Brevet FR2659669A1 — publié le 19910920

-1- La présente invention concerne un fil à aspect filé de fibres à base de polyamide. Les filés de fibres sont recherchés pour leur toucher plus naturel que les fils continus artificiels ou synthétiques pour être tranformés en tissus ou tricots, ces derniers étant teints et traités ultérieurement pour donner naissance principalement à des articles vestimentaires. Pour la fabrication d'un filé de fibres classique on utilise des procédés li conventionnels de filature type coton, laine peignée ou cardée ou des procédés moins conventionnels tels que le procédé de filature à bouts libérés (open-end) Mais ces procédés mettent en oeuvre un matériel important et de nombreuses phases de transformation pour aller de la fibre au filé de fibres. De plus, pour des raisons économiques, il est intéressant d'intégrer au maximum les processus de transformation auxquels le fil est soumis et de pouvoir livrer au transformateur un fil directement utilisable. Afin de modifier l'aspect des fils continus, différents procédés ont été utilisés tels que le frisage, la texturation par moyen mécanique ou pneumatique, la fabrication de fils de section spéciale, mats ou mi-mats, etc Toutefois les résultats pour certaines applications ne donnent pas satisfaction. Quelques brevets décrivent l'obtention de filseà aspect modifié ou fantaisie à partir de fils continus C'est le cas des brevets français publiés sous les numéros FR 2004868, 2179971 et 2208406 qui décrivent un fil à âme comprenant des fils d'âme continus à fausse torsion fixée et des fils de gaine entourant l'âme sous forme d'hélices dont le sens s'inverse le long du fil Mais de tels fils présentent un effet crêpe et non un aspect filé de fibres semblables aux filés de fibres naturels De ce fait leur toucher est rèche et peu fibreux. Le brevet américain N O 4845934 décrit un fil multifilamentaire contenant deux types de brins de titre différent, le titre total du fil étant d'au moins 100 fois égal au titre au brin le plus fin qui lui-même est inférieur à 1 dtex Ce fil sans torsion ni entrelacement ne peut pas posséder de -2- cohésion suffisante pour permettre la travaillabilité sans incident de marche tant en tissage qu'en tricotage. La demande internationale de brevet publiée sous le no WO 89/4389 décrit également un fil à âme comportant deux sortes de brins différents et présentant des parties o la gaine forme des hélices inversées autour des fils d'âme, des parties entremêlées et des parties ouvertes, le rapport de la longueur des parties ouvertes et celles des parties fermées étant d'au moins 0,5 Mais ce fil possède un facteur de cohésion ( 40 à 80 parties 1 o fermées au mètre) trop faible pour permettre une bonne travaillabilité ultérieure. L'EP no 349651 concerne un fil âme-gaine fausse torsion comprenant des filaments de titre au brin et d'allongement différents, présentant des parties entrelacées, des parties ouvertes et des parties entrecroisées, la longueur des parties ouvertes et des parties entrecroisées se trouvant dans un rapport de 1,5 à 4 Mais un tel fil présente l'inconvénient d'utiliser pour la gaine des filaments de titre au brin très faible ( exempts de défauts. La présente invention concerne un fil à aspect filé de fibres permettant l'obtention d'articles textiles possédant des caractéristiques de toucher et d'aspect sensiblement identiques à ceux obtenus à partir de filés de fibres naturels Gràce, entre autres, à son facteur de cohésion important il est très facile à travailler tant en tissage qu'en tricotage Il présente donc un intérêt industriel et économique important. Plus particulièrement, l'invention concerne un fil à aspect filé de fibres, exempt de torsion ou d'hélice, constitué de deux populations de filaments différents par le titre, le nombre de brins et l'orientation, présentant une alternance aléatoire de parties frisées volumineuses et de parties resserrées de longueurs différentes, les parties resserrées étant à la fois entrelacées et entremêlées, le facteur de cohésion étant compris entre 90 et noeuds au mètre, de préférence 110 à 130, le module de Young étant compris entre 100 et 150 c N/tex, et la différence d'orientation entre les -3- deux populations de brins, mise en évidence par la mesure du module sonique, est comprise entre 25 et 50 c N/tex. Le long d'un même fil, le rapport des longueurs 11/12 entre les longueurs des parties volumineuses et celles des parties resserrées est comprise entre 0,6 et 20 et le rapport des diamètres dl/d 2 entre les diamètres des parties volumineuses et des parties resserrées est compris entre 1,3 et 8. Les fils à aspect fibres selon la présente invention présentent également la particularité d'être constitués de filaments individuels qui possèdent une forme hexagonale sensiblement régulière visible en coupe sur les deux populations de brins. Un des éléments essentiels du fil à aspect filé de fibres selon l'invention (appelé "FAF" dans le courant de la description) est constitué par le facteur de cohésion du fil compris entre 90 et 140, de préférence 110 et 130 noeuds/métre mesuré visuellement par comptage sous une prétension de 100 mg, qui donne au fil une excellente cohésion permettant une bonne travaillabilité tant en tissage qu'en tricotage, quel que soit le type de métier utilisé Par ailleurs les points de cohésion, ou noeuds, sont des parties à la fois entrelacées et entremêlées ne formant ni boucle, ni hélice sur le fil FAF; ces points de resserrement conservent également le toucher doux du reste du fil et ne présentent pas de collurage du à la température Ils sont placés à une distance les uns des autres aléatoire le long du fil; ils peuvent par exemple être distants entre eux de 2 à 19 mm environ. Si le facteur de cohésion est inférieur à 90 noeuds/m, on observe sur les tissus obtenus à partir des fils la présence de défauts appelés "douppions" dus au refoulement des filaments de faible titre au brin sur les filaments de titre au brin plus élevé en formant une accumulation de matière indésirable Ils se groupent alors au début et en fin de trame et s'accumulent sur les lisières du tissu Les douppions apparaissent en teinte plus foncée sur les tissus. Inversement si le facteur de cohésion est supérieur à 140 noeuds/m, le fil comporte trop de parties fermées, le tissu présente alors des parties creuses indésirables plus ou moins importantes et le tissu manque de gonflant. -4- Le fil FAF selon la présente invention présente un module de Young faible compris entre 100 et 150, de préférence 100 à 120 c N/tex Le module de Young E est égal à la tangente de l'angle que fait la courbe de traction avec l'axe des allongements E représente le rapport = Force spécifique AI unitaire correspondant 1 o obtenu au départ de la courbe force/allongement, 1 étant la longueur de l'éprouvette à l'instant t auquel correspond le titre réel, et Io la longueur initiale de l'éprouvette. La courbe force/allongement est tracée au moyen d'un dynamomètre de marque "INSTRON 1122 " Le faible module de Young des fils contribue à donner aux articles textiles obtenus à partir des fils FAF selon l'invention un toucher particulièrement doux. Le fil FAF selon l'invention est constitué de deux populations de filaments d'orientation différente évaluée par la mesure du module sonique qui consiste à mesurer le changement de phase électrique causé par les variations de longueur d'onde mécanique longitudinale d'un fil qui défile entre une sonde émettrice (fréquence 6750 cycles/s) et une sonde réceptrice. Ces changements de phase, par une simple relation, représentent directement les changements de la vitesse du son qui sont par des relations bien connues l'image des changements de module. Le module sonique ou dynamique est directement proportionnel au carré de la vitesse du son dans l'échantillon par la densité de la matière. Module sonique (c N/tex) = 10-4 C 2 C en m/s La différence de module sonique entre les deux sortes de brins est comprise entre 25 et 50 c N/tex, de préférence 30 à 40 c N/tex. La différence d'orientation des fils correspond à une différence de vitesse de filage des fils alimentaires. -5- Les figures 1 et 2 montrent des photographies du fil FAF selon l'invention, comportant des parties frisées volumineuses de longueurs irrégulières en alternance aléatoire avec les points de cohésion à la fois entremélés/entrelacés. Le long d'un même fil le rapport de longueurs 11/12 entre les parties volumineuses et les points de cohésion est compris entre 0,6 et 20 et le rapport dl/d 2 des diamètres est compris entre 1,3 et 8, les valeurs étant mesurées visuellement sur une moyenne de 50 mesures. 1 o De préférence les parties volumineuses possèdent une longueur 1 l comprise entre 2,25 et 15 mm et un diamètre compris entre 0,8 et 1,9 mm. De préférence les points de cohésion ont une longueur comprise entre 0,5 et 3,6 mm et un diamètre compris entre 0,18 et 0,59 mm. D'après les fig 1 et 2, il est difficile de distinguer les fils de titre fort des fils de plus faible titre, même dans les parties ouvertes, de sorte qu'il est difficile de distinguer dans ce fil, des brins d'âme et des brins de gaine. Les fils FAF selon l'invention sont constitués de filaments de faible titre au brin, compris entre 1 et 2,5 dtex présents à raison de 20 à 100 et des filaments de titre au brin plus fort, compris entre 3 et 5 dtex, présents à raison de 7 à 40 brins. La combinaison entre le titre au brin et le nombre de brin constitue une composante importante pour l'obtention de fil FAF possédant à la fois le toucher, le volume et la tenue recherchés sur les articles textiles terminés. Les fils FAF ainsi obtenus possèdent un retrait faible à l'eau bouillante, généralement compris entre 2 et 4 % favorisant la bonne travaillabilité des fils et facilitant les conditions d'usage sur les articles textiles terminés. La mesure du retrait du fil consiste à déterminer la variation de longueur d'une éprouvette de fil sous prétension de 200 mg/dtex après un traitement thermique de 15 mm dans l'eau bouillante. Retrait % = Longueur initiale Longueur après traitement thermique x 100 Longueur initiale -6- Les brins individuels constitutifs du FAF possèdent, en coupe, une forme d'hexagone sensiblement régulier, qu'il s'agisse de titres forts ou de titres faibles, ce qui contribue à leur conférer un toucher particulièrement doux. Les fils FAF selon l'invention sont obtenus selon un procédé d'étirage co-texturation simultanée (cf Fig 3), de manière classique, de deux fils alimentaires filés à des vitesses différentes généralement à base de polyamide, de préférence le polyhexaméthylène adipamide ou les copolyamides contenant au moins 85 % d'unités hexaméthylène adipamide et jusqu'à 15 % d'autres unités obtenues en remplaçant, par exemple l'acide adipique de départ par un autre diacide tel que téréphtalique, sébacique, etc, ou en remplaçant les deux monomères par du caprolactame par exemple. Les polyamides de départ peuvent également contenir des additifs tels que des agents matifiants, des agents stabilisants vis-à-vis de la lumière, ou vis-à-vis de la chaleur, et de l'oxydation, des additifs destinés à réduire l'accumulation des charges statiques ou modifier l'aptitude à la teinture, etc L'un des fils alimentaires est obtenu à une vitesse généralement comprise entre 1700 et 2200 m/min, l'autre à une vitesse de 4000 à 5000 m/min environ, ce qui leur confère la différence d'orientation requise Les fils alimentaires sont texturés à un taux d'étirage classique adapté pour la texturation friction conventionnelle des fils préorientés, c'est à dire généralement entre 1,25 et 1,35 X avec un réglage du four à 200-2300 C Le fil texture est ensuite entrelacé au moyen d'une buse d'entrelacement donnant au fil un facteur de cohésion de 90 à 140 noeuds/mètre puis est surhuilé par une huile de texturation du commerce. Le fil FAF selon l'invention possède des propriétés remarquables en ce qui concerne le toucher, le volume, la tenue et le confort Il possède également une bonne travaillabilité Il permet l'obtention d'articles textiles possédant des caractéristiques de toucher et d'aspect voisins de celles des filés de fibres naturels tel que le coton. En particulier ces fils sont avantageusement utilisés pour des articles destinés à être en contact avec la peau La structure du fil permet d'accéder à des articles textiles ayant à la fois un meilleur pouvoir -7couvrant pour une densité plus faible que les fils FAF connus jusque là cette structure fournit également aux articles textiles tenue et nervosité ayant pour conséquence une bonne aptitude à la défroissabilité. De tels fils présentent en outre, comparativement aux filés de fibres fins (y Nm 50 soit 200 dtex), de nets avantages de prix de revient, de mise en oeuvre tel que ourdissage, tissage, manipulation. Ils permettent également d'obtenir des tissus allégés pour des performances identiques. Ils présentent donc un intérêt économique et industriel important. Les fils ainsi obtenus sont utilisables dans la préparation de tissus, soit 100 % FAF, soit chaine ou trame (tissus mixtes: ex chaine continue, trame FAF chaine FAF, trame filé de fibre) et tricots circulaires et indémaillables pour les emplois préférentiels suivants: Tissus: tissus sport, tissus sportswear, robes, linge de maison, chemises d'homme Maille: maille circulaire métiers grand diamètre: robes, survêtements, maillots de sport, sous-vêtements métiers petit diamètre l chaussant maille indémaillable: robes, sportswear, fonds d'impression Dans les exemples ci-dessous la ténacité est mesurée sur un appareil de commerce de marque INSTRON 1122, sur une moyenne de 20 mesures, relié à un calculateur indiquant: le titre initial (dtex) la force de rupture (c N) (=force maximale que peut supporter l'éprouvette) -8- Ténacité en c N/tex = Force de rupture (c N) Titre initial (tex) Le module sécant à 8 % M = Force spécifique (c N/tex) Al/Io obtenu à partir de la courbe force/allongement pour un allongement de 8 %, avec: Al = accroissement de la longueur initiale 1 o = longueur initiale EXEMPLE 1 A partir de polyhéxaméthylène adipamide de viscosité relative 42 mesurée sur une solution à 8,4 % dans l'acide formique à 90 %, on réalise deux fils continus: -l'un ( 1), extrudé à 4200 m/min, matifié avec 0,3 % en poids d'oxyde de titane, protégé contre la lumière avec 7 ppm de manganèse, de titre 98 dtex/17 brins, -l'autre ( 2), extrudé à 2200 m/min, matifié et protégé contre la lumière de la même manière que le premier, de titre 140 dtex/50 brins. Les deux fils sont introduits dans une machine d'étirage/texturation simultané, type "ARCT FT 190 " En se référant à la fig 3, les deux fils ( 1) et ( 2) sont alimentés à partir de deux bobines différentes puis passent entre une paire de rouleaux d'entrée 3 tournant à une vitesse VI Les fils assemblés subissent une fausse torsion tandis qu'ils sont étirés à un taux de 1,272 entre les rouleaux 3 et les rouleaux 4 tournant à une vitesse V 2 de 650 m/min Au cours du procédé de fausse torsion le fil traverse le four 5 maintenu à une température de 2250 C dans lequel se produit l'étirage, puis passe sur les guides de renvoi 7 et sur la plaque de refroidissement 8 Il est tordu par la broche de friction 9 (de marque commerciale POSITORQ 2) en amont de celle-ci, sous une tension Tl, puis est détordu en aval de la broche sous une tension T 2 La broche de friction comporte 9 disques Le fil passe ensuite entre les rouleaux 4 tournant à une vitesse V 2. -9- -Taux d'étirage: V 2/Vl = 1,272 -Rapport des tensions T 2/Tl = 0,85 -D/Y = 2,13 Le fil passe ensuite dans une buse d'entrelacement ( 10) alimentée en air comprimé sous une pression de 3,5 bars après avoir été surhuilé de manière habituelle Il est renvidé sur une bobine ( 11) avec un retrait de 4,99 % pour permettre une bonne montée de la bobine. Les caractéristiques du fil obtenu sont les suivantes -Titre global dtex 195 -Nombre de brins 67 -Taux de repliement % 9,7 -Ténacité c N/tex 25 Allongement % 22,8 -Module de Young c N/tex 120 -Module à 8 % d'allongement-c N/tex 143 -Facteur de cohésion noeuds/mètre 135 -Retrait % 3 -Force de retrait (c N) 6,66 -Différence de module sonique des deux constituants c N/tex 30 -11/12 de 3,2 à 10,9 -dl/d 2 * de 1,4 à 8,4 -la longueur des parties volumineuses li varie de 2,9 à 7,7 mm -le diamètre des parties volumineuses dl varie de 0,9 à 1,8 mm -la longueur des parties entrelacées 12 varie de 1,1 à 3,5 mm -le diamètre des parties entrelacées d 2 varie de 0,3 à 0,47 mm EXEMPLE 2 On reproduit l'exemple 1 en utilisant les mêmes fils alimentaires filés à la même vitesse et en utilisant le même procédé de texturation avec les réglages suivants: -Vitesse au niveau des rouleaux 4 -Taux d'étirage simultané -D/Y -Température du four -pression buse d'entrelacement Retrait réception % -Rapport des tensions 650 m/min 1,3 X 2,11 225 C 3,5 bars 6,66 0,66 -Fils alimentaires: 97,1 dtex / 17 brins et 147 dtex / 50 brins Caractéristiques du fil texture: -Titre global dtex -Nombre de brins -Taux de repliement % -Ténacité c N/tex -Facteur de cohésionnoeuds/mètre -Module de Young-c N/tex -Module à 8 % d'allongement-c N/tex -Retrait % -Différence de module sonique des deux constituants c N/tex 11/12 compris entre -dl/d 2 compris entre 191,8 22,4 3,1 0,625 et 12 1,6 et 7,9 -11 varie de 3,1 à 9,9 mm -12 varie de 1,1 à 3,55 mm -dl varie de 0,9 à 1,85 mm -d 2 varie de 0,32 à 0,52 mm EXEMPLE 3 On reproduit l'exemple 1 en utilisant comme fils alimentaires un fil à 4200 m/min, matifié et protégé contre la lumière, de titre 42,8 brins et un fil extrudé à 2200 m/min, de titre 75 dtex/23 brins. -10- extrudé dtex/10 -11- Les fils sont texturés selon le procédé indiqué dans l'exemple 1, avec les réglages suivants: -Vitesse au niveau du rouleau 4 -Taux d'étirage simultané -D/Y -Température du four -pression buse d'entrelacement -Retrait réception % -T 2/T 1 Caractéristiques du fil texturé: -Titre global dtex -Nombre de brins Ténacité c N/tex -Allongement % -Facteur de cohésion-noeuds/mètre -Module de Young-c N/tex -Module à 8 % d'allongement-c N/tex -Retrait % Différence de module sonique des deux constituants c N/tex -11/12 compris entre -dl/d 2 compris entre 650 m/min 1,31 X 2,13 220 C 3,5 bars 6,23 1,16 93,8 19,8 17,9 2,5 1,33 et 19,68 1,65 et 7,5 -11 varie de 3,6 à 14 mm -12 varie de 0,725 à 2,7 mm -dl varie de 0,68 à 1,36 mm -d 2 varie de 0,18 à 0,41 mm REVENDICATIONS 1 Fil à aspect filé de fibres à base de polyamide, exempt de torsion ou d'hélices,constitué de deux populations de filaments différents par le titre, le nombre de brins et l'orientation présentant une alternance aléatoire de parties frisées volumineuses et de parties resserrées entrelacées, de longueurs différentes, caractérisé par le fait que: -les parties resserrées sont à la fois entrelacées et entremêlées, -le facteur de cohésion est compris entre 90 et 140 noeuds/m, -le module de Young est compris entre 100 et 150 c N/tex, -la différence d'orientation entre les deux populations de brins évaluée par la mesure du module sonique, est comprise entre 25 et 50 c N/tex. 2 Fil à aspect filé de fibres selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, le long d'un même fil: -le rapport des longueurs 11/12 entre les parties volumineuses et les parties resserrées est compris entre 0,6 et 20, -le rapport des diamètres dl/d 2 entre les parties volumineuses et les parties resserrées est compris entre 1,3 et 8. 3 Fil à aspect filé de fibres selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la longueur des parties ouvertes est comprise entre 2,25 et 15 mm et la longueur des parties entrelacées est comprise entre 0,5 et 3,6 mm, le diamètre des parties volumineuses est compris entre 0,8 et 1,9 mm, celui des parties entrelacées est compris entre 0,18 et 0,59 mm. 4 Fil à aspect filé de fibres selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les filaments de faible titre ont un titre au brin compris entre 1 et 2,5 dtex et les filaments de titre plus élevé ont un titre au brin compris entre 3 et 5 dtex. t 3- Fils à aspect filé de fibres selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les filaments de titre au brin le plus fort sont en nombre de 7 à brins et les filamments de titre au brin le plus faible sont en nombre de à 100. 6 Fils à aspect filé de fibres selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le module de Young est compris entre 120 et 140 c N/tex. 7 Fils à aspect filé de fibres selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la différence d'orientation évaluée par la mesure du module sonique est comprise entre 30 et 40 c N/tex. 8 Fils à aspect filé de fibres selon la revendication 1 caractérisé par le fait que tous les brins constituant le filé ont, en coupe, une forme hexagonale sensiblement régulière. 9 Articles textiles tels que tissus, tricots caractérisés en ce qu'ils sont constitués de fils à aspect filé de fibres selon l'une des revendications 1 à 8.