentées sur les figures 12 à 16 du brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.692.423. On peut également utiliser les dispositifs de la demande de brevet japonais n 44-23208, pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Pour filer le filament, de manière stable, sur une longue période, on utilise avantageusement une filière présentant un orifice de filage de fort diamètre. Par exemple, lorsque l'orifice de filage présente une section transversale circulaire, son diamètre n'est de préférence pas inférieur à 0,5 mm, et n'est de préférence pas inférieur à 1,0 arum, ou mieux encore ntest pas inférieur à 1,2 mm. De plus, il est important d'utiliser des polymères du type mer et du type tle présentant des valeurs proches de viscosité. Par exemple, lorsque l'on utilise un polymère de styrène et le téréphtalate de polyéthylène, le rapport de la viscosité intrinsèque du téréphtalate de polyéthylène à la viscosité intrinsèque du polymère de styrène est de préférence compris entre 0,63 et 1,10. Des rapports préférables de viscosité intrinsèque entre le téréphtalate de polyéthylène et un polymère du styrène sont par exemple les suivants : 0,66:0,64, 0,71:0,87, 0,80:0,95, 0,60:0 > 99 et 0,71::0,64 , on notera que la viscosité intrinsèque du téréphtalate de polyéthylène est une valeur mesurée dans l'ortho-chlorophénol à 250C, et que la viscosité intrinsèque d'un polymère du styrène est une valeur mesurée dans le toluène à 300 C. On utilisera de manière particulièrement préferée un polystyrène présentant un rapport au moins égal à 0,87. On notera cependant que les rapports mentionnés ci-dessus peuvent varier en fonction des conditions choisies pour le filage, par exemple température et refroidissement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d'un filament composite multi-noyeuxcontenant 3,8% en poids de composant du type mer et 96,2% en poids de composant du type plue, le nombre d'iles étant éga1à.36; - la figure 2 représente une vue schématique en coupe transversale d'un autre filament composite multi-noyaux contenant 3,0% en poids de mer et 97;;0% en poids d'îles le nombre d'flets étant de 16 - la figure 3 représente une vue schmatique en coupe transversale d'un autre filament compositemulti-noyauxcontenant 30Zo en poids de mer et 97 > 08/o en poids d'les et comportant 70 Plues. Sur la figure I annexée, la référence 1 désigne une île se trouvant dans la zone la plus extérieure du filament. Les îles de ce type présentent une section transversale présentant une forme approximativement pentagonale, ou de quadrilatère, La référence 2 désigne une Ple interieure, chacune des fles de ce type présentant une section transversale approximativement comprise entre la forme d'un quadrilatère et la forme nonagonale. La référence 3 désigne le composant du type mer se trouvant entre les fles. Le composant du type mer désigné par 4 arrondit légèrement les coins des fles polygonales. La référence 5 désigne le composant du type mer se trouvant sur la zone surfacique du filament.Dans cet exemple, cette zone est une couche tres mince, et l'épaisseur de cette couche ne peut titre déterminée que par un microscope électronique à balayage, la couche ne pouvant pas titre observée au microscope classique. Le filament compositemulti-noyaux selon l l'invention peut titre avantageusement utilisé pour fabriquer des produits de remplacement du cuira des tissus tricotés, des tissus tissés, des feutres, des filtres, du papier, ainsi que des matériaux pour le mobilier, la décoration, les aires de sport, et même dans le domaine médical et les domaines analogues. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 Des filaments compositesmulti-noyaux sont filés dans les conditions suivantes Composant du type fle téréphtalate de polyéthylène de viscosité intrinsèque 0,70, mesurée dans l'ortho-chlorophénol à 250C. Composant du type mer polystyrène présentant une viscosité intrinsèque de 0,869, mesurée dans le toluène à 300 C Nombre d'îles 36 par filament. Rapport du composant du type Sle au composant du type mer 96,2:3,8 (en poids) Température de filage 2850C. Vitesse d'enroulement 1300 m/mn. Les filaments filés sont enroulés sous forme de fils, tandis qu'on les chauffe à l'aide d'un tube chauffant se trouvant immédiatement sous la filière. Les fils non étirés sont ensuite mis en paquets et étirés en présence de vapeur, frisés au presse-étoupe > et coupés en fibres coupées, de - manière classique. Le taux d'étirage est de 3,1. Les fibres coupes obtenues présentent une section transversale présentant des elles régulièrement disposées, telles que représentées sur la figure 1 annexée les Plues se trouvant sur le cercle le plus extérieur présentant une section transversale approximativement de quadrilatère ou pentagonale, et les fles intérieures présentant une section transversale approximativement pentagonale ou hexagonale.Chaque fibre coupée présente 14 frisures pour 25 mm de fibre, et la longueur de chaque fibre coupée est de 51 mm. Au niveau des courbures des frisures, les flets sont partiellement divisées en raison du craquelage du composant du type mer0 ce qui fait que les fibres présentent un toucher très doux. Les fibres ccspées sont mises sous forme d'une structure tissée de 470 g/m , à l'aide d'-e machine à lainer et d'un dispositif à tramer, et le tissu est ensuite traité par aiguilles pour donner un feutre présentant une densité apparente de 0,198 g/cm . Le feutre est imprégné par une solution aqueuse à 12% d'alcool polyvinylique et séché. Ensuite, le feutre est immergé dans le trichloréthylène et est ensuite immédiatement exprimé. On répète quatre fois le cycle d'immersion et d'exprimage, puis on sèche le feutre. La détermination du poids réduit du feutre obtenu montre que le polystyrène a été pratiquement totalement éliminé des fibres coupées. Durant le traitement ci-dessus > la diminution de l'épaisseur du feutre est très faible, et ceci montre donc que le composant du type mer peut titre éliminé de manière très efficace, sans inconvénients. Le feutre est ensuite imprégné de polyuréthanne et on effectue la coagulation du polyuréthanne, Ensuite on soumet la feuille obtenue à un ponçage. Si l'on observe la feuille obtenue au microscope électronique, on voit que sa configuration est exactement semblable à celle de la peau de daim naturelle. Le matériau présente une douceur remarquable, un aspect "massif" et une excellente souplesse, et les fibres lainées de sa surface sont difficiles à enchevEtrer, et présentant un lustre mat mais profond. EXEMPLE 2 Un fil non étirés obtenu à l'exemple 1, est étiré à 1500C, le rapport d'étirage étant de 3,6, et lton obtient un filé de denier 75/24 filaments. En utilisant ce filé comme trame, et un filament ordinaire en téréphtalate de polySthylène comme channe, on obtient une armure satin 4. Le tissu est immergé dans le trichloréthylène, séché, et on effectue ensuite un lainage. Le polystyrène est presque totalement éliminé durant l'immersion dans le trichloréthylène, qui dure seulement 3 minutes. Durant le traitement mentionné ci-dessus, on n'observe aucun glissement important de fil ni aucune détente. Le lainage est effectué par passage du tissu dans une laineuse, 17 fois. Le tissu présente des fibres très bien lainées qui sont difficiles à enchevEtrer, présente une souplesse convenable, un toucher agréable, ne présente pas de glissement de fils, et présente un lustre profond. EXEMPLE 3 On reprend le mode opératoire décrit dans exemple 1, sauf en ce que les filaments composites multi-noyaux sont filés à raison de 16 ou 70 iles par filament, au lieu de 36. On obtient des structures semblables à celles de l'exemple 1 présentant d'excellentes caractéristiques. REVENDICATIONS 1. Filament composite multi-noyaux du type "Ples-dans-la-mer" comprenant au moins deux composants polymères différents, chaque fle étant entourée par quelques autres Plues, carvctérisé en ce que le composant du type mer est présent en quantité inférieure à 35% par rapport au poids total des composants polymères, et en ce que la plupart des fles présentent une section transversale de forme approximativement comprise entre la forme dtun quadrilatère et la forme -d'un hexagone. 2. Filament composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en ledit composant du type mer est inférieure à 10% en poids, et en ce que les sections transversales des fles se trouvant dans la zone la plus extérieure dudit filament sont de forme approximativement de quadrilatère ou de pentagone, tandis que les sections transversales des fles interieures, entourées par lesdites Ples extérieures, sont de forme approximativement comprise entre la forme du quadrilatère et la forme du nonagone. 3. Filament composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère du type fle est le téréphtalate de polyéthylène et en ce que le polymère du type mer est le polystyrène ou un copolymère du styrène et d'un autre monomère vinylique. 4. Filament composite selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport de la viscosité intrinsèque du téréphtalate de polyéthylène à la viscosité intrinsèque du polystyrène ou du copolymère de styrène est compris entre 0,63 et 1,10. 5. Filament composite selon la revendication 2, caractérisé en ce que le composant du type mer est présent à raison de moins de 5% en poids. 6. Filament composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre d'flets est compris entre 7 et 1000. 7. Filament composite selon la-reve4dication 1, caractérise en ce que le nombre doles est compris entre 10 et 200. 8. Procédé de fabrication dtun filament composite multi-noyaux du type fles-dans-la-mer, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'un courant composite consistant en au moins deux polymères différents, un grand nombre de courants formant les fles, composés d'un ou plusieurs des polymères, étant répartis dans un courant formant le composant du type mer, consistant en l'autre polymère3 de manière à ce que les courants formant les Soles soient disposés sur au moins deux cercles concentriques, la teneur en ledit composant formant les Soles n'étant pas inférieure à 65 par rapport au poids total des polymères et la sortie dudit courant composite par une filière. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit composant formant les îles est présent en quantité égale ou supérieure à 90% en poids. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit composant formant les iles est le téréphtalate de polyéthylène, ledit composant formant la mer est le polystyrène ou un copolymère de styrène et d'un autre monomère vinylique, et en ce que le rapport de la viscosité intrinsèque du téréphtalate de polyéthylène à la viscosité intrinsèque du polymère du styrène est compris entre 0,63 et L,IO, 10. 11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit courant composite sort par une filière dont le diamètre est au moins égal à 1,0 mm 12. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits courants formant les îles sont formés par sortie du composant formant les îles au niveau de filières présentant une section transversale circulaire. 13. Article en feuille, caractérisé en ce qu'il est principalement composé de filaments selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dont le composant du type mer a été au moins partiellement enlevé, ledit article présentant sur sa surface des fibres lainées constituées par les extrémités des filaments dépassant de la surface, et imprégnées par un polyuréthanne.