Brevet FR2514791A1 — publié le 19830422

L'invention concerne un procédé de fabrication de mèches de fils ou fibres discontinues en matière plastique notamment en polyester, lesquels fils ou fibres sont produits par filage au fondu et, en constiuan des ?aisceaux de fils, sont extraits de leurs postes de filage ou filières avec une vitesse d'extraction prédéterminée, sont refroidis et provisoirement déposés avec un allongement permanent relativement grand puis, au cours des opérations suivantes sont chauffés, étirés à un allongement permanent prédéte- miné, thermofixês et subissent dans un convertisseur un effilochage et un crêpage ou frisage. On connaît un tel procédé dans lequel le dépôt des faisceaux de fils, extraits de leurs postes de filage et refroidis, s'effectue selon le principe du tourniquet, ce qui n'autorise qu'un étirage, ou encore une préorientation, des fils individuels limité(e) car les faisceaux de fils ne peuvent être déposés qu'avec une vitesse d'extraction - n'excédant pas 2000 m/min au maximum Comme on le sait, l'étirage, donc la préorientation, des différents fils, dépend de la biréfrinrgence, laquelle dépend à son tour de la vitesse de filage ou vitesse d'extraction La biréfrin- gence désigne la différence d'indice de réfraction dans la direction longitudinale et la direction transversale du fil. Les faisceaux de fils déposés selon le procédé de fabrica- tion connu sont régulièrement rassemblés en câbles et complètement orientés au cours de la suite des opérations. "Complètement orienté" implique"étirage à un allongement permanent de 18 % à 30 %"' Pour cela, il faut un traitement intermédiaire des câbles dans une installation d'étirage et crêpage ou frisage Dans cette installation, les câbles passent d'abord par plusieurs mécanismes d'étirage avec dispositifs chauffants interposés, puis par un lavage et un séchage, et parviennent enfin dans un dispositif de frisage et sont thermofixés Après thermof 4 xation du crê- page ou frisage, les câbles complètement orientés sont dé- posés dans des cartons Ces cartons sont alors amenés à un convertisseur or, tout en conservant le parallélisme des fils, il y a, sous allongement longitudinal, formation de mèche de fils ou de fibres synthétiques par effilochage et crêpage Le crêpage des câbles dans ' ta at O. d'étirage et crêpage précédant e corvertisseur est néces- saire pour empêcher un emmêlement des fils au cours du dé- Cot suivant, donc pour que les fils dans les câbles conservent leurs positions parallèles, sinon l'effil$chage des câbles pour donner de parfaites mèches de fils ou fibres serait impossible Ce procédé de fabrication connu est coûteux par les installations et les opérations qu'il exige, puisqu'il faut interposer l'installation mentionnée pour l'étirage SQ et le crêpage afin d'obtenir l'orientation complète des câbles ou de leurs fils avec un allongement permanent de 18 à 30 %, pour le precessus d'effilochage. On connait en outre un procédé de fabrication de fil texturé, en polyester, dans lequel des fils de polyester filés au fondu et extraits de filières en étant soummis à un refroidissement subissent un étirage et une texturation par fausse torsion, laquelle est thermofixée Dans ce pro- cédé connu, des faisceaux de fils orientés non étirés, ayant une faible cristallinité, ces faisceaux étant obtenus par extraction des fils de polyester des filières avec une vitesse d'au moins 2750 m/min, subissent, au cours de la texturation avec étirage et fausse torsion, un allongement à un rapport de plus de 1:1,3 à 1:2 La thermofixation s'effectue à plus de 200 C Cela a pour but d'éviter les ruptures de fil Ces dispositions connues n'ont eu aucune influence décisive sur les problèmes concernant la produc- tion de mèches en fils de polyester. L'invention a pour but de parvenir à un procédé et a un dispositif permettant de fabriquer, de façon particu- lièrement rationnelle et économiquement avantageuse, des mèches faites de fils de matière plastique, notamment de polyester, filés au fondu. Selon l'invention, ce résultat est obtenu, avec un procédé du genre mentionné au début, par le fait que les faisceaux de fils déposés, ayant un fort allongement perma- nent, sont amenés sans traitement intermédiaire au convertisseur dans lequel ils sont chauffés à une tempéra- ture prédéterminée, étirés audit allongement permanent pré- déterminé et thermofixés, puis effilochés Ce n'est qu'à la suite du processus d'étirage-effilochage que les faisceaux sont en plus crêpés ou frisés afin d'obtenir une liaison intime des fibres dans la mèche préparée selon l'invention. Cette mèche peut aussi être constituée de plusieurs faisceaux (de fils) rassemblés en un câble, tout aussi bien que de plusieurs tels câbles réunis en un câble multiple L'expres- sion "sans traitement intermédiaire" signifie, dans le cadre de l'invention, qu'il n'y a aucun étirage, crêpage ou frisage avec thermofixation, dans une installation d'é- tirage et crêpage séparée, avant que les faisceaux de fils déposés soient présentés au convertisseur Ainsi, l'inven- tion implique de renoncer à ce traitement intermédiaire séparé qui, dans l'art antérieur, est absolument nécessaire. L'invention tire parti de la reconnaissance du fait que l'étirage des fils, donc leur orientation complète dans le faisceau à traiter, peut s'effectuer dans le convertisseur proprement dit, par conséquent dans le cadre d'un processus d'étirage-effilochage continu au cours duquel on passe pra- tiquement sans discontinuité de l'étirage et thermofixation à l'effilochage Il n'est alors plus nécessaire de procéder à un stockage intermédiaire des faisceaux de fils et il n'y a plus besoin ni du crêpage ou frisage qu'implique un tel stockage intermédiaire, ni de la thermofixation pour conser- ver le parallélisme des fils en vue de-l'effilochage Par suite, l'invention permet aussi de renoncer à l'interposi- tion d'une installation d'étirage et crêpage séparée. Présentés au convertisseur avec un allongement permanent relativement grand, les faisceaux de fils subissent d'abord dans le convertisseur, un échauffement à une température prédéterminée afin d'obtenir par l'opération d'étirage, l'orientation des macromolécules ou cristallites dans la direction longitudinale des fils Il en résulte une paral- lélisation pratiquement totale des macromolécules, ce qui a pour effet que les forces intermoléculaires deviennent particulièrement efficaces et sont la cause d'exellentes caractéristiques mécaniques des fils Une orientation complète des faisceaux n'est donc obtenue que dans le con- vertisseur, immédiatement avant la zone d'effilochage pro- prement dite. D'autres caractéristiques essentielles de l'-nven- tion sont indiquées ci-après C'est ainsi que l'invention prévoit que les faisceaux sont extraits avec une vitesse d'extraction de 2000 à 5000 m/min et sont déposés en spires. Grâce à cette extraction à vitesse accrue, on obtient dès avant l'entrée dans le convertisseur une pré-orientation optimale des faisceaux ou encore de leurs fils, tout en ayant un allongement permanent réduit en conséquence C'est ainsi que, selon le vitesse d'extraction choisie, les fais- ceaux peuvent être présentés au convertisseur avec un al- longement permanent de 70 à 350 % L'allongement permanent est d'autant plus faible que la vitesse d'extraction est plus grande Des vitesses d'extraction aussi élevées ne peuvent pas être atteintes si les faisceaux sont déposés selon le principe du tourniquet comme dans les procédés connus dans l'art antérieur Un allongement permanent aussi faible que possible implique des forces d'étirage relative- ment petites pour l'orientation complète des faisceaux dans le convertisseur et, à cet égard, on peut adopter, pour la zone d'étirage au sein de l'installation, un dimension- nement très inférieur à celui que doit avoir l'installation d'étiragecrêpage nécessaire avec les procédés connus Pour favoriser l'orientation permanente nécessaire, afin d'obte- nir une orientation complète, et par conséquent l'allonge- ment permanent prédéterminé, l'invention prévoit qu'après leur entrée dans le convertisseur les faisceaux de fils sont d'abord échauffés à une température de 60 C à 120 'C puis sont étirés et thermofixés à une température de 600 C à 1400 C. L'invention prévoit en outreque, dans la zone d'étirage et thermofixation, les faisceaux de fils sont étirés à un al- longement permanent de 15 % à 45 %, de préférence de 18 à 30 %. Au cours de l'ensemble du processus d'étirage, les faisceaux sont étirés à un rapport de 1:8 à 1:15, selon la vitesse d'extraction adoptée Pour faciliter les processus d'étira- ge, on peut conférer aux faisceaux non étirés un coefficient de frottement fil/métal inférieur à 0,3, compris de préfé- rence entre 0,12 et 0,24. Un convertisseur ayant, dans la zone d'entrée des faisceaux de fils, au moins deux mécanismes pour tendre les faisceaux, et comportant ensuite des zones d'effilochage et de crêpage ou frisage, est, lorsqu'il convient pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, caractérisé par le fait qu'un dispositif chauffant, pour échauffer le faisceau tendu, est disposé entre les deux mécanismes tendeurs, par le fait que le dernier de ceux-ci est suivi d'au moins un mécanisme étireur disposé de façon qu'il y ait une zone d'étirage, et par le fait qu'à cette zone d'étirage est con- jugué un dispositif chauffant pour que celle-ci soit en même temps une zone de thermofixation du faisceau étiré Un convertisseur-effilocheur ou convertisseur-étireur-effilocheur ainsi constitué se distingue par sa tructure compacte et fonctionnelle et remplace complètement l'installation inter- calaire supplémentaire, d'étirage et crêpage, qui serait nécessaire autrement et qui doit d'ailleurs également ac- compagner un convertisseui-effilocheur de construction classique. Les avantages atteints par l'invention résident pour l'essentiel dans le fait qu'elle aboutit à un procédé et un dispositif qui assurent une fabrication particuliè- rement rationnelle et économique de mèches de fils ou fibres synthétiques à partir de fils, notamment de fils en polyester, filés au fondu Le procédé selon l'invention permet de pro- duire effectivement des mèches en polyester plus rapidement et beaucoup plus économiquement qu'auparavant, et cela en obtenant une qualité parfaite. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure i représente schématiquement une instal- lation de filage connue, pour produire des faisceaux de fils - de polyester. La figure 2 est une représentation schématique d'un convertisseur selon l'invention, disposé en aval de l'instal- lation de filage. Pour l'essentiel, l'installation représentée sur les figures comporte une extruaeuse 1 pour la fusion de po- lymère-polyester qui, par une conduite 2, est amené a des filières ou postes de filage, 3 Les faisceaux 4 de fils obvenus en chacun de ces postes 3 sont extraits de ces der- niers avec une vitesse d'enlèvemen t ou vitesse d'extraction donnée, refroidis dans des gaines de souffage 5, préparés sur une machine à filer 6 (également appelée "banc extrac- teur") et éventuellement rassemblés en un câble Un disposi- tif de mise en pot 7, agencé près de la machine 6, dépose les câbles ou les faisceaux en spires Les pots garnis 8 fournis par ce dispositif sont amenés à une machine conver- tisseuse 9 comportant, dans la zone 10 d'entrée des faisceaux de fils, au moins deux mécanismes tendeurs 11 a, lb suivis d'une zone d'étirageeffilochage 12, 15 et d'une zone de crêpage ou frisage, 3 Entre les deux mécanismes tendeurs ila et 11 b, il y a un dispositif chauffant 14 servant à échauffer le faisceau tendu 4 Le dernier tendeur lib ("dernier" dans le sens de progression du faisceau) est suivi d'au moins un mécanisme étireur 16, de façon à cons- tituer une zone d'étirage 15 Pour assurer la thermofixation du faisceau étiré 4, un dispositif chauffant 17 est associé à la zone d'étirage 15 de façon que celle-ci soit en même temps une zone de thermofixation A cette zone d'étirage et thermofixation 15 se raccorde une zone d'effilochage 12 à laquelle succède enfin la zone de crêpage 13 Dans le con- vertisseur selon l'invention, on peut aussi, au lieu des faisceaux de fils 4, transformer du câble de filature ou du câble multiple, le câble de filature étant constitué de plusieurs faisceaux de fils et le câble multiple de plusieurs câbles Les mécanismes tendeurs lia, lb servent à précon- traindre les faisceaux de fils 4, tandis que le dispositif chauffant y affèrent sert à favoriser l'orientation rési- duelle, afin que l'orientation résiduelle choisie soit effectivement atteinte dans la zone d'étirage suivante, 15. Dans la zone de tension, il y a échauffement du faisceau 4, ou encore de ses fils, avec des températures comprises dans la plage de 60 C à 120 C Ensuite l'étirage et la ther mofi- xation du faisceau 4, ou encore de ses fils, ont lieu dans une plage de température comprise entre 60 C et 140 C Ainsi, l'orientation permanente ou comnète et, par suite, l'al- longement permanent prédéterminé sont atteints pour le proces- sus d'effilochage C'est donc selon des modalités différentes de celles des procédés de fabrication connus que les fais- ceaux de fils 4 sont soumis à l'étirage puisqu'ils ne sont alors pas crêpés Ce n'est qu'après étirage que s'effectue, de façon connue, un crêpage ou frisage de la mèche de fils ou de fibres synthétiques, afin d'obtenir une liaison inti- me entre fils ou fibres. A titre d'exemple, un faisceau 4 de fils de polyes- ter a été transformé en mèche Après tirage-extraction, les fils de cette mèche présentaient les valeurs textiles suivantes titre individuel 9,3 den Résistance - 1,36 g/den Allongement résiduel 323 % Pour la conversion, les valeurs suivantes ont été établies: Quantité par unité de longueur entrante 79,3 g/den Etirage dans la zone d'allongement 1:2,9 Température de chauffage 90 C Etirage dans la zone d'étirage-effilochage 1:3,2 Quantité par minute de longueur sortante 8,6 g/m. 14791 REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication de mèches c e fils en ma- tière plastique, notamment en polyester, qui sont produits par filage au fondu et qui, en constituant des faisceaux de fils, sont extraits de leurs postes de filage avec une vitesse d'extraction prédéterminée, sont refroidis et pro- visoirement déposés avec un fort allongement permanent et, au cours des opérations suivantes, sont chauffés, étirés à un allongement permanent prédéterminé, thermofixés et sont soumis dans un convertisseur à un processus d'effilo- chage et de crêpage ou frisage, ce procédé étant caractéri- sé par le fait que les faisceaux de fils déposés, ayant un fort allongement permanent, sont amenés sans traitement intermédiaire au convertisseur dans lequel ils sont chauf- fés à une température prédéterminée, étirés audit allonge- ment permanent prédéterminé et thermofixés, puis effilochés. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les faisceaux de fils sont extraits avec une vitesse d'extraction de 2000 m/min à 5000 m/min et sont déposés en spires. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que c'est avec un allongement permanent de 70 % à 35 % que les faisceaux de fils sont présentés au convertisseur. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'après leur entrée dans le convertisseur, les faisceaux de fils sont échauffés à une température comprise entre 600 C et 120 %G et, après cela, subissent sous une température de 600 C à 1400 C - un étirage et une thermofixation. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, dans la zone d'étirage et thermofixation, les faisceaux de fils sont étirés à un allongement permanent de 15 % à 45 %, de pré- férene 18 % à 30 %. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'au cours de l'étirage les faisceaux sont étirés à un rapport compris entre 1:8 et 1:15. 7 Procédé selon l'une quelconque des revend cations 1 à 6, carat risé par le fait qu'un coefficient de frot- tement Fil/métal inférieur à 0,3, de préférence compris entre 0,1 et 0,24, est conféré aux faisceaux de fils non étirés. 8 Convertisseur pour mettre en oeuvre le procédé selon l'urr quelconque des revendications précédentes, comportant, dans la zone d'entrée du ou des faisceaux de fils, au moins deux mécanismes tendeurs et, après ces derniers, une zone d'effilochage ainsi qu'une zone de cre- page ou frisage, ce convertisseur étant caractérisé par le fait qu'un dispositif chauffant ( 14), pour échauffer le faisceau tendu ( 4), est disposé entre les deux mécanismes tendeurs (lla,llb), par le fait que le dernier ( 11 b) de ceux-ci est suivi d'au moins un mécanisme étireur ( 16) dis- posé de façon qu'il y ait une zone d'étirage ( 15), et par le fait qu'à cette zone d'étirage ( 15) est associé un disposi- tif chauffant ( 17) pour que celle-ci soit en même temps une zone de thermofixation du faisceau ( 4) étiré.