Brevet FR2673202A1 — publié le 19920828

I RETORS THERMOFIXE EN MONOFILAMENTS SYNTHETIQUES La présente invention concerne un retors thermofixé réalisé à partir de monofilaments en matière synthétique et un procédé de fabrication dudit retors. Un monofilament est par définition un fil continu constitué d'un seul filament Il est utilisé généralement en l'état par exemple comme crin de pêche ou crin de brosserie, dans des applications textiles telles que tissage ou tricotage de tissus ou tricots techniques, dans l'industrie papetière par exemple comme boucles de feutre à jonction de machine à papier, etc Il peut aussi être utilisé sous forme de câblés dans des applications textiles telles que tissage ou tricotage de tissus ou tricots techniques (par exemple base d'aiguilletage de feutre humide), dans des applications de renfort d'élastomère (par exemple renfort de pneumatique) etc Un câble se définit comme le produit résultant de l'assemblage et du retordage de deux ou plusieurs retors de monofilaments; le retors se définissant comme le produit, jusqu'ici produit intermédiaire, résultant de l'assemblage et du retordage de deux ou plusieurs monofilaments Dans certains cas le retors intermédiaire peut être constitué d'un filament unique auquel on a appliqué une torsion. La fabrication d'un câble de monofilaments nécessite plusieurs opérations successives, notamment l'assemblage et le retordage dans un sens (S par exemple) des monofilaments puis l'assemblage et le retordage en sens inverse (Z en l'occurence) de plusieurs retors, ce qui donne le câblé Les torsions de sens inverse pour le retors et le câblé sont destinées à créer un blocage mécanique du câblé par opposition et équilibrage des forces de détorsion Néanmoins ce blocage mécanique laisse au câblé une certaine nervosité; il se produit un vrillage du câblé à l'état libre, qui gène sa transformation par exemple en tissus ou tricots Pour vaincre cette nervosité, il est parfois nécessaire d'appliquer des tensions importantes, ce qui conduit à travailler hors des limites élastiques de la matière, au risque de détériorer celle-ci. Sur le plan économique, la réalisation de ces câblés s'effectuant en plusieurs opérations, elle nécessite beaucoup plus de 2 - valeur ajoutée et un investissement en matériel non négligeable D'autre part, dans le cas de câblés enduits tels que ceux utilisés pour les applications pneumatiques, papetière, tissus enduits et qui sont enduits d'une substance à base de résorcine formol, silicone ou autre produits à adhérence rapide dans le but de favoriser l'adhésion, l'écoulement ou toute autre adhérence, l'opération d'enduction nécessite actuellement une reprise des câblés dans des installations complémentaires d'o un surcroît d'investissements. Pour réduire le nombre d'opérations nécessaires à la fabrication des câblés, on pourrait envisager de les remplacer par des retors et avoir ainsi une seule étape de torsion Cependant, dans ce cas on ne peut utiliser l'effet antagoniste des torsions inverses pour obtenir un produit relativement inerte ou du moins très peu nerveux Il serait dans ce cas nécessaire d'appliquer une surtorsion afin de travailler au delà des limites élastiques, mais il y a alors un risque important de détérioration de la matière, ce qui fait que cette méthode ne peut être adoptée. La présente invention a pour but d'apporter une solution aux problèmes ci-dessus. Elle concerne un retors de monofilaments pour des applications telles qu'emplois textiles techniques, renforts d'élastomères, industrie papetière, etc, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux monofilaments en matière synthétique de titre supérieur ou égal à 20 tex, assemblés, retordus et thermofixés, et qu'il est pratiquement exempt de contrainte de détorsion. Les matières synthétiques qui conviennent sont toutes celles habituellement utilisées dans la fabrication des monofilaments et en particulier les polyesters et polyamides sous forme d'homopolymères, de copolymères ou de mélanges de polymères éventuellement. Le nombre de monofilaments n'est pas limité, il est fonction des caractéristiques désirées pour le produit fabriqué Cependant d'une façon générale ce nombre est compris entre deux et neuf. Le titre de chaque monofilament dépend de l'emploi auquel le retors est destiné Cependant le titre est de préférence compris entre et 500 tex. La torsion de retordage prend les valeurs courantes dans ce type d'opération, lesquelles sont dans une large mesure fonction du titre unitaire et du nombre de monofilaments unitaires. Le retors est thermofixé dans les conditions définies dans le procédé de fabrication revendiqué ci-après. Exempt de contraintes internes, le retors obtenu ayant subit des modifications d'orientation lors de la thermofixation ne présentera aucune détorsion ou séparation des brins entre eux lorsqu'il sera soumis à cisaillement ou pression. La présente invention concerne également un procédé de fabrication du retors ci-dessus Il s'agit d'un procédé pour la fabrication d'un retors de monofilaments, thermofixé et pratiquement exempt de contrainte de détorsion caractérisé par les étapes suivantes assemblage d'au moins deux monofilaments en matière synthétique, orientés et peu ou pas relaxés, retordage de l'assemblé à la valeur désirée sous application d'une contrainte de tension supérieure à la contrainte limite d'élasticité, fixation thermique de la torsion maintenue bloquée et simultanément relaxation du retors, la température de fixation étant supérieure au passé thermique de la matière, réception du retors fixé et relaxé sur tout support approprié. Les monofilaments de départ sont fabriqués selon un procédé classique filage, étirage en plusieurs phases, relaxation; le taux de relaxation étant cependant plus faible que celui habituellement pratiqué Ainsi, lorsque les monofilaments sont à base de polyamide le taux de relaxation est avantageusement compris entre O % et 6 % au lieu de O % à 12 %, valeurs habituellement pratiquées Les caractéristiques dynamométriques sont celles courantes pour ce type de produit et dépendent de la matière Pour le polyamide 66 l'allongement à la rupture des monofilaments de départ est avantageusement compris entre 10 % et 20 % Vu le taux de relaxation la matière est à l'état modérément relaxé, macromolécules légèrement repelotonnées. L'assemblage de deux ou plusieurs brins s'effectue de façon connue en continu; en discontinu il faudra prendre les précautions nécessaires pour obtenir un assemblage à tension de fil régulière et 4 - calculée de façon à ne pas générer de défaut de bobinage ou retordage. Le retordage s'effectuera à partir de ces monofilaments assemblés en une seule opération sur une machine appropriée. Pour l'étape retordage l'assemblé est placé par exemple dans un pot de retordage simple ou double torsion o il reçoit la torsion désirée. Au cours de cette opération l'assemblé est soumis à une contrainte de tension supérieure à la contrainte de limite d'élasticité, de ce fait il subit une légère déformation assimilable à un complément d'étirage avec cependant les molécules orientées dans le sens du retors. A ce niveau le produit demeure très nerveux car il est soumis à une contrainte interne de détorsion. Afin d'éviter la détorsion il est prévu de bloquer la torsion dès la sortie de la zone de retordage et pendant toute l'étape de fixation thermique qui a lieu dans une zone de fixation faisant suite à la zone de retordage La zone de fixation comporte un four de traitement thermique et elle est délimitée avantageusement par deux cabestans: un cabestan d'entrée (qui marque également la sortie de la zone de retordage) appelant le retors à vitesse constante tout en maintenant bloquée la torsion, un cabestan de sortie tournant à une vitesse inférieure à la vitesse d'entrée, permettant ainsi la relaxation du retors Le traitement thermique à température supérieure au passé thermique de la matière, avec possibilité de relaxation va fixer ladite matière par repelotonnement des chaines moléculaires avec l'orientation interne acquise au retordage conférant au produit une stabilité lui faisant perdre la plus grande partie, voire la totalité, de sa nervosité. La réception du retors se fait par exemple sur une bobine à croisure parallèle. Selon une variante de l'invention on intègre une étape supplémentaire de traitement de surface, par exemple enduction, entre le retordage et la fixation Pour celà il est nécessaire de maintenir bloqué le retors durant cette opération ce qui peut être réalisé au moyen d'un cabestan supplémentaire. Le procédé est mis en oeuvre aux vitesses habituelles de câblage c'est-à-dire généralement entre 20 et 50 m/min environ. - Le retors selon l'invention susceptible de remplacer des câbles ou dans certains cas des monofilaments employés isolement présente de nombreux avantages: propriétés mécaniques équivalentes voire supérieures à celles d'un câble de même titre, plus grande régularité géométrique en particulier absence de l'effet noueux que l'on trouve sur le câble, plus grande souplesse qu'un monofilament ou qu'un câble de même titre, vrillage très faible, voire nul, produit plus inerte. Le procédé est avantageux économiquement par le fait qu'il permet la suppression d'une étape de retordage En outre, lorsqu'on le désire il permet l'intégration en continu d'une étape supplémentaire telle qu'enduction, qui jusqu'ici s'effectuait en discontinu et nécessitait une reprise du câble. Le retors selon la présente invention trouve de nombreux emplois, d'une façon générale il est utilisé pour toute application textile industrielle nécessitant la présence de câble ou de retors de titre supérieur à 20 tex, par exemple: tissu technique nécessitant une stabilité dimensionnelle, le retors étant ou non enduit, applications pneumatiques, avec retors enduit, feutres à jonction de machine à papier, cette application nécessitant une bonne stabilité du retors, toile de formation en papeterie par substitution des monofilaments, support pour bâche, tricotage, tressage, ou autres opérations textiles. Mais l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ci-après, donnés à titre illustratif et non limitatif. -6- Exemple 1 Le produit témoin, câblé courant, que le retors selon l'invention se propose de remplacer, est fabriqué à partir de monofilaments de polyamide 66 rétractés, selon le mode opératoire décrit ci-après. On extrude un polyamide 66 de point de fusion 2560 C d'indice de viscosité (IV) de 126 mesuré selon la norme internationale ISO 307-1977, dans les conditions suivantes: filière 56 trous diamètre des capillaires 0,80 mm débit total 40 kg/h température d'extrusion et de filage 2800 C Après extrusion les monofilaments sont refroidis dans de l'eau à 350 C, puis subissent une série de trois phases d'étirage à chaud ler étirage: taux d'étirage: 3,6 température d'étirage (par passage dans un bas à eau): 950 C 2 ème étirage: taux d'étirage cumulé: 4,5 température d'étirage (par passage dans un four à chaud): 160 'C Après étirage les monofilaments sont soumis à une relaxation et à une fixation thermique, taux de relaxation 12 %, température de fixation 2150 C (passage dans un four à air chaud) Les monofilaments sont finalement bobinés, vitesse de renvidage: 180 m/min, poids des enroulements: 2 kg. Les monofilaments obtenus présentent les caractéristiques suivantes titre 60,5 tex diamètre moyen 0,26 mm résistance à la rupture linéaire moyenne 3,0 da N allongement à la rupture (moyen) 28 % retrait à l'eau bouillante (moyen 2,0 % ténacité moyenne 50 CN/tex 7 - Trois de ces monofilaments sont câblés pour former un produit de 0,46 mm de diamètre environ, il s'agit d'un câblage 1 brin x 3 brins, chaque brin unitaire ayant subi une torsion primaire Z 240 t/m puis les trois brins sont assemblés et l'ensemble câblé par une torsion inverse 5250 t/m Le câble obtenu présente les caractéristiques suivantes titre 195 tex résistance à la rupture 7,4 da N ténacité 38 CN/tex retrait eau bouillante 1,6 % vrillage 10 tours/m Le vrillage est mesuré par la méthode décrite dans la Norme française G 07 314, il correspond au nombre de boucles formées après avoir déroulé 1 mètre de câble ou retors et rejoint les extrémités. Ce câblé est utilisable dans des applications telles que base pour feutres de papeterie et dans certains cas comme trame sur métier pour former la boucle de jonction du feutre, cette boucle se trouvant ensuite dans le sens de marche sur machine à papier. On réalise ensuite à titre de comparaison un retors selon l'invention. Les monofilaments sont fabriqués par le même procédé que le témoin avec les mêmes paramètres, hormis le taux de relaxation qui est de 6 % au lieu de 12 % et l'assemblage par trois dans ce cas. Les monofilaments présentent les caractéristiques suivantes titre 60,5 tex diamètre moyen 0,26 mm résistance à la rupture linéaire moyenne 3,0 da N allongement à la rupture (moyen) 21 % retrait à l'eau bouillante (moyen) 8,0 % ténacité moyenne 50 CN/tex A partir du trifils tel que ci-dessus on fabrique, par le procédé selon l'invention, un retors selon l'invention. On utilise une retordeuse modifiée pour la mise en oeuvre du procédé, elle comporte en particulier, un four de fixation thermique, un premier cabestan d'appel situé en amont du four (sortie de la zone de retordage) et un deuxième cabestan situé en aval du four (sortie de la zone de fixation). 8 - La bobine de trifils est disposée dans le pot de retordage de la machine o l'assemblé reçoit une torsion 5240 Le retordage s'effectue avec application d'une tension de 400 CN soit une contrainte de 2,2 CN/tex, supérieure à la contrainte limite d'élasticité En continu, torsion maintenue bloquée par les cabestans, le retors est soumis à une fixation thermique par passage dans le four à la température de 200 'C, supérieure au passé thermique de la matière, avec application d'un taux de relaxation de 8 % La vitesse du cabestan amont est de 21,6 m/min, celle du cabestan aval de 20 m/min, c'est-à-dire identique à celle de production du câblé témoin, d'o pas de perte de productivité. Le retors est reçu sur une bobine avec enroulement à croisure parallèle, poids de l'enroulement 2 kg Le retors présente les caractéristiques suivantes: titre 200 tex résistance à la rupture 8,1 da N ténacité 40,5 CN/tex retrait eau bouillante 1,6 % vrillage 1 tour/m On remarque que les caractéristiques dynamométriques du retors sont pratiquement identiques (légèrement supérieures) à celles du câblé témoin Par contre sa nervosité est nettement diminuée: vrillage 1 tour/mètre au lieu de 10 tours/mètre, ce qui représente une importante amélioration Le retors remplace avantageusement le câblé témoin dans les applications citées, de plus son procédé de fabrication plus court, puisqu'il n'y a pas l'étape d'application de la torsion primaire, apporte un gain économique non négligeable. Exemple 2 Le retors selon l'exemple 1 est utilisé pour la réalisation de boucles de jonction sur feutre à jonction de machine à papier, section presse Cette jonction est réalisé par une boucle à chaque extrémité du feutre favorisant son montage lors de son changement, pour cela un jonc est introduit entre les boucles, liant ainsi le feutre. De façon courante ces boucles sont réalisées en monofilament. Cependant le monofilament est un produit rigide qui a tendance à s'incliner lors de la mise en forme de la boucle Ces câbles sont des produits beaucoup trop nerveux et présentent beaucoup de difficultés dans cette application. Le retors thermofixé selon l'invention, remplace un monofilament de titre 200 tex, il apporte les caractéristiques de souplesse et de régularité longitudinale de section. Cette homogénéité de section favorisera les caractéristiques recherchées dans les feutres à savoir siccité, compressibilité Le fait que ce retors présente une section non ronde favorise le blocage des mailles lors de la confection de la base. Exemple 3 Il concerne la réalisation d'un retors enduit utilisable dans des applications telles que tissu technique anti-salissure. Il est réalisé dans les mêmes conditions que celles décrites dans l'exemple 1, mais avec introduction d'une étape d'enduction entre le retordage et la fixation thermique Le matériel d'enduction est constitué par un rouleau lécheur. Le produit à appliquer est une silicone polymérisable à polymérisation rapide se présentant sous la forme d'un liquide. Le four de traitement thermique est utilisé à la fois pour la thermofixation du retors (fixation de la torsion) et la polymérisation de l'enduction. La vitesse du procédé est comprise entre 20 et 50 m/min. - REVENDICATIONS 1 Retors de monofilaments pour des applications telles qu'emplois textiles techniques, renforts d'élastomères, industrie papetière, etc caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux monofilaments en matière synthétique de titre au moins égal à 20 tex assemblés, retordus et thermofixés, et qu'il est pratiquement exempt de contrainte de détorsion. 2 Retors selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente un vrillage inférieur à deux tours par mètre et de préférence au plus égal à un tour par mètre. 3 Retors selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la matière synthétique est à base de polyester. 4 Retors selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la matière synthétique est à base de polyamide. Retors selon la revendications 4, caractérisé par le fait que la matière synthétique est le polyamide 66. 6 Retors selon la revendications 4, caractérisé par le fait que la matière synthétique est un copolyamide 66/6. 7 Procédé pour la fabrication d'un retors de monofilaments selon les revendications 1 à 6, thermofixé et pratiquement exempt de contrainte de détorsion, caractérisé par les étapes suivantes: assemblage d'au moins deux monofilaments en matière synthétique, orientés et peu ou pas relaxés, retordage de l'assemblé à la valeur désirée sous application d'une contrainte de tension supérieure à la contrainte limite d'élasticité, fixation thermique de la torsion maintenue bloquée et simultanément relaxation du retors, la température de fixation étant supérieure au passé thermique de la matière, réception du retors fixé et relaxé sur tout support approprié. e il - 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les monofilaments de départ sont à base de polyamide et sont obtenus par filage, étirage, relaxation avec un taux de relaxation compris entre 2 % et 8 %. 9 Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé par le fait que les opérations de retordage et de fixation thermique s'effectuent en continu par passage dans des zones consécutives sur une machine appropriée. Procédé selon l'une des revendications 7 à par le fait que le blocage de la torsion lors de l'étape réalisé par deux cabestans d'appel situés respectivement la sortie de la zone de fixage. 11 Procédé selon l'une des revendications 7 à par le fait qu'une étape supplémentaire de traitement de intégrée entre les étapes de retordage et de fixation. 9 caractérisé de fixation est à l'entrée et à caractérisé surface est 12 Procédé selon la revendication 11 caractérisé par le fait que le traitement de surface est une enduction.