Brevet FR2494729A1 — publié le 19820528

Procédé de filage-étirage en un stade pour la production de multifilaments. L'invention concerne un procédé en un stade pour la production continue de multifilaments étirés, stabilisés, à partir de polymères filables à l'état fondu par filage-étirage rapide au moyen de galets d'étirage ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. De tels procédés ont été décrits dans la demande suisse nO 6675/79 et dans la demande allemande nO 24 35 009 D'après ces procédés l'étirage du fil filé à grande vitesse et non étiré s'effectue entre deux galets (rouleaux) ayant des vitesses périphériques dlfférentes. Chacun de ces deux galets comporte un rouleau auxiliaire qui doit rendre possible un enroulement multiple autour du galet. Ces rouleaux auxiliaires peuvent être munis de turbines actionnées au moyen d'air comprimé ou bien ils peuvent ne pas être entratnés par un moyen particulier mais actionnés uniquement par la force d'étirage des fils qui les entourent.On peut également considérer comme faisant partie de l'état de la technlque le remplacement de ces rouleaux auxiliaires par des galets qui ont également pour rale le déplacement des fils en vue d'enroulements multlples. Dans ce cas l'étirage des fils s'effectue entre les deux paires de galets appelés également duos de galets. Afin de rendre pos sible l'enroulement multiple, les axes de rotation des deux duos de galets sont inclinés l'un par rapport à l'autre. Les fils fabriqués selon le procédé de l'invention présentent en général un titre de 22 à 167 dtex et on utilise les vitesses pouvant eAtre atteintes aujourd'hui, Par exemple de 3500-4500 m/minute pour le premier galet et de 5000-6000 m/minute pour le deuxième galet d'étirage. Le procédé selon l'invention convient cependant également pour des vitesses plus élevées que le progrès technique pourrait permettre dans l'avenir. En outre, les fils fabriqués selon l'invention doivent être complètement étirés c'est-à-dire qu'ils doivent présenter un allongement à la rupture de 30-40% dans le cas du polyamide 6 et de 25-~55% dans le cas du polyamide 66. La plupart des fils de polyamide disponible sur le marché, obtenus par le procédé classique à deux stades, c'est-à-dire filage à environ 1000 m/minute suivi d'étirage, et utilisant des machines à étirer-retordre ou des machines à étirer-bobiner présentent cet allongement à la rupture. L'allongement à la rupture de polyesters, en particulier de téréphtalate de polyéthylène doit tre de 20-25% et celul de polypropylène de 20-40ç. Afin de pouvolr étirer des fils très fins, à des vitesses de fil élevées, de façon stre et obtenir une qualité au moins équivalente à la qualité courante sur le marché, le procédé d'étirage présente une grande importance. Les critères d'appréciation à prendre en considération sont les suivantes - sécurité d'enfilage sans défaut dans la machine, - durée d'utilisation des moyens utilisés, - coûts d'investissement et d'exploitation autant que possible limités, - cassure des fils par erreur d'étirage, - formation de bourre ou rupture de capillaires, par déchirure dans la zone d'étirage. On a constaté que l'uttlisatlon de rouleaux auxiliaires pour la pose du fil sur les galets d'étirage ne présentait pas une solution satisfaisante car, par suite du faible titre des fils seulement de faibles forces de frottement pour atélérer le rouleau auxiliaire peuvent tre produits par les fils euxmeAmes. Souvent ces forces ne sont pas suffisantes pour accélérer le rouleau auxiliaire initialement au repos, de sorte que de fréquentes cassures de fils nécessitent de répéter plusieurs fois le réenfilage dans la machine. L'utilisation de rouleaux auxlliaires entratnés par des turbines n'est pas non plus satisfaisante. Bien que ceci permet d'éviter la cassure des fils, lors de linftlage du fil, par aoeelération préalable des rouleaux auxiliaires, cependant les rouleaux auxiliaires entraSnés par des turbines comportent d'autres inconvénients. Ainsi par exemple il n'est pas possible d'obtenir entre les fils séparés, dans le cas d'un enroulement m ultiple, un faible écartement des fils, car le mouvement latéral du fil est trop important et le contact entre deUx fils isolés provoque la rupture de capillaires ou même la cassure du fil.Le mouvement latéral des enroulements du fil est provoqué par des variations du nombre de tours du rouleau auxi liaire. Ces variations du nombre des tours provoquent en outre des variations trop importantes dans les propriétés textiles du multifilament produit. On a également constaté que la durée de vie des rouleaux auxiliaires ne répond pas aux exigences. C'est facile à voir, si l'on considère d'une part que pour produire le nombre élevé de tours minute de l'ordre de 60.000 à 70000 a partie tournante du rouleau auxiliaire doit avoir une masse faible et que d'autre part dans le cas de cassures du fil le long du trajet d'étirage, des forces considérables peuvent se manifester et peuvent endommager certaines parties du rouleau auxilia ire. Ces inconvénients présentés par les rouleaux auxiliaires non entratnés ainsi que par des rouleaux auxiliaires entraînés par des turbines et par l'air comprimé, peuvent être supprimés en utilisant deux duos de galets pour l'étirage. Une telle solution est présentée dans la revue "Chemtfasern/Textilindustrie", février 1978, page 126. Cette solution comporte cependant des inconvénients, notamment des coûts d'investissement plus élevés pour les galets et pour le convertisseur de fréquence, ainsi que le besoin de disposer de beaucoup de place pour le logement des galets dans la machine. La présente invention a pour but de surmonter les in-- convénients sus-indiqués du procédé connu d'étirage de fils filés à partir de polymères filables à l'état fondu, aucours du procédé filage-étirage rapide, à des vitesses d'étirage de 4000-6000 m/minute et présenter une solution comportant des avantages aussi bien du point de vue économique que du point de vue de la qualité du fil textile produit. Ce but est réalisé par le procédé selon l'invention par le fait que l'étirage des fils de filage s'effectue entre un premier galet sur lequel le fil forme une boucle ouverte et un duo de galets tournant plus rapidement. Etant donné que sur le premier galet le fil forme une boucle ouverte, il n'est plus nécessaire d'utiliser des moyens tels que rouleau auxi liaire ou un deuxième galet pour réaliser l'enroulement multiple du fil. On 'en effet découvert, de façon surprenante, que contrairement à ce qu'on croyait Jusquticis une boucle ouverte sur le premier galet, avec un angle d'enroulement inférieur à 3600 suffit, avec des conditions appropriées, à maintenir le fil sous l'influence des forces d'étirage qui ont une grandeur de l'ordre de 0,5 à environ 2,0 cN/dtex. La présente invention a par conséquent pour objet un procédé, en un stade, pour la production de lmlltafilaments textiles complètement étirés, à partir de polymères filables à l'état fondu, par un procédé rapide filage-étirage, au moyen de systèmes de galets d'étirage comportant un moyen dlentrée-et un moyen de sortie, caractérisé par le fait qu'on utilise comme moyen d'entrée dans la zone d'étirage un galet sur lequel le fil ou un groupe de fils forme une boucle ouverte inférieure à 760 , ce système pouvant comporter comme moyen de départ de la zone d'étirage une paire de galets ou duo de galets. L'homme de l'art croyait jusqu'à présent que pour que les fils soient malntenus sans glissement sur chacun des galets d'étirage plusieurs enroulements (boucles) et en général 3 à 6 enroulements de 3600 chacun, étaient nécessaires. Le numéro de février 1978 de la Revue "Chemiefasern/Textilindustries indiquait qu'un angle d'enroulement de 5400 était suffisant à cet article proposait deux trios de galets. Il est par conséquent surprenant de constater qu'un seul enroulement ou boucle inférieur à 360" est suffisant pour maintenir le fil sur le premier galet d'étirage. L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures 1 et 2 du dessin annexé. La figure 2 présente le schéma du trajet du fil selon l'invention et; la figure 1 représente le schéma du trajet du fil selon le procédé connu et décrit dans la demande de brevet Suisse nO 6fi75/79 sus-indiqué. La figure 2 montre une barre de filature 1 d'où sort le fil 3, après avoir été refroidi dans le tunnel de soufflage 2. Au moyen du dispositif 4, on applique sur le fil 3 une préparation de filage. Le galet 6 est entouré par une boucle partielle et le fil est étiré entre ce galet 6 et le duo de galets 5 qui tournent à une vitesse plus grande. Le duo de galets 5 peut entre entouré par plusieurs enroulement ou boucles, en général au nombre de 2 à 5. Le fil étiré est ensuite relaxé thermiquement dans la chambre de traitement 7 et est tourbillonné et enfin bobiné sur le bobinage 8. La figure 2 représente les deux galets du duo de galets 5, l'un au-dessus de l'autre. Ceci constitue seulement un mode de réalisation qui ne limite pas le procédé selon l'invention. Les deux galets du duo de galets 5 peuvent avolr la même action tout en étant placés l'un à caté de l'autre, c'est-à-dire à la m8me hauteur ou formant l'un avec l'autre un angle quelconque.Les constructeur de la machine à filageétirage rapide, disposera la position de ces galets de façon à faciliter le service de la machine, étant entendu que la disposition des galets l'un par dessus de l'autre entratne une longueur plus faible pour la machine, alors que la disposition des deux galets à la mme hauteur permet une moindre hauteur de la machine. Les avantages du procédé selon l'invention sont déterminants aussi bien en ce qui concerne les colts d'installation et d'exploitation de la machine que la facilité pour servir la machine ainsi que la qualité du produit, en particulier en ce qui concerne la régularité de la qualité. Ainsi on peut limiter à un minimum le nombre de galets nécessaires pour traiter un groupe de fils, par exemple quatre ou huit fils. L'enroulement partiel, inférieur à 3600, du galet 6 signifie un service plus facile de la machine et par conséquent des risques moindres de cassure de fils par suited'eretns d'opération par le personnel. On peut également diminuer la longueur du galet 6 par rapport au dispositif usuel ce qui, compte tenu de la vitesse élevée, a une influence favorable sur les coûts d'investissement et d'exploltation, ainsi que sur la durée de vie du galet et de son palier.La qualité de la production et en particulier la régularité de la production estaméliorée par le fait qu'on évite des moyens auxiliaires entraînés de façon peu précise, qu'on utilise exclusivement des galets dont le nombre de tours précis correspond aux exigences formulées. En outre, en évitant les enroulements multiples, on évite les défauts usuels de diminution de la tension du fil qui dimi nue à mesure que le nombre de tours augmente. Ce dernier avantage est particulièrement important dans le cas de fils non étirés très délicats. Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour tous les polymères filables à l'état fondu qu'on peut transformer en multifilaments textiles par le procédé rapide de filage-étirage, en particulier les fils de polyester, de téréphtalate de polyéthylène ou de polyamide tel que le polyamide 6 ou 66 ainsi qu les fils de polyalkylène par exemple polypropylène. Pour le procédé selon l'invention peu importe que l'étirage soit réalisé au moyen de galets froids ou chauffés c'est-à-dire que le galet 6 sur la figure 2 soit chauffé ou non. De même le duo de galets 5 peut etre utilisé froid ou chaud. On a également découvert que la nature de la surface des galets, utilisés peut varier dans de larges limites. Ainsi, on peut utiliser les surfaces usuelles dans lslndustrie des fibres chimiques telles que les surfaces chromées, finement polies ou mates ou bien les surfaces recouvertes de plasma ou polies. Il est surement important pour le procédé selon l'in- vention que l'angle d'enroulement ainsi que la nature de la surface du galet utilisée correspondent aux forces appliquées sur la surface des galets par le frottement.Les forces de frottement appliquées sur les surfaces des galets résultent de la tension d'entrée (Tlj des fils du galet 6 et de la ten selon d'étirage (T2) entre le galet 6 et la paire de galets 5 et on obtient le coefficient T2/T1 qu'on appelle indice de tension de fil R. On utilise à la place de la tension du fil exprimée en cN la tension de fil spécifique exprimée sous forme de quotient eN/dtex. pour simplifier on utilise le titre (dtex) du fil sur la bobine de filage. Lorsqu'on utilise des galets fabriqués en série, dont la surface est recouverte de plasma tel que (UCAR LA-7vendu par UNION CARBIDE, et un angle d'enroulement de 2250 autour du galet 6, l'indice de tension du fil R peut aller Jusqu'à 3,0. Pour des valeurs dépassant 3,0 (exemple 1) on obtent pour le fil, des valeurs d'allongement à la rupture supérieures que par le procédé selon l'invention d'après l'exemple 1. L'homme de l'art sait quten augmentant l'angle d'enroulement autour du galet 6, jusqu'à 2700C et qu'en utilisant des préparations pour filage présentant un frottement supérieur entre les fils et la surface du galet, ainsi qu'en utilisant des surfaces des galets présentant un frottement également supérieur entre le fil et la surface du galet, on peut obtenir des indices de tension de fil supérieurs. Ainsi en utilisant des surfaces chromées très soigneusement polies, on peut obtenir pour l'indice R, des valeurs allant jusqu'à 5,0 sans auton observe une augmentation de l'allongement à la rupture (voir exemple 3). L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples non limitatifs cl-après Exemple 1 (exemple selon l'invention, voir figure 2). Dans un dispositif de filage quadruple, on file à la fois quatre fils à partir de polyamide 6 en fusion, à une température de filage de 2740C et avec une quantité de matière fondue de 20g/minute pour chaque fil sortant de la tête 1. Les fils sont refroidis dans le tunnel 2, par de l'air soufflé à une vitesse de 0,4 m/sec., et lorsque le fil 3 entre dans la machine à étirer-bobiner on le recouvre, au moyen du dlspositif 4, avec une préparation pour filage usuelle. L'application d'huile est de 0,8 % en poids. Le premier galet 6ayant une surface recouverte de plasma (UCAR-LA-7, comme indiqué ci-dessus) présente une vitesse périphérique de 4000 m/minute et le fil forme autour de ce galet un angle de 2250. La paire de galets 5 tourne à une vitesse périphérique de 5520 m/minute et les fils 4 entourant 3 fois la paire de galets. Pour 13 chambre de traitement 7 on 2 utilise de la vapeur saturée à une pression de 1,8 kg/cm2. Enfin les quatre fils sont bobinés à une vitesse de 4980 m/ minute sur un bobinage usuel 8. La tension d'entrée des fils est de 0,5 cN/dtex et la tension d'étirage est de 1,2 cN/dtex. L'indice de tension de fil fil R est de 2,4. Les fils peuvent être bobinés ou former des bobinages stables sans que la formation de la bobine ou le tube de bobine utilisé soit déformée. Aussi bien le galet 6 que la paire de galets 5 ne sont pas chauffés. Le fil bobiné présente une résistance de 5,0 cN/dtex, un allongement à la rupture de 30 %. Le coefficient de variation de l'allongement à la rupture. de chaque bobine est de 4,0 %. Les tricots tubulaires obtenus à partir de ces fils peuvent être teints en une couleur uniforme. Exemple 2 (exemple de comparaison) On procédé dans ltensemble comme dans l'exemple 1, avec la différence qu'en sortant du tunnel de soufflage 2, on applique sur les fils une préparation de filage pour réduire la tension T1. La tension de début du fil est dans cet exemple T1 = 0,3 cN/dtex, la tension d'étirage T2 = 1,0 eN/dtex et l'indice de tension de fil R = 3,3. On peut obtenir à partir de ce fil des bobinages stables. L'allongement à la rupture du fil de 50-55% est trop élevé pour une résistance de 4,0-4,5 cN/dtex, de façon que ce fil ne peut être considéré comme complètement étiré. Exemple 3 (exemple selon l'invention) On procède dans l'ensemble comme dans l'exemple 2, sauf qu'on remplace le galet recouvert de plasma 6, par un galet chromé hautement poli et afin d'élever la tension d'étirage on augmente la vitesse de la paire de galets à 5650 m/ minute. La tension d'entrée du fil reste non modifiée à 0,3 cN/ dtex, la tension de sortie est portée par contre à 1,48 cN/dtex et l'indice de tension de fil R = 4,92. On peut obtenir à partir de ce fil des bobinages stables, de poids important. Le fil a une résistance de 5,2 cN/dtex, un allongement régulier à la rupture de 27%. REVENDICATIONS 1. Procédé, en un stade, pour la production de multifilaments textiles complètement étirés, à parti de polymères à l'état fondu, par un procédé rapide de filage-étirage, au moyen d'un système de galets d'étirage comportant un moyen d'entrée et un moyen de sortie, caractérisé par le fait qu'on utilise comme moyen d'entrée dans la zone d'étirage un galet sur lequel le fil ou le groupe de fils forme une boucle ouverte inférieur à 3600, ce système pouvant comporter comme moyen de départ de la zone d'étirage une paire de galets. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étirage est réalisé à la température ambiante. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise un étirage à chaud, en chauffant le galet d'entrée dans la zone d'étirage ou qu'on utilise pour le chauffage des fibres un autre dispositif de chauffage entre le galet et la paire de galets. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour stabiliser thermiquement les fils, la paire de galets peut être chauffée ou qu'on réalise le traitement thermique dans une zone de relaxation formée par une deuxième paire de galets ou bien que le traitement thermique s'effectue avant le bobinage. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le galet d'entrée dans la zone d'étirage est entouré partiellement par le fil ou le froupe de fils, ces derniers formant un angle d'enroulement d'au moins 1800 et de préférence de 2250C. 6. Dispositif pour la mlse en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisé par un galet ou rouleau d'entrée 6 et par une paire de galets 5 disposée à la suite du galet 6.