Brevet FR2550231A1 — publié le 19850208

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de fibres de polypropylène ayant des propriétés d'étirage à la sortie de la filière, nettement améliorées par rapport à ce qui est actuellement rencontré. Il est bien connu que les fibres de polypropylène ont depuis plusieurs années de nombreuses applications, comme notamment les tissus non tissés, les tapis et autres analogues. Dans les procédés usuels de fabrication de fibres, on introduit le polypropylène à l'état fondu dans une filière à plaques, comportant un nombre élevé d'orifices entre 2000 et 20000 environ Le polypropylène est introduit dans cette filière afin de lui donner la forme de fils Ces 15 fils sont ensuite étirés en continu dans un four disposé horizontalement et chauffé entre 90 et 160 C Les taux d'étirage normalement pratiqués se situent entre 100 et 300 % Il est également bien connu qu'un faible taux d'étirage produira une fibre avec une élongation résiduelle 20 élevée, mais nécessite également d'entrer dans le four horizontal avec un fil de diamètre plus fin pour arriver au nombre de deniers souhaité, ce qui nécessite un étirage plus important de la matière à la sortie de la filière à plaques. Les propriétés d'étirage des fils traversant ces orifices dépendent notamment de la nature à l'état fondu des fils du polypropylène et en particulier de la dispersion du poids moléculaire de celui-ci De plus, les fibres peuvent être étirées soit vers le haut, soit vers le bas, 30 selon le procédé choisi, ou encore selon la vitesse de défilement choisie, les plus grandes vitesses étant atteintes en étirage vers le bas. A l'heure actuelle, les polypropylènes utilisés dans la fabrication des fibres ne présentent pas une viscosité élongationnelle suffisante, c'està-dire une viscosité telle qu'il y a possibilité de former un fil à grande vitesse avec le matériau fondu, et qui permette d'étirer ce fil de manière adéquate afin d'obtenir des fibres de 1,5 denier, dans le cas d'un étirage vers le haut, à une vitesse d'environ 50 m/minute. Dans le cas d'un étirage vers le bas, les polypropylènes usuels ne permettent pas d'atteindre des vitesses de défilement élevées, de l'ordre de 500 m/minute. En vue de pallier cet inconvénient, on a déjà proposé d'introduire des peroxydes dans les compositions de polypropylène Cependant, ce procédé n'a pas conduit à des résultats favorables en cas d'étirage vers le haut, car la viscosité de la composition était bien trop basse pour pouvoir en former un fil De plus, la matière con15 tenant ces peroxydes est partiellement dégradée, c'est-àdire qu'elle a en particulier un indice d'écoulement élevé et une viscosité très faible, ce qui n'est pas toujours intéressant pour certaines applications ultérieures. Il existe donc un besoin pour un procédé de fabri20 cation de fibres de polypropylène ayant des propriétés d'étirage améliorées. -La présente invention a d'abord pour but de remédier aux inconvénients énoncés ci-desssus. Elle a pour objet un procédé de fabrication de fibres de polypropylene qui permette une extrusion aisée des fils vers le haut ou vers le bas, tout en conservant aux fibres une élongation résiduelle acceptable. En particulier, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication de fibres de polypropylene 30 à bas denier généralement compris entre 5 et 1 denier. Le procédé de la présente invention pour la fabrication de fibres de polypropylène à propriétés d'étirage améliorées est caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans du polypropylène de 0,01 à 0,5 % en poids basé 35 sur le poids de polypropylene, d'isocyanurate de tris ( 3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), et d'effectuer l'extru- sion à une température comprise entre 220 C et 280 C. Le polypropylène utilisé dans le procédé de l'invention est un homopolymère cristallin de propylène, pouvant éventuellement contenir des agents nucléants. Ce polypropylène cristallin est obtenu par polymérisation en présence d'un catalyseur stéréospécifique. On a remarqué d'une manière inattendue que si l'on introduit de 0,01 à 0, 5 % en poids de 1,3,5-triazine10 2,4,6 ( 1 H, 3 H,5 H)-trione, -1,3,5tris-3,5 bis ( 1,1-diméthyléthyle)-4-hydroxyphényle-méthyle, plus communément appelé isocyanurate de tris( 3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), les propriétés de viscosité élongationnelle du polymère sont nettement améliorées, que l'on effectue l'étirage des fils extrudés vers le bas ou vers le haut. On a cependant remarqué que les meilleurs résultats étaient obtenus lorsqu'on utilisait de 0,05 à 0,2 % en poids de ce composé. Lorsque l'on utilise des quantités inférieures 20 à 0,01 % en poids par rapport au polypropylène, on ne remarque aucun effet significatif; d'autre part, l'utilisation de quantités supérieures à 0,5 % en poids s'apporte pas de bénéfice supplémentaire. Lorsque l'on a effectué un étirage des fils ex25 trudés vers le haut, on est parvenu à former des fibres de 3 deniers ayant une élongation résiduelle aussi élevée que 250 % et des fibres de 1,5 denier ayant encore une élongation de 100 %, ce qui est totalement inattendu, compte tenu du fait que ce résultat est obtenu avec des 30 orifices de la filière d'extrusion ayant un rapport L/D de 2, car avec des compositions usuelles extrudées sur ces mêmes plaques, donc ayant le même L/D, on obtient de nombreuses ruptures de fil à cet étirage. Bien que l'on ne soit pas lié par la théorie avancée, on peut cependant supposer que l'introduction d'un composé tel l'isocyanurate de tris( 3,5-di-t-butyl-4- -4 hydroxybenzyl) a une influence sur la dispersion du poids moléculaire du polypropylene De plus, ce composé permet de contrôler la dite dispersion au moyen de la température à laquelle on amène la matière qui doit être traitée dans la filière. On a d'ailleurs constat é-que l'on pouvait réaliser le procédé de l'invention lorsque l'on extrude la matière dansla filière à une température comprise entre 220 et 280 C Plus particulièrement, lorsque l'on effectue un étirage des fils extrudés vers le haut, on réalise l'extrusion à une température comprise entre 220 et 250 C, de préférence comprise entre 230 et 250 C, tandis que lorsqu'on effectue un étirage vers le bas, 15 on réalise l'extrusion à une température comprise entre 220 et 280 C, de préférence comprise entre 230 et 2600 C. Les basses températures sont généralement utilisées pour fabriquer des fibres de denier élevé. Les exemples suivants sont donnés afin de mieux 20 illustrer le procédé de la présente invention, mais sans pour autant en limiter la portée. Exemple 1 On a introduit 0,15 partie en poids d'isocyanurate de tris( 3,5-di-tbutyl-4-hydroxybenzyl) dans 100 parties d'un homopolymère de propylène ayant un indice d'écoulement de 25 g/10 min mesuré à 230 C sous une pression de 2,16 kg selon la méthode ASTM D-1238. On a ensuite introduit ce mélange dans une filière d'extrusion à une température de 230 C Les fibres les 30 plus fines que l'on a obtenues avaient 3 deniers, en étirage vers le haut, à une vitesse de 50 m/minute, et une élongation résiduelle de 100 % Le rapport L/D des orifices de la plaque de la filière était de 2. A titre de comparaison, on a passé un polypropylène contenant 0,05 % d'un péroxyde usuel Avec ce polypropylène il n'a jamais été possible, en étirant vers le haut, d'obtenir des fibres de 3 deniers. Exemple 2 On a introduit 0,05 parties en poids d'isocyanurate de tris( 3,5-di-tbutyl-4-hydroxybenzyl) dans 100 parties du polypropylène utilisé dans l'exemple 1. On a ensuite introduit ce mélange dans une filière d'extrusion à une température de 250 C On a ainsi fabriqué par étirage vers le haut, à une vitesse de 50 m/minute, des fibres de 3 deniers ayant une élongation résiduelle de 250 %, ainsi que des fibres de 1,5 denier ayant une 15 élongation résiduelle de 100 %. Dans cet exemple, il a été possible de produire des fils plus fins à la sortie de la filière, ce qui a permis d'utiliser des taux d'étirage plus faibles lors du passage dans le four horizontal. Le rapport L/D des orifices de la plaque de la filière était de 2. On a également observé 1 casse par heure avec la fiière utilisée qui comportait 180 000 orifices. Exemple 3 On a préparé le même mélange que celui décrit dans l'exemple 2. On l'a ensuite extrudé à une température de 260 C dans une filière d'extrusion à étirage vers le bas. On a ainsi fabriqué des fibres de 1,5 denier avec 30 une vitesse de défilement d'environ 500 m/min. Le nombre de casses par heure avec la filière utilisée qui comportait 12 000 orifices n'a jamais dépassé 3. -6 Revendications: 1 Procédé de fabrication de fibres de polypropylène à propriétés d'étirage améliorées, caractérisé en ce qu'il 5 consiste à introduire dans du polypropylène de 0,01 à 0,5 % en poids, basé sur le poids de polypropylène, d'isocyanurate de tris( 3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) et d'effectuer l'extrusion du polypropylene à une température comprise entre 220 et 280 O C. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit dans le polypropylene de 0,05 à 0,2 % en poids, basé sur le poids de polypropylene, d'isocyanurate de tris( 3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl). 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'on effectue l'extrusion à une température comprise entre 220 et 250 C, de préférence entre 230 et 250 C, lorsque l'on effectue un étirage vers le haut. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'on effectue l'extrusion à une température comprise entre 220 et 280 C, de préférence entre 230 et 260 C lorsque l'on effectue un étirage vers le bas. Fibres de polypropylène obtenues selon le procédé décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 4.